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常见断口的失效分析-2


更新时间:2019-07-31  浏览刺次数:


  常见断口的失效阐述-2_资料科学_工程科技_专业材料。常见资料失效花样与阐述 1.概述 资料失效阐述本事征求:感官查验、断口阐述、化学因素阐述、力学机能测试、机闭 阐述、无损检测、剩余应力测试、组织受力阐述、应用维持阐述、境况阐述等。其终了口分 析是厉重

  常见资料失效花样与阐述 1.概述 资料失效阐述本事征求:感官查验、断口阐述、化学因素阐述、力学机能测试、机闭 阐述、无损检测、剩余应力测试、组织受力阐述、应用维持阐述、境况阐述等。其终了口分 析是厉重的一环。 资料失效花样有断裂、变形、腐化、磨损等。正在刻板配备的各样失效中以断裂失效最 闭键、摧残最大。断口是断裂失效中两断裂分辩面的简称。断口的确地记载了裂纹由萌生、 扩展直至失稳断裂全历程的百般与断裂相闭的新闻。 对断口举办定性和定量阐述, 可为断裂 失效形式及断裂类型具体定供给有力凭借, 为断裂失效原由的诊断供给线索, 而且能够动作 抨击试验蜕变温度具体定凭借。 断口金相学不但能正在开发失效后举办诊断阐述, 还可为新产 品、新配备参加应用举办预研预测。 本实习的闭键实质为:瞻仰差异载荷下失效的金属断口的宏观描摹和微观描摹,负责 其宏观描摹特性和微观描摹特性。 2.实习主意 (1)体会拉伸、抨击、劳累断口各特性区的组成及描摹特性; (2)负责鉴定断口承载类型及断裂本质的法子。 3.实习装配及资料 (1)扫描电子显微镜(JSM-6390A 型) 一台; (2)超声洗刷仪(SCQ-200) 一台; (3)拉伸、抨击、劳累断面试样 若干; (4)放大镜 一只; (5)吹风机 一只 ; (6)丙酮、无水酒精 、导电胶带 若干。 4.实习道理 4.1 断口描摹特性: (1)宏观描摹特性 征求断口左近的残留塑性变形特性,如:缩颈量的多少、表面的崎岖水平,有无剪切唇 等;断口的光泽和色彩:各区域的色彩及亮、暗水平,氧化腐化产品的色彩;断口的描摹特 征样子:如纤维状、结晶状、发光幼平面、放射线、弧形线等;特性区的名望、分散、面积; 资料内部缺陷的陈迹等。 (2)微观描摹特性 断口上常见的微观特性有:韧窝,特性征求微孔深度、巨细,微孔样子(等轴、剪切、 扯破)等;滑移,拥有滑移线、蛇形样子、涟波样子和延长区(平直区)等特性;解理,包 括台阶、河道、舌状、扇形、鱼骨状样子及瓦纳线等特性。准解理,介于解理断裂与塑性断 裂间的一种过渡断裂花样,拥有解理幼平面、扯破棱、浅韧窝、涟波样子及延长区等特性; 沿晶断裂,拥有岩石状、冰糖状等特性;劳累,拥有条带、二次裂纹、轮胎样子等特性;腐 蚀,拥有氧化物、腐化产品、泥纹等特性。 4.2 断口的分类 (1)按断口表面宏观变形分:有:脆性断口、韧性断口、韧-脆混淆断口。 (2)按断口表面宏观取向分:有正断断口、堵截断口、正-切混淆断口。 (3)按断口表面微观断裂途径分:有沿晶断口、穿晶断口。 (4)按断口表面微观描摹分:有解理断口、准解理断口、韧窝断口、劳累断口、沿晶断口 等。 通常景况下的断口为混淆描摹断口。比方,同时存正在解理、劳累和韧窝,或劳累和韧窝 共存,韧窝和准解理共存等。有时宏观断口差异区域显示差异类型的微观描摹。 4.3 断裂类型的分类 有解理断裂、准解领悟理断裂、韧性断裂、劳累断裂、沿晶断裂等。劳累断裂又分为: 刻板劳累(应力劳累、应变劳累、接触劳累)、腐化劳累、高温劳累、热劳累、微动劳累等。 沿晶断裂按原由又分为氢脆、应力腐化、蠕变、液态金属致脆等类型。 4.4 韧性断口的特性 从宏观表面来看,韧性断口通常分为杯锥状、凿峰状、纯剪堵截口等。个中塑性金属光 滑圆棒试样拉伸杯锥状断口是一种最为常见的韧性断口。 其根本特性广泛表示为三个特性区, 即纤维区、放射区和剪切唇区。这三个特性区是断口的三因素。纤维区晶粒呈纤维状(或鹅 毛绒状),色彩发暗,是裂纹怠缓、安静扩展区,放射区是裂纹火速、担心静扩展区域,其 特性是放射样子。其放射对象与裂纹扩展对象平行,笔直于裂纹前沿,并逆指向裂纹源。放 射样子的样子分放射纤维、放射剪切两种。剪切唇是终末断裂的区域,其表面较滑润。 正在差异载荷下, 断口表面的样子会有所差异。 静拉伸应力酿成的韧性断口往往呈杯锥状 (圆棒试样)或呈 45°堵截断口,颈缩昭着;静压缩应力酿成的韧性断口往往呈 45°堵截 断口;静挽救应力酿成的断口与挽救轴呈 90°表面广泛为漩涡状,裂纹多从表面缺陷处萌 生; 静弯曲应力酿成的断口存正在由中性轴分分开的受拉区和受压区, 断裂由受拉的一侧向受 压的一侧举办, 伴有明显的塑性变形并造成剪切唇; 抨击应力酿成的缺口塑性变形齐集正在局 部区域,断口上的纤维成行罗列,每排纤维的法线对象与裂纹扩展对象一律。断口上广泛有 剪切唇,但往往不无缺。 缺口抨击试样的断口通常存正在纤维区、 放射区和剪切唇区。 三个区域的相比拟例和分散 取决于资料的塑性。塑性好的,一共断口只存正在纤维区和剪切唇区、塑性差的,乃至一共断 口都为放射区。 广泛裂纹源位于缺口根部的中段亚表面处, 裂纹从源区安静扩展造成纤维区, 然后失稳扩展成放射区,终末造成剪切唇区。试样的完整口侧有时还会展示二次纤维区。 从微观表面来看,韧性断口拥有韧窝、滑移的特性。 4.5 脆性断口的特性 脆性断口的宏观特性为:断口上没有昭着的宏观塑性变形,断口相对齐平并笔直于拉伸 载荷对象,表面常呈晶体学平面(解理面)或晶粒表形。解理面色泽较光亮,而晶粒表形或无 定型的粗陋表面色泽相对灰暗。解理面有时呈放射状样子、人字纹样子。放射状样子的收敛 处及人字纹的尖头对象都指向断裂源,相反的对象为裂纹扩展对象。 脆性断口从微观晶体破损的方法可分为穿晶(解理)断裂和沿晶断裂。穿晶断裂的特性 征求:解理台阶、河道、舌状、鱼骨状、扇形样子及瓦纳线等特性。沿晶断裂拥有岩石状、 冰糖状等特性。 晶界面多为滑润无特性描摹, 有的晶界面上也有洪量幼韧窝或有滑移特性。 4.6 劳累断口的特性 (1)宏观特性 类型的劳累断口由劳累源区、 劳累裂纹安静扩展区和劳累裂纹火速扩展区 (瞬时断裂区) 三一面构成。 劳累源区及裂纹安静扩展区的断面没有昭着的宏观塑性变形, 拥有劳累曲线、 放射棱线、 劳累台阶等特性。劳累曲线(贝壳样子、海滩样子)是劳累断裂最根本的宏观特性,但不是 饱满、须要判据。它是与裂纹扩展对象笔直的曲线。放射棱线对象与裂纹扩展对象平行,逆 向指向劳累源。劳累区断口平齐,表面较光亮,但多个劳累源不正在一个平面时,断口表面较 粗陋。 劳累源通常正在样品的表面或次表面,要是资料内部有告急的不连结性缺陷,劳累源也可 能正在样品内部。劳累源有单个的,也有多个的,交变载荷越大、应力齐集名望越多或应力集 中系数越大,则劳累源的数量越多。劳累源区是最早天生的断口,正在裂纹扩展历程中,裂纹 几次张开闭合,惹起表面摩擦,于是劳累源通常较平整滑润。 对待韧性资料,劳累瞬断区断口通常为剪切斜断口,断口表面为灰暗粗陋的纤维状;对 于脆性资料,劳累瞬断区断口通常为平断口,断口表面为结晶状或放射状。 通常来说,劳累断口属于脆性断口。 (2)劳累断裂的微观特性如下: ①劳累源源区(征求裂纹安静扩展区第一阶段):由摩擦陈迹、滑移线、解理台阶、河 流、舌状样子、早期劳累带、沿晶断裂等混淆描摹构成。 ②裂纹安静扩展区第二阶段:劳累条带是劳累裂纹扩展第二阶段的最厉重的显微特性, 也是劳累断裂断口的根本描摹特性; 它是鉴定断口为劳累断裂的饱满判据, 但不是须要判据。 劳累条带根本上互相平行,与限度裂纹扩展对象笔直。塑性劳累条带更滑润、原则,脆性疲 劳条带错落有致、不原则。 通常韧性资料容易造成劳累条带,而脆性资料则对比穷困。轮胎样子、平行的多条二次 裂纹带等也是劳累裂纹安静扩展第二阶段常见的微观描摹特性。二次裂纹多平行于劳累条 带。轮胎样子也是劳累断裂的饱满判据,但不是须要判据。 ③劳累瞬断区(裂纹火速扩展区):此区通常为混淆断口,正在其与安静扩展区过渡处广泛有 少量劳累条带,但较多是韧窝,也也许展示解理、准解理和沿晶等描摹。 5. 实习法子及环节 (1)样品造备 将各个断口置于盛有丙酮溶液的烧杯内, 正在超声洗刷仪内洗刷, 以去除其附着的氧化物 或污染物。 (2)断口描摹瞻仰 ① 断口宏观阐述 正在放大镜下和扫描电镜幼于 40 倍的条目下对 D1、D2、D3 、D4 断口举办瞻仰,瞻仰内 容见表 1、表 2。填写表 1、表 2。归纳表 1 、表 2 数据,确定断口承载类型和断裂类型。 表 1 所瞻仰金属断口的宏观描摹特性 样品 代号 D1 样品 资料 S135 颈缩 纤维区 粗陋度 崎岖度 色泽 描摹特质 放射区 粗陋度 崎岖度 色泽 描摹特质 剪切唇 粗陋度 崎岖度 色泽 特 征 承载类型 断裂类型 描摹特质 D2 TC18 颈缩 结晶区 粗陋度 崎岖度 色泽 描摹特质 解理区 粗陋度 崎岖度 色泽 描摹特质 D3 22Gr 颈缩 纤维区 粗陋度 崎岖度 色泽 描摹特质 放射区 粗陋度 崎岖度 色泽 描摹特质 剪切唇 粗陋度 崎岖度 色泽 描摹特质 D4 S135 颈缩 劳累曲线 裂纹安静 扩展区 粗陋度 崎岖度 色泽 描摹特质 裂纹火速 扩展区 粗陋度 崎岖度 色泽 描摹特质 表 2 所瞻仰金属断口的微观描摹特性 样品 代号 D1 样品 资料 S135 纤维区 放射区 剪切唇 D2 TC18 结晶区 解理区 特性 承载 类型 断裂 类型 D3 22Cr 纤维区 放射区 剪切唇 D4 S135 裂纹源区 裂纹安静 扩展区 裂纹火速 扩展区 6. 实习数据管束及结果阐述 (1)填写表 1、表 2; (2)复造所瞻仰的各断口宏观描摹图;正在 D1 和 D3 断口样品宏观图像上标出纤维区、放射 区、剪切唇的名望;正在 D2 断口样品宏观图像上标出结晶区、解理区的名望;正在 D4 断口样品 宏观图像上标出裂纹源区、裂纹安静扩展区和裂纹火速扩展区的名望。 (3)复造收罗的各断口及其各区域的微观描摹图;指出其微观特性。 7. 斟酌题 D1 和 D4 断口样品资料皆为 S135,也都有放射区,但前者放射区的微观描摹闭键表示 为韧性断裂特性,后者放射区的微观描摹闭键表示为脆性断裂特性,其原由为何?

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