延性斷裂

延性斷裂

延性斷裂是伴隨明顯塑性變形而形成延性斷口(斷裂面與拉應力垂直或傾斜,其上具有細小的凹凸,呈纖維狀)的斷裂。

在延性斷裂中,斷裂之前發生廣泛的塑性變形(頸縮)。 延性斷裂描述了承受張力的韌性材料的最終失效。 材料不會破裂,而是“拉開”,通常會留下粗糙的表面。 在這種情況下,在斷裂之前存在緩慢的增長和大量能量的吸收。需要說明的是,材料的延展性也稱為韌性。

基本介紹

  • 中文名:延性斷裂
  • 外文名:ductile fracture
  • 含義:伴隨明顯塑性變形而形成延性斷口
  • 分類:純剪下變形斷裂、韌窩斷裂
  • 學科:微觀力學
  • 相關名詞:韌窩斷裂
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簡介

在延性斷裂中,斷裂之前發生廣泛的塑性變形(頸縮)。 延性斷裂描述了承受張力的韌性材料的最終失效。 材料不會破裂,而是“拉開”,通常會留下粗糙的表面。 在這種情況下,在斷裂之前存在緩慢的增長和大量能量的吸收。需要說明的是,材料的延展性也稱為韌性。
許多延性金屬,特別是高純度的材料,在良好的負載條件和環境條件下,在斷裂前可承受50-100%以上應變的非常大的變形。 斷裂發生的應變由材料的純度控制。 在室溫下,純鐵在斷裂前可發生高達100%的變形,而鑄鐵或高碳鋼幾乎不能承受3%的應變。
由於延性斷裂涉及高度的塑性變形,所以上述模型的傳播裂紋的斷裂行為發生根本變化。 在裂紋尖端處的應力集中的一些能量在裂紋擴展之前被塑性變形消散。

分類

延性斷裂一般包括純剪下變形斷裂、韌窩斷裂、蠕變斷裂等。

韌窩斷裂

韌窩斷裂 (微孔聚集型斷裂) 的斷口上,覆蓋著大量顯微微坑,這些微坑(窩坑) 稱為 “韌窩",韌窩是金屬塑性斷裂的主要微觀特徵。
它是材料在微區範圍內塑性變形產生的顯微空洞,經形核、長大、聚集最後相互連線而導致斷裂後,在斷口表面上所留下的痕跡。韌窩的大小包括平均直徑和深度。影響韌窩大小的主要因素從材料方面講為第二相的大小、密度、基體的塑性變形能力、形變硬化指數等,從外界條件講與應力大小和載入速率有關。一般在斷裂條件相同時,韌窩尺寸越大,表示材料的塑性越好。

蠕變斷裂

材料在長時間的恆溫恆應力作用下緩慢產生塑性變形的現象稱為蠕變。零件由於這種變形而引起的斷裂稱為蠕變斷裂。

步驟

延性斷裂的基本步驟是:
(1)空隙形成(2)空隙聚結(也稱為裂紋形成)(3)裂紋擴展和破壞,經常導致杯形錐形破壞面。

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