韧性:金属在断裂前吸收变形能量的能力称为韧性指标。
①冲击韧性:
金属材料在冲击载荷作用下,抵抗破坏的能力或者说断裂时吸收冲击功的能量大小,它表示材料对冲击负荷的抗力。
目前均采用冲击吸收功AKV表示,单位J
试样:U型缺口—时效冲击时用
V型缺口 AKV表示,V型缺口在锅炉压力容器的检验中应用较多。
时效冲击将试件拉伸残余变形10%(低碳钢),5%(低合金钢)后加热250° 10℃保温一小时后再作冲击,试验采用U型缺口,得出akus时效冲击值。
(1)脆性转变温度:Tk
我们把使材料的冲击韧性显著降低的温度叫做脆性转变温度。
因为冲击韧性与试验温度有关,材料在低温下会出现由塑料状态转变为脆性状态,冷脆性转变温度的高低是金属材料质量指标之一。冷脆转变温度越低的材料其材料的低温冲击性能越好,北方寒冷地区必须具有更低的冷脆转变温度才能保证安全,所以在-20℃以下的地区所有焊件都要求低温冲击韧性。
冷脆温度的测定目前可使用三种方法:
①能量准则法 ②断口形貌准则法 ③落锤试验法
所测试样发生脆性断裂的最高温度称为无塑性转变温度NDT。钢材的最低允许工作温度应高于无塑性转变温度。(注意与NDT无损探伤试验相区别)试样在冲击断裂过程中是一个裂纹发生和发展的过程,如果塑变能够发生在断裂的前面,阻止裂纹的扩展而裂纹的继续发展就需要消耗更多的能量。因此冲击韧性的高低取决于材料有无迅速塑性变形的能力。
ak值对材料内部组织及缺陷较其他方法更为敏感,能够灵敏地反映出材料品质、宏观缺陷和显微组织方面的变化。此外冲击实验迅速、方便,所以是质量检验的有效方法。例如:对白点、温度敏感(时效冲击)。
②断裂韧度
由于在高强度材料中时常发生低应力脆性断裂。实际上材料远非是均匀的、连续的各向同性的其组织中存在微裂纹、夹杂、气孔等缺陷可看作是裂纹,在外力作用下,在裂纹尖端附近便出现应力集中,根据断裂力学对裂纹尖端应力场的分析,应力场的强弱主要取决与一个力学参数——应力强度因子KI
当拉应力逐渐增大或裂纹逐渐扩展时,KI也随之增大,当KI增大到某一临界值时,试样中的裂纹会突然失稳扩展,导致断裂。这个临界值称为该材料的断裂韧度用KIC表示。
断裂韧度是用来反映材料抵抗裂纹失稳扩展,即抵抗脆性断裂的指标。
当K1<KIC时,裂纹扩展很慢或不扩展;当K1≥KIC 时,则材料发生失稳脆断。
断裂韧度是材料固有的力学性能指标,是强度和韧性的综合体现,主要取决于材料的成分,内部组织和结构,与裂纹的大小、形状、外加应力等无关,通过实验测定的。
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