第三章 金属在冲击载荷作用下的力学性能课件.ppt

缺口根部曲率半径对钢冲击值的影响 四、系列冲击实验应用 1、用于控制材料的冶金质量和铸造、锻造、焊接、及热处理等热加工工艺的质量。 2、用来评定材料的冷脆倾向。 * 火箭的发射、飞机的起飞和降落、行驶的汽车通过道路上的凹坑，及材料的压力加工(锻造、冲裁、模锻)等 * 变形速率是单位时间内的变形量 * 弹性变形是以声速在介质中传播。塑性变形集中在应力集中部位。 * 在试验机上装上监测和记录系统。裂纹可能萌生于Pmax之前，也可能在之后。《材料力学性能》王P98 * 在机械设计选材中，最好将冲击值与材料的冲击载荷－变形曲线结合起来，综合考虑。 * 多冲试验是冲击损伤积累的结果，因此不能用Ak值简单代替。 * ①用于控制材料的冶金质量和铸造、锻造、焊接及热处理等热加工工艺的质量。通过测量冲击吸收功和对冲击试样进行断口分析，可揭示原材料中的 夹渣、气泡、严重分层、偏析以及夹杂物等冶金缺陷；检查过热、过烧、回火脆性等锻造或热处理缺陷。例如，沸腾钢由于钢中高的含氧量，其脆性转化 温度高于室温，而用Si和Al脱氧的全镇静钢，其脆性转化温度(其确切含义将在3．6节中讲到)将降低到—20度左右；钢中的夹杂物严重时，会使纵向和横 向取样的冲击韧性值差别很大，见图3—刃。锻造成热处理过热和热处理不当造成回火脆性，都将使材料的冲击韧性大幅度降低。 可用材料的冲击功来估算材料的断裂韧性KIC。 * 系列冲击实验在材料研究与生产实际中应用较广，因为它比其他实验方法更能灵敏地反映出材料力学性能随内因和外因变化的差异．对某些材料，当冲击实验分别在低温、室温和高温下进行时可以得到一系列冲击值AK(或“h)，将这些冲击值与所对应的实验温度在直角坐标系中标出，然后用光滑曲线将这些实验数据连接起来，可以得到这种材料冲击韧性与温度的关系曲线，即AK一‘或d h一‘．这种不同温度下的冲击试验称为系列冲击试验．据此可以评定材料的低温脆性、兰脆和重结晶脆性等，而这些脆性是材料使用中力图避免出现的，因此系列冲击试验有一定的实用意义． 系列冲击试验在材料研究和生产实际中应用较广，为什么？（因为它比其他材料性能实验更能反映出材料的力学性能随内因和外因变化的差异。） 蓝脆：blue brittle 某些钢材在200～300℃时颜色发蓝而脆性增加的现象。在此温度区间强度达最大值而塑性较低脆性增大。蓝脆倾向较大的钢材应变时效倾向也较明显。钢中含氨量多使其蓝脆倾向增大。但在冲击载荷下钢的蓝脆温度区间上升到450～500℃。 常温下，刃位错由于被C、N（或第二相质点）钉扎，形成Cottrell气团，表现出较低的塑性及韧性。在温度升高的过程中，由于变形作用和温度升高提供的驱动能，使位错可以挣拖间隙溶质原子的钉扎而滑移，钢材表现出塑性和韧性升高，当升高到一定的温度范围（蓝脆温度）时，C、N原子的扩散速度增加较快，赶上了位错的滑移速度，在该温度做拉伸试验，发生了C、N原子对位错的反复钉扎——脱钉——钉扎，因而位错始终难以滑移，形成了所谓的蓝脆现象。 * 体心立方金属及合金或某些密排六方晶体金属及合金，当试验温度低于某一温度zk时，材料由韧性状态变为脆性状态，冲击吸收功明显下降，断裂机理由微孔聚集变为穿晶解理，断口特征由纤维状变为结晶状，这就是低温脆性 转变温度tk称为韧脆转变温度或冷脆转变温度． * 高强度材料包含：高强度钢、超高强度钢、高强度铝合金和钛合金。 * 当材料内部有裂纹存在时，会在任何温度和应变速率发生脆性断裂。 * 温度对屈服强度影响很大，主要是因为温度有助于激活F-R位错源，有利于位错运动，使滑移易于进行。 冷脆最严重ABS树脂是一种热塑性塑料，以丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种单体组成。ABS有很多特殊的品种，包括一般用途、高冲击性、耐高热、阻燃级等，并且在汽车、电器、电子工业等方面有着非常广泛的应用。 PVC用途：制造水槽，下水管；制造箱、包、沙发、桌布、窗帘、雨伞、包装袋；还可做凉鞋、拖鞋及布鞋的塑料底等 * σi：位错运动的总阻力 * 重点关注第三类材料。因为韧性是材料塑性交形和断裂全过程吸收能量的能力，它是强度和塑性的综合表现，因而在特定条件下，能量、强度和塑性都可用来表示韧性．所以，依照试样断裂消耗的功、断裂后塑性变形的大小及断口形貌均可以确定tk．目前尚无简单的判据求韧脆转变温度tk．通常只是根据能量、塑性变形或断口形貌随温度的变化定义tk.但是韧脆转变并非在一个温度点完成，而是在一个温度区间内。 * 缺口强化。《材料力学性能》王吉会，pp101。应力集中，温度越低，材料对应力集中敏感性越高。学术界普遍认为，光滑试样的塑性指标不能反映材料的低温脆性。缺口的存在会导致韧脆转化温度tk的升高。 * 这是无预先塑性变形