金屬電子萬(wàn)能試驗機試樣拉伸斷裂分為韌性金屬電子萬(wàn)能試驗機試樣拉伸斷裂和脆性金屬電子萬(wàn)能試驗機試樣拉伸斷裂兩種,現就金屬韌性金屬電子萬(wàn)能試驗機試樣拉伸斷裂做簡(jiǎn)單介紹。
韌性金屬電子萬(wàn)能試驗機試樣拉伸斷裂是金屬材料金屬電子萬(wàn)能試驗機試樣拉伸斷裂前產(chǎn)生明顯宏觀(guān)塑性變形的金屬電子萬(wàn)能試驗機試樣拉伸斷裂。這種金屬電子萬(wàn)能試驗機試樣拉伸斷裂有一個(gè)緩慢的撕裂過(guò)程,在裂紋擴展過(guò)程中不斷地消耗能量。韌性金屬電子萬(wàn)能試驗機試樣拉伸斷裂的金屬電子萬(wàn)能試驗機試樣拉伸斷裂面一般平行于最大切應力并與主應力成45度角。用肉眼或放大鏡觀(guān)察時(shí),斷口呈纖維狀,灰暗色。纖維狀是塑性變形過(guò)程中微裂紋不斷擴展和相互連接造成的,而灰暗色則是纖維斷口表面對光反射能力很弱所致。
中、低強度鋼的光滑圓柱試樣在室溫下的靜拉伸金屬電子萬(wàn)能試驗機試樣拉伸斷裂是典型的韌性金屬電子萬(wàn)能試驗機試樣拉伸斷裂,其宏觀(guān)斷口呈杯錐狀,由纖維區、放射區和剪切唇三個(gè)區域組成(見(jiàn)圖-1)即所謂的斷口特征三要素。這種斷口的形成過(guò)程(見(jiàn)圖-2)所示。
金屬電子萬(wàn)能試驗機試樣拉伸金屬電子萬(wàn)能試驗機試樣拉伸斷裂的最后階段形成杯狀或錐狀的剪切唇。剪切唇表面光滑,與拉伸軸呈45度,是典型錄的切斷型金屬電子萬(wàn)能試驗機試樣拉伸斷裂。
試樣塑性的好壞,由這三個(gè)區域的比例而定。如放射區較大,則材料的塑性低,因為這個(gè)區域是裂紋快速擴展部分,伴隨的塑性變形也小。反之,塑性好的材料,必然表現為纖維區和剪切唇占很大比例,甚至中間的放射區可以消失。材料強度提高,塑性降低,則放射區比例增大;試樣尺寸加大,放射區增大明顯,而纖維區變化不大。對圓柱形試樣的脆斷,斷面上有許多放射狀條紋,這些條紋匯聚于一個(gè)中心,此中心區域就是裂紋源,斷口表面越光滑,放射條紋越細;對板狀試樣,金屬電子萬(wàn)能試驗機試樣拉伸斷裂呈“人”字形花樣,“人”字的尖端指向裂紋源。
金屬材料的韌性金屬電子萬(wàn)能試驗機試樣拉伸斷裂不及脆性金屬電子萬(wàn)能試驗機試樣拉伸斷裂危險,在生產(chǎn)實(shí)踐中也較少出現(因為許多機件在材料產(chǎn)生較大塑性變形后就已經(jīng)失效了)。但是研究韌性金屬電子萬(wàn)能試驗機試樣拉伸斷裂對于正確制訂金屬壓力加工工藝(如擠壓、拉伸)規范還是重要的,因為在這些加式工藝中材料要產(chǎn)生較大的塑性變形,并且不允許產(chǎn)生金屬電子萬(wàn)能試驗機試樣拉伸斷裂。如前所述,當光滑圓柱拉伸試樣受拉伸作用,在試驗力達到拉伸力伸長(cháng)曲線(xiàn)最高點(diǎn)時(shí),便在試樣局部區域產(chǎn)生頸縮,同時(shí)試樣的應力狀態(tài)也由單向變?yōu)槿?,且中心軸向應力最大。在中心三向拉應力作用下,塑性變形難于進(jìn)行,致使試樣中各部分的夾雜物或第二相質(zhì)點(diǎn)本身碎裂,或使夾雜物質(zhì)點(diǎn)與基體界面脫離而形成微孔。微孔不斷長(cháng)大和聚合就形成顯微裂紋。早期形成的顯微裂紋其端部產(chǎn)生較大塑性變形,且集中于極窄的變形帶內。這些剪切變形帶從宏觀(guān)上看大致與徑向呈40度~50度角。新的微孔就在變形帶內成核、長(cháng)大和聚合,當其與裂紋連接時(shí),裂紋便向前擴展了一段距離。這樣的過(guò)程重復進(jìn)行就形成鋸齒形的纖維區。纖維區所在平面(即裂紋擴展的宏觀(guān)平面)垂直于拉伸應力方向。纖維區中裂紋擴展是很慢的,當其達到臨界尺寸后就快速擴展而形成放射區。放射區是裂紋作快速低能撕裂形成的。放射區有放射線(xiàn)花樣特征,放射線(xiàn)平行于裂紋擴展方向而垂直于裂紋前端(每一瞬間)的輪廓線(xiàn),并逆指向裂紋源。撕裂時(shí)塑性變形量越大則放射線(xiàn)越粗。對于幾乎不產(chǎn)生塑性變形的極脆材料,放射線(xiàn)消失。溫度降低或材料強度增加,會(huì )使其塑性降低,放射線(xiàn)由粗變細乃至消失。 |