金屬材料斷裂韌性檢測
作者：發(fā)布時間 : 2025-04-14 類型：權(quán)威檢測標簽： 認證證書金屬材料的斷裂韌性、裂紋擴展速率和裂紋擴展的門檻值等力學(xué)性能指標已為廣大的力學(xué)測試、材料研究和金相專家所了解，并已在零部件的強度設(shè)計、新材料的研制、材料的應(yīng)用研究、材料強度規(guī)律的試驗研究、熱處理工藝的選擇以及失效分析中得到了廣泛的應(yīng)用。本文的目的，是圍繞斷裂韌性的“基本原理”和“工程應(yīng)用”這兩個方面，為力學(xué)、材料和金相專家們提供更全面、更深入的內(nèi)容，以便在今后的試驗研究和工程應(yīng)用中發(fā)揮更大的效益。
金屬材料的平面應(yīng)變斷裂韌性KIC，是在斷裂力學(xué)這門學(xué)科形成后提煉出來的一個新型的力學(xué)性能指標。而早期斷裂力學(xué)的誕生則是研究防止脆性破壞的結(jié)果，因此，我們還得先談一點有關(guān)脆性破壞的情況。
脆性破壞是機械零件失效的重要方式之一。它是在零件受載過程中，在沒有產(chǎn)生明顯宏觀塑性變形的情況下，突然發(fā)生的一種破壞。由于事先沒有明顯的跡象，所以脆性破壞的危險性很大。
防止零部件發(fā)生脆性破壞的傳統(tǒng)方法是：
?、僖筮x用的材料具有一定的塑性指標δ和Ψ，并具有一定的沖擊韌性Ak值。這種選材方法完全是根據(jù)零部件的使用經(jīng)驗來定的，它既沒有充足的理論根據(jù)，又不能保證零部件工作的安全性。
?、诓捎棉D(zhuǎn)變溫度的方法，對材料的轉(zhuǎn)變溫度提出一定的要求。由于一次沖斷試驗，只考慮了應(yīng)力集中和加大應(yīng)變速率這兩個因素，還沒有考慮溫度降低對材料脆性破壞的影響。為此，設(shè)計了系列沖擊試驗，即在一系列不同溫度下進行沖擊試驗，得到Ak-T曲線和脆性斷口百分率-溫度T的曲線，由此確定脆性斷口轉(zhuǎn)變溫度。
盡管如此，上面兩種方法都還是經(jīng)驗性的，它們無法找到實驗室中的轉(zhuǎn)變溫度與實際零部件的轉(zhuǎn)變溫度之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。因此，按這種方法的設(shè)計和選材，要么很保守，要么照樣產(chǎn)生脆性破壞。
試驗研究表明，大量的低應(yīng)力脆性破壞的發(fā)生，是和零件內(nèi)部存在宏觀缺陷有關(guān)的。這些缺陷有的是在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的，如在冶煉、鑄造、鍛造、熱處理和焊接中產(chǎn)生的夾雜、氣孔、疏松、白點、折疊、裂紋和未焊透等；有的是在使用過程中產(chǎn)生的，如疲勞裂紋、應(yīng)力腐蝕裂紋和蠕變裂紋等。所有這些宏觀缺陷，在斷裂力學(xué)中都被假設(shè)(抽象化)為裂紋，在零部件承受外加載荷時，裂紋尖端產(chǎn)生應(yīng)力集中。如果材料的塑性性能很好，它就能使裂紋尖端的集中應(yīng)力得到充分的松弛，這就可能避免脆性開裂。但是．如果由于某些原因：或是材料的塑性性能很差；或是零件尺寸很大，約束了材料的變形；或是工作溫度的降低，使材料工作在轉(zhuǎn)變溫度以下；或是加載速率的提高，使材料塑性變形跟不上而呈脆性；或是腐蝕介質(zhì)或射線輻照的作用引起材料的脆化等等，就有可能使裂紋尖端產(chǎn)生脆性開裂，從而造成零件的脆性破壞。
當(dāng)帶缺陷的物體受力時，研究其內(nèi)部缺陷——裂紋附件近應(yīng)力應(yīng)變場情況及其變化規(guī)律，研究裂紋開裂的條件，以及裂紋在交變載荷下的擴展規(guī)律等內(nèi)容，就形成了一門新的學(xué)科——斷裂力學(xué)。
