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    金屬的脆性

    材料在外力作用下(如拉伸、沖擊等)僅產生很小的變形即斷裂破壞的性質。聚合物脆性與聚合物結構及使用條件(溫度、外力作用速率等)有關,柔性鏈高分子聚合物脆性小,韌性好;剛性鏈高分子則相反。常用沖擊強度或斷裂伸長表征聚合物的脆性?!拔矬w受拉力或沖擊時,容易破碎的性質”;“材料在斷裂前未覺察到的塑性變形的性質”脆性表現形式: 退火脆性,回火脆性,熱脆性,藍脆性,低溫脆性,氫脆性,浸鍍脆性,酸脆性,堿脆性.

    20世紀50年代,美國發射北極星導彈,其固體燃料發動機殼體,采用了超高強度鋼制造,屈服強度為1400MPa,按照傳統強度設計與驗收時,其各項性能指標都符合要求,設計時的工作應力遠低于材料的屈服強度,但點火不久,就發生了爆炸。
    為什么材料會發生低應力脆斷?
    原因:傳統力學把材料看成是均勻的,沒有缺陷的,沒有裂紋的連續的理想固體,但是,實際工程材料在制備、加工(冶煉、鑄造、鍛造、焊接、熱處理、冷加工等)及使用中(疲勞、沖擊、環境溫度等)都會產生各種缺陷(白點、氣孔、 渣、未焊透、熱裂、冷裂、缺口等)。

      缺陷和裂紋會產生應力集中,所受拉應力為平均應力的數倍。過分集中的拉應力如果超過材料的臨界拉應力值時,將會產生裂紋或缺陷的擴展,導致脆性斷裂。

    脆性斷裂一般發生在高強度或低延展性、低韌性的金屬和合金上。另一方面,即使金屬有較好的延展性,在下列情況下,也會發生脆性斷裂,如低溫,厚截面,高應變率(如沖擊),或是有缺陷。脆性斷裂引起材料失效一般是因為沖擊,而非過載。
    經長期研究,人們認識到,過去我們把材料看做毫無缺陷的連續均勻介質是不對的。材料內部在冶煉、軋制、熱處理等各種制造過程中不可避免地產生某種微裂紋,而且在無損探傷檢驗時又沒有被發現。那么,在使用過程中,由于應力集中、疲勞、腐蝕等原因,裂紋會進一步擴展。當裂紋尺寸達到臨界尺寸時,就會發生低應力脆斷的事故。
    脆性斷口宏觀特點: ¨ 斷口平齊而光亮,且與正應力垂直;
    脆性斷裂微觀特點:斷口呈人字或放射花樣;
    單晶體:解理斷裂,裂紋沿解理面擴展 ;
    多晶體:沿晶斷裂,裂紋走向沿著晶面,而并不在某一平面內運動 ;
    穿晶 ( 晶內 ) 斷裂,裂紋沿著多晶粒的解理穿過,而不管晶界的位置如何。
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