材料的脆性和韧性破坏
外力作用下,有脆性和韧性的作文
外力作用下,有脆性和韧性的作文全文共8篇示例，供读者参考篇1【外力作用下,有脆性和韧性】大家好,我是小明。
今天老师让我们写一篇关于"外力作用下,有脆性和韧性"的作文,我就把我的想法写下来了。
你们知道吗?这个世界上有很多东西,它们看起来很坚硬,但是一用力就会破碎,这种东西我们叫它"脆性材料"。
比如玻璃杯、瓷盘,你用手轻轻一碰,它们就会裂开或者碎掉。
再比如糖块,你一咬它就会散架。
这些东西都很脆弱,稍微用力就会破坏掉。
可是,也有另一种东西,它们虽然没有那么坚硬,但是很有韧性。
什么是韧性呢?就是即使受到很大的力,它们也不会轻易破坏,而是可以承受并且变形。
我们把这种东西叫做"韧性材料"。
比如橡皮泥,你用力拉它、扭它、捏它,它虽然会变形,但并不会裂开。
再比如钢铁,虽然看起来很硬,但你用力锤击,它只会变形而不会马上断裂。
还有一种很特别的东西,那就是面条,你拉它、扭它都没问题,除非你用力过猛,否则它是不会断的。
这些都是韧性很好的物品。
不过,脆性和韧性并不是绝对的。
有些东西,它们平时看起来很脆弱,但如果你小心一点,它们也可以变得很有韧性。
就像鸡蛋壳,你用力砸它,当然就会破了。
但如果你小心翼翼地捧着它,它也可以变得很有韧性。
再比如窗户玻璃,你用力砸它,它就会碎了。
但是如果只是轻轻按压,它也可以变韧性很强。
相反,有些东西平时看起来很有韧性,但如果你用猛力,它们也会变得脆弱无比。
就像钢铁,虽然很结实,但如果你把它放在火里加热到很高的温度,再迅速冷却下来,它也会变得很脆,轻轻一碰就会裂开。
所以,脆性和韧性有时并不是一成不变的,它们会因为处理方式和环境的变化而改变。
脆性和韧性的存在,让我们学会更好地对待周围的事物。
对于脆弱的东西,我们要格外小心谨慎;而对于有韧性的东西,我们也不能恃强凌弱,要合理使用。
说到底,环境和力量的大小,决定了事物的脆韧性。
我们要根据具体情况,有的放矢、合理对待。
压痕法对韧性材料和脆性材料断裂韧性的评价
0.373
0.724
0.471
22
70000
459.100 669.399
0.152
0.165
0.128
8
70000
517.700 621.813
0.080
0.136
0.050
8
120000 433.206 842.945
0.259
-
0.066
9
120000 160.025 480.855
0.328
0.141
0.251
0.089
19
207000
745.863 1022.969
0.130
0.200
0.054
16
207000 335.277 671.527
0.212
0.360
0.154
13
207000 398.468 797.689
0.207
0.290
0.124
8
207000 329.900 820.767
0.256
0.215
0.118
8
207000
285.685 1138.378
0.359
0.774
0.493
20
207000
258.816 1164.728
0.402
0.654
0.427
20
207000 244.863 999.489
0.369
0.644
0.416
23
207000
252.402 1039.966
0.235
0.310
0.142
20
207000 304.523 583.154
钢结构脆性断裂与疲劳破坏浅析
钢结构脆性断裂与疲劳破坏浅析一、脆性断裂钢材或钢结构的脆性断裂是指应力低于钢材抗拉强度或屈服强度情况下发生突然断裂的破坏。
钢结构尤其是焊接结构，由于钢材、加工制造、焊接等质量和构造上的原因，往往存在类似于裂纹性的缺陷。
脆性断裂大多是因这些缺陷发展以致裂纹失稳扩展而发生的，当裂纹缓慢扩展到一定程度后，断裂即以极高速度扩展,脆断前无任何预兆而突然发生破坏。
钢结构脆性断裂破坏事故往往是多种不利因素综合影响的结果，主要是以下几方面：(1)钢材质量差、厚度大：钢材的碳、硫、磷、氧、氮等元素含量过高，晶粒较粗，夹杂物等冶金缺陷严重，韧性差等；较厚的钢材辊轧次数较少，材质差、韧性低，可能存在较多的冶金缺陷。
(2)结构或构件构造不合理：孔洞、缺口或截面改变急剧或布置不当等使应力集中严重。
(3)制造安装质量差：焊接、安装工艺不合理,焊缝交错，焊接缺陷大，残余应力严重；冷加工引起的应变硬化和随后出现的应变时效使钢材变脆。
(4)结构受有较大动力荷载或反复荷载作用：但荷载在结构上作用速度很快时（如吊车行进时由于轨缝处高差而造成对吊车梁的冲击作用和地震作用等），材料的应力-应变特性就要发生很大的改变。
随着加荷速度增大，屈服点将提高而韧性降低。
特别是和缺陷、应力集中、低温等因素同时作用时，材料的脆性将显著增加。
(5)在较低环境温度下工作：当温度从常温开始下降肘,材料的缺口韧性将随之降低,材料逐渐变脆。
这种性质称为低温冷脆。
不同的钢种，向脆性转化的温度并不相同。
同一种材料,也会由于缺口形状的尖锐程度不同，而在不同温度下发生脆性断裂。
所以，这里所说的"低温"并没有困定的界限。
为了确定缺口韧性随温度变化的关系，目前都采用冲击韧性试验。
显而易见,随着温度的降低，Cv能量值迅下降，材料将由塑性破坏转变为脆性破坏。
同时可见，钢材由塑性破坏到脆性破坏的转变是在一个温度区间内完成的，此温度区T1－T2称为转变温度区。
在转变温度区内，曲线的转折点〈最陡点〉所对应的温度T0称为转变温度。
塑料的冲击性能和塑料的韧性
塑料的冲击性能和塑料的韧性在某些塑料中，冲击强度低是一个很大的弱点,例如PVC、PS、PP等。
尤其是PVC性脆,在光照下降解，加工温度下发生热降解,几乎成为一种无用的材料。
但是,在PVC中加入改性剂，就可变成为可以接受的材料。
通过在PVC中加入大量的增塑剂就可以获得极广泛的用途。
随着科学技术的发展，出现了软质塑料和硬质塑料，当时的塑料要么柔而软，要么硬而脆。
软质塑料使用寿命短，由于增塑剂的挥发和材料在大气中老化降解而变脆成为硬质塑料。
而硬质塑料因为缺乏足够的韧性给塑料工业带来毁灭性的威胁，塑料工业就要开始发展革新性的产品。
开发高分子量和低挥发量、或低抽取性的增塑剂挽救了软质和硬质塑料制品，主要是苯乙烯类的产品开发。
它们因开发在聚合物结构中引入橡胶组分的技术获新生。
塑料添加剂的开发，可改善塑料生产工艺和提高产品性能。
其中增塑剂、稳定剂、冲击改性剂是有利于塑料冲击性能的改善。
以下就材料的韧性和刚性及反映材料韧性的冲击性能的测试作一些叙述。
1. 韧性和刚性韧性和刚性是对立的概念。
在力学中有刚度和柔度两个物理量。
“刚度”是指物体发生单位形变时所需要的力的大小;“柔度”则指物体在单位力下所发生的形变大小。
可以看出, “刚度”越大的物体,越不容易发生变形(表现在伸长率很小); “柔度”越大的物体越容易发生变形(表现在伸长率较大)。
一种理想状态，物体的刚度趋近于无穷大(或者物体受力作用其变形小到可以忽略的程度)，我们就称该物体为刚体。
在力学分析时,可以不考虑其自身形变。
因此,刚性是反映物体形变难易程度的一个属性。
页脚韧性的材料比较柔软，它的拉伸断裂伸长率、抗冲击强度较大；硬度、拉伸强度和拉伸弹性模量相对较小。
而刚性材料它的硬度、拉伸强度较大；断裂伸长率和冲击强度就可能低一些；拉伸弹性模量就较大。
弯曲强度反应材料的刚性大小，弯曲强度大则材料的刚性大，反之则韧性大。
在ASTM D790弯曲性能标准试验方法中说，这些测试方法适合于刚性材料也适合于半刚性材料。
材料的常用力学性能有哪些
材料的常用力学性能有哪些材料的常用力学性能指标有哪些材料在一定温度条件和外力作用下,抵抗变形和断裂的能力称为材料的力学性能.锅炉、压力容器用材料的常规力学性能指标主要包括:强度、硬度、塑性和韧性等.(1)强度强度是指金属材料在外力作用下对变形或断裂的抗力.强度指标是设计中决定许用应力的重要依据,常用的强度指标有屈服强度σS或σ0.2和抗拉强度σb,高温下工作时,还要考虑蠕变极限σn和持久强度σD.(2)塑性塑性是指金属材料在断裂前发生塑性变形的能力.塑性指标包括:伸长率δ,即试样拉断后的相对伸长量;断面收缩率ψ,即试样拉断后,拉断处横截面积的相对缩小量;冷弯(角)α,即试件被弯曲到受拉面出现第一条裂纹时所测得的角度.(3)韧性韧性是指金属材料抵抗冲击负荷的能力.韧性常用冲击功Ak和冲击韧性值αk表示.Αk值或αk值除反映材料的抗冲击性能外,还对材料的一些缺陷很敏感,能灵敏地反映出材料品质、宏观缺陷和显微组织方面的微小变化.而且Ak对材料的脆性转化情况十分敏感,低温冲击试验能检验钢的冷脆性.表示材料韧性的一个新的指标是断裂韧性δ,它是反映材料对裂纹扩展的抵抗能力.(4)硬度硬度是衡量材料软硬程度的一个性能指标.硬度试验的方法较多,原理也不相同,测得的硬度值和含义也不完全一样.最常用的是静负荷压入法硬度试验,即布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HRA、HRB、HRC)、维氏硬度(HV),其值表示材料表面抵抗坚硬物体压入的能力.而肖氏硬度(HS)则属于回跳法硬度试验,其值代表金属弹性变形功的大小.因此,硬度不是一个单纯的物理量,而是反映材料的弹性、塑性、强度和韧性等的一种综合性能指标.力学性能主要包括哪些指标材料的力学性能是指材料在不同环境(温度、介质、湿度)下,承受各种外加载荷(拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应力等)时所表现出的力学特征.性能指标包括:弹性指标、硬度指标、强度指标、塑性指标、韧性指标、疲劳性能、断裂韧度.钢材的力学性能是指标准条件下钢材的屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯性能和冲击韧性等,也称机械性能.金属材料的力学性能指标有哪些一:弹性指标1.正弹性模量2.切变弹性模量3.比例极限4.弹性极限二:强度性能指标1.强度极限2.抗拉强度3.抗弯强度4.抗压强度5.抗剪强度6.抗扭强度7.屈服极限(或者称屈服点)8.屈服强度9.持久强度10.蠕变强度三:硬度性能指标1.洛氏硬度2.维氏硬度3.肖氏硬度四:塑性指标1:伸长率(延伸率)2:断面收缩率五:韧性指标1.冲击韧性2.冲击吸收功3.小能量多次冲击力六:疲劳性能指标1.疲劳极限(或者称疲劳强度) 七:断裂韧度性能指标1.平面应变断裂韧度2.条件断裂韧度衡量钢材力学性能的常用指标有哪钢材的力学性能是指标准条件下钢材的屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯性能和冲击韧性等,也称机械性能.1. 屈服强度钢材单向拉伸应力—应变曲线中屈服平台对应的强度称为屈服强度,也称屈服点,是建筑钢材的一个重要力学特征.屈服点是弹性变形的终点,而且在较大变形范围内应力不会增加,形成理想的弹塑性模型.低碳钢和低合金钢都具有明显的屈服平台,而热处理钢材和高碳钢则没有.2. 抗拉强度单向拉伸应力—应变曲线中最高点所对应的强度,称为抗拉强度,它是钢材所能承受的最大应力值.由于钢材屈服后具有较大的残余变形,已超出结构正常使用范畴,因此抗拉强度只能作为结构的安全储备.3. 伸长率伸长率是试件断裂时的永久变形与原标定长度的百分比.伸长率代表钢材断裂前具有的塑性变形能力,这种能力使得结构制造时,钢材即使经受剪切、冲压、弯曲及捶击作用产生局部屈服而无明显破坏.伸长率越大,钢材的塑性和延性越好.屈服强度、抗拉强度、伸长率是钢材的三个重要力学性能指标.钢结构中所有钢材都应满足规范对这三个指标的规定.4. 冷弯性能根据试样厚度,在常温条件下按照规定的弯心直径将试样弯曲180°,其表面无裂纹和分层即为冷弯合格.冷弯性能是一项综合指标,冷弯合格一方面表示钢材的塑性变形能力符合要求,另一方面也表示钢材的冶金质量(颗粒结晶及非金属夹杂等)符合要求.重要结构中需要钢材有良好的冷、热加工工艺性能时,应有冷弯试验合格保证.5. 冲击韧性冲击韧性是钢材抵抗冲击荷载的能力,它用钢材断裂时所吸收的总能量来衡量.单向拉伸试验所表现的钢材性能都是静力性能,韧性则是动力性能.韧性是钢材强度、塑性的综合指标,韧性越低则发生脆性破坏的可能性越大.韧性值受温度影响很大,当温度低于某一值时将急剧下降,因此应根据相应温度提出要求.力学性能指标符号是什么?任何机械零件或工具,在使用过程中,往往要受到各种形式外力的作用.如起重机上的钢索,受到悬吊物拉力的作用;柴油机上的连杆,在传递动力时,不仅受到拉力的作用,而且还受到冲击力的作用;轴类零件要受到弯矩、扭力的作用等等.这就要求金属材料必须具有一种承受机械荷而不超过许可变形或不破坏的能力.这种能力就是材料的力学性能.金属表现来的诸如弹性、强度、硬度、塑性和韧性等特征就是用来衡量金属材料材料在外力作用下表现出力学性能的指标.1.1.1 强度强度是指金属材料在静载荷作用下抵抗变形和断裂的能力.强度指标一般用单位面积所承受的载荷即力表示,符号为σ,单位为MPa.工程中常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度.屈服强度是指金属材料在外力作用下,产生屈服现象时的应力,或开始出现塑性变形时的最低应力值,用σs表示.抗拉强度是指金属材料在拉力的作用下,被拉断前所能承受的最大应力值,用σb表示.对于大多数机械零件,工作时不允许产生塑性变形,所以屈服强度是零件强度设计的依据;对于因断裂而失效的零件,而用抗拉强度作为其强度设计的依据.1.1.2 塑性塑性是指金属材料在外力作用下产生塑性变形而不断裂的能力.工程中常用的塑性指标有伸长率和断面收缩率.伸长率指试样拉断后的伸长量与原来长度之比的百分率,用符号δ表示.断面收缩率指试样拉断后,断面缩小的面积与原来截面积之比,用y表示.伸长率和断面收缩率越大,其塑性越好;反之,塑性越差.良好的塑性是金属材料进行压力加工的必要条件,也是保证机械零件工作安全,不发生突然脆断的必要条件.1.1.3 硬度硬度是指材料表面抵抗比它更硬的物体压入的能力.硬度的测试方法很多,生产中常用的硬度测试方法有布氏硬度测试法和洛氏硬度试验方法两种.(一)布氏硬度试验法布氏硬度试验法是用一直径为D的淬火钢球或硬质合金球作为压头,在载荷P的作用下压入被测试金属表面,保持一定时间后卸载,测量金属表面形成的压痕直径d,以压痕的单位面积所承受的平均压力作为被测金属的布氏硬度值.布氏硬度指标有HBS和HBW,前者所用压头为淬火钢球,适用于布氏硬度值低于450的金属材料,如退火钢、正火钢、调质钢及铸铁、有色金属等;后者压头为硬质合金,适用于布氏硬度值为450~650的金属材料,如淬火钢等.布氏硬度测试法,因压痕较大,故不宜测试成品件或薄片金属的硬度.(二)洛氏硬度试验法洛氏硬度试验法是用一锥顶角为120°的金刚石圆锥体或直径为f1.558mm(1/16英寸)的淬火钢球为压头,以一不定的载荷压入被测试金属材料表面,根据压痕深度可直接在洛氏硬度计的指示盘上读出硬度值.常用的洛氏硬度指标有HRA、HRB和HRC三种.采用120°金刚石圆锥体为压头,施加压为600N时,用HRA表示.其测量范围为60~85,适于测量合金、表面硬化钢及较薄零件.采用f1.588mm淬火钢球为压头,施加压力为1000N时,用HRC表示,其测量硬度值范围为25~100,适于测量有色金属、退火和正火钢及锻铁等.采用120°金刚石圆锥体为压头,施加压力为1500N时,用HRC表示,其测量硬度值范围为20~67,适于测量淬火钢、调质钢等.洛氏硬度测试,操作迅速、简便,且压痕小不损伤工件表面,故适于成品检验.硬度是材料的重要力学性能指标.一般材料的硬度越高,其耐磨性越好.材料的强度越高,塑性变形抗力越大,硬度值也越高.1.1.4 冲击韧性金属材料抵抗冲击载荷的能力称为冲击韧性,用ak表示,单位为J/cm2.冲击韧性常用一次摆锤冲击弯曲试验测定,即把被测材料做成标准冲击试样,用摆锤一次冲断,测出冲断试样所消耗的冲击AK,然后用试样缺口处单位截面积F上所消耗的冲击功ak表示冲击韧性.ak值越大,则材料的韧性就越好.ak值低的材料叫做脆性材料,ak值高的材料叫韧性材料.很多零件,如齿轮、连杆等,工作时受到很大的冲击载荷,因此要用ak值高的材料制造.铸铁的ak值很低,灰口铸铁ak值近于零,不能用来制造承受冲击载荷的零件.低碳钢的力学性能指标低碳钢由于含碳量低,它的延展性、韧性和可塑性都是高于铸铁的,拉伸开始时,低碳钢试棒受力大,先发生变形,随着变形的增大,受力逐渐减小,当试棒断开的瞬间,受力为“0”,其受力曲线是呈正弦波>0的形状.铸铁由于轫性差,拉伸开始时,受力是逐步加大的,当达到并超过它的拉伸极限时,试棒断开,受力瞬间为“0”,其受力曲线是随受力时间延长,一条直线向斜上方发展,试棒断开,直线垂直向下归“0”.同样的道理:低碳钢抗压缩的能力比铸铁要低,当对低碳钢试块进行压缩实验时,受力逐渐加大,试块随外力变形,当试块变形达到极限时,其受力也达到最大值,其受力曲线是一条向斜上方的直线.铸铁则不然,开始时与低碳钢受力情况基本相同,只是当铸铁试块受力达到本身的破坏极限时,受力逐渐减小,直到试块在外力下被破坏(裂开),受力为“0”其受力曲线与低碳钢拉伸时的受力曲线相同.以上就是低碳钢和铸铁在拉伸和压缩时力学性质的异同点.简述常用力学性能指标在选材中的意义?钢材常见的力学性能通俗解释归为四项,即:强度、硬度、塑性、韧性.简单的可这样解释:强度,是指材料抵抗变形或断裂的能力.有二种:屈服强度σb、抗拉强度σs.强度指标是衡量结构钢的重要指标,强度越高说明钢材承受的力(也叫载荷)越大;硬度,是指材料表面抵抗硬物压人的能力.常见有三种:布氏硬度HBS、洛氏硬度HRC、维氏硬度HV.硬度是衡量钢材表面变形能力的指标,硬度越高,说明钢的耐磨性越好;即不容易磨损;塑性,是指材料产生变形而不断裂的能力.有两种表示方法:伸长率δ、断面收缩率ψ.塑性是衡量钢材成型能力的指标,塑性越高,说明钢材的延展性越好,即容易拉丝或轧板;韧性也叫冲击韧性,是指材料抵抗冲击变形的能力,表示方法为冲击值αk.冲击韧性是衡量钢材抗冲击能力的指标,数值越高,说明钢材抵抗运动载荷的能力越强.一般情况下,强度低的钢材,硬度也低,塑性和韧性就高,例如钢板、型材,就是由强度较低的钢材生产的;而强度较高的钢材,硬度也高,但塑性和韧性就差,例如生产机械零件的中碳钢、高碳钢,就很少看到轧成板或拉成丝.＂钢材的主要力学性能指标有哪些(1)拉伸性能反映建筑钢材拉伸性能的指标,包括屈服强度、抗拉强度和伸长率.屈服强度是结构设计中钢材强度的取值依据.抗拉强度与屈服强度之比(强屈比)是评价钢材使用可靠性的一个参数.强屈比愈大,钢材受力超过屈服点工作时的可靠性越大,安全性越高;但强屈比太大,钢材强度利用率偏低,浪费材料.钢材在受力破坏前可以经受永久变形的性能,称为塑性.在工程应用中,钢材的塑性指标通常用伸长率表示.伸长率是钢材发生断裂时所能承受永久变形的能力.伸长率越大,说明钢材的塑性越大.试件拉断后标距长度的增量与原标距长度之比的百分比即为断后伸长率.对常用的热轧钢筋而言,还有一个最大力总伸长率的指标要求.预应力混凝土用高强度钢筋和钢丝具有硬钢的特点,抗拉强度高,无明显的屈服阶段,伸长率小.由于屈服现象不明显,不能测定屈服点,故常以发生残余变形为0.2%原标距长度时的应力作为屈服强度,称条件屈服强度,用σ0.2表示.(2)冲击性能冲击性能是指钢材抵抗冲击荷载的能力.钢的化学成分及冶炼、加工质量都对冲击性能有明显的影响.除此以外,钢的冲击性能受温度的影响较大,冲击性能随温度的下降而减小;当降到一定温度范围时,冲击值急剧下降,从而可使钢材出现脆性断裂,这种性质称为钢的冷脆性,这时的温度称为脆性临界温度.脆性临界温度的数值愈低,钢材的低温冲击性能愈好.所以,在负温下使用的结构,应当选用脆性临界温度较使用温度低的钢材.(3)疲劳性能受交变荷载反复作用时,钢材在应力远低于其屈服强度的情况下突然发生脆性断裂破坏的现象,称为疲劳破坏.疲劳破坏是在低应力状态下突然发生的,所以危害极大,往往造成灾难性的事故.钢材的疲劳极限与其抗拉强度有关,一般抗拉强度高,其疲劳极限也较高.硬度硬度，物理学专业术语，材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度。
温度对材料力学性能的影响与分析
温度对材料力学性能的影响与分析温度是一个重要的参数，对于材料的力学性能具有明显的影响。
在不同的温度下，材料的力学性能会发生变化，这对于工程设计和实际应用都具有重要意义。
本文将从材料强度、韧性和脆性等方面来探讨温度对材料力学性能的影响，并进行分析。
1. 温度对材料强度的影响温度对材料的强度有着显著的影响。
一般来说，随着温度的升高，材料的强度会降低。
这是因为温度升高会导致材料内部的晶界和晶体结构发生变化，原子或离子在结构中的位置发生扰动，导致材料的原子间结合力减弱。
此外，温度的升高也会加速材料的晶体生长和晶界扩散，从而影响晶体的完整性和晶界的强度。
因此，在高温环境下，材料的强度往往会显著下降。
以高温合金为例，高温合金是一种能够在高温环境下保持较高强度的特种合金。
然而，随着温度的升高，高温合金的强度会逐渐降低。
这是因为在高温下，高温合金中的合金元素会发生固溶度变化，使晶体内部的位错密度增加，从而导致合金材料的强度降低。
2. 温度对材料韧性的影响材料的韧性是指材料在受力作用下能够抵抗破坏的能力。
温度对材料的韧性同样也有显著的影响。
在一定温度范围内，材料的韧性随着温度的降低而提高。
这是由于低温下材料的晶格结构更加有序，原子之间的结合力增强，从而提高了材料的韧性。
同时，低温下材料的塑性变形能力较低，导致材料的断裂韧性增加。
然而，当温度继续降低到一定程度时，材料的韧性会受到严重影响。
这是因为在极低温度下，材料的脆性显著增加，材料容易发生脆性断裂。
这主要与温度引起的晶体结构的变化、位错运动的活跃性降低以及晶界的变化有关。
因此，在低温环境下，材料的韧性会显著下降。
3. 温度对材料脆性的影响脆性是指材料在受力作用下容易发生断裂的特性。
温度对材料的脆性具有重要影响。
一般来说，随着温度的升高，材料的脆性会减小，表现为更高的断裂韧度。
这是因为在高温下，材料内部的原子或离子运动更活跃，晶体结构的变化程度较大，能够吸收更多的能量，从而提高材料的韧性和抗断裂能力。
高强度螺栓低温脆性断裂及冲击韧性分析
高强度螺栓低温脆性断裂及冲击韧性分析随着科学技术的进步，对钢材脆性研究逐渐增多，并取得一定成就，在民用、工业施工中得到广泛应用。
然而，低温、高压等环境是影响高强度螺栓的重要因素，易导致高强度螺栓发生脆性断裂，造成巨大损失。
一、高强度螺栓脆性断裂的分类高强度螺栓脆性断裂主要分为以下几种类型：第一，过载断裂：导致过载断裂的原因主要在于过载，致使螺栓强度不够。
2100m/s是其断裂发生时的基本速率，易造成严重影响，该种断裂形式主要出现于10.9级和12.9级钢结构高强度螺栓产品中。
第二，非过载断裂：受到材料以及低温的影响，引起的断裂现象，主要出现于屈强性高、塑性好的高强度螺栓。
第三，应力腐蚀断裂：受到腐蚀性环境的影响，致使其所承受的静力或准静力荷载低于屈服极限应力，导致其发生断裂。
二、高强度螺栓脆性断裂的技术要素高强度螺栓脆性断裂的技术要素主要分为当前质量、潜在质量以及最终质量。
首先，当前质量：当前质量主要涉及的内容包括变形抗力、开裂程度以及钢材质量等。
其次，潜在质量：潜在质量必须以当前质量为依据，科学、合理配置合金元素，有效开发镦锻前后热处理工序的相关工作，达到提升钢材性能的目的。
最后，最终质量：指高强度螺栓以及螺栓制品最终需达到的质量标准，提高抗拉强度，避免出现拉长、拉断以及滑扣等问题的发生。
三、材料与韧性的关系镦锻成型是螺栓较常应用的工艺，包括温锻、冷镦以及车削加工等环节，具有涉及面广、批量大等特点。
冲击韧度主要用于表示材料韧性大小，化学成分和纤维组织以及材料冶金质量其决定因素，易受环境温度和缺口状况影响。
（一）材料与冲击韧度碳元素是影响冲击韧度的关键因素，如果强度水平一致，低碳合金钢的断裂韧性明显高于中碳合金钢。
例如，20MnTiB与40CrNiMo，将两者均处理成10.9级螺栓，其在强度相近的情况下，20MnTiB的断裂韧性为113MN/m2/3，40CrNiMo的断裂韧性为78MN/m2/3，而对于冲击功而言，40CrNiMo比20MnTiB高20至45J左右。
第三章材料的冲击韧性及低温脆性
击 韧
击实验，得到不同温度下材料的系列冲击值Ak
性 （或αk），从而获得Ak—t，或αk—t曲线。
与
低
温
脆
性
2、低温脆性
第 三
体心立方、密排六方金属或合金在温度低于tk时，由
章 材 料
塑韧性状态变为脆性状态，Ak↓↓的现象，称为 低温脆性。
的
冲
击
韧
性 材料发生冷脆性转变的温度→冷脆性转变温度tk
与
性
与
低 迟屈服现象，б>бs高速加载，体心立方金属瞬间
温 脆
并不屈服，经过一段时间后才发生屈服，且温度越
性 低，持续时间越长（不屈服，就不能削减应力峰值），
这为裂纹的发生和扩展创造了有利条件。
2、化学成分的影响
① 间隙溶质元素含量增加， 晶格畸变程度加大，位
第 三
错运动阻力提高,屈服强度升高，脆性增大，韧脆转
性 c、相同强度水平，上贝氏体的tk高于下贝氏体组织
与 低
（低碳钢低温上贝氏体的韧性高于回火马氏体的韧性）
温
脆
性
d、低温合金钢，经不完全等温处理获得贝氏体和马
氏体的混合组织，其韧性比单一贝氏体或单一马氏
体组织好。
第
三
章 晶粒细小的混合组织。裂纹在此种组织内扩展要多
材 料
次改变方向（多裂纹陶瓷相似）消耗能量较大，故
章 形成的间隙式固溶体。
材
料 的
渗碳体：是铁和碳形成的稳定化合物Fe3C.
冲 击
贝氏体：铁素体和渗碳体的非层片状混合物。铁素体
韧 性
为基，渗碳体为分散的圆形质点。具有硬度、强度、
与 韧性的最佳组合。
低
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材料的韧性和脆性 从材料冲性能方面看
材料的韧性和脆性 从材料冲击性能方面看
建立了材料韧脆转变曲线，确定材料的韧脆转变温度
引起材料脆性断裂的原因
材料是脆性材料（无塑性变形的能力） 材料的低温冷脆转变 材料含氢量过高引起氢脆 材料高温下长期服役后脆化： • 石墨化、回火脆化、蠕变脆化 • 奥氏体钢的碳化物析出、σ相析出 • 材料存在各种严重缺陷： • 疏松、裂纹、未焊透、未熔合等 • • • •
材料的韧性和脆性 从材料拉伸性能方面看：
σ（应力） 高强钢 σ（应力）
σb
奥氏体不锈钢 σb
σb
σs σ0.2
低强钢
韧性材料
脆性韧性
0
ε（应变）
0
ε（应变）
韧性材料 脆性韧性
材料的韧性和脆性 从材料冲击性能方面看
海 军 落 锤 试 验
分 析 材 料 抵 抗 断 裂 的 能 力
材料的韧性和脆性 从材料冲击性能方面看