金屬在受到什麼應力的作用下會突然斷裂?

時間 2021-06-20 20:19:02

1樓:福爾M思

金屬的突然斷裂通常是指它在沒有預兆的情況下發生的斷裂。那麼金屬斷裂前的預兆有哪些呢?最明顯的當然是肉眼可見的塑性變形。

所以,金屬突然斷裂其實指的是金屬的巨集觀脆性斷裂。

金屬的巨集觀脆性斷裂有很多種型別,舉幾個常見的例子:

1、疲勞斷裂

由交變載荷作用引起的巨集觀脆性斷裂,幾乎看不到巨集觀的塑性變形,只在最後瞬斷區可能有部分塑性變形,不過那時候裂紋都已經發展到最後階段了。感興趣可以看看下面這篇文章,介紹的更具體些。

福爾M思:福爾M思探案集——第一集金屬疲勞

2、氫脆

因為各種不同原因,使氫原子進入金屬基體中,並在晶界或其他缺陷部位重新結合或者發生反應產生氣體,從而產生大量氫脆裂紋;此時如果外界存在乙個遠小於抗拉強度的應力,便可以使金屬發生脆斷。

福爾M思:氫脆(hydrogen embrittlement ,HE)

3、液態金屬致脆福爾M思:液態金屬致脆(LME)和固態金屬致脆(SMIE)- 1、簡介

4、應力腐蝕開裂

機械裝置/零件在拉應力和特定腐蝕介質的共同作用下,將出現低於材料極限強度的脆性開裂現象,導致裝置和零件失效,這種現象稱為應力腐蝕開裂(SCC)。

應力腐蝕開裂的發生需要同時滿足三個必要條件:

a) 敏感材料。俗話說,蒼蠅不叮無縫的雞蛋,要生發生應力腐蝕開裂,首先得是具備敏感性的材料。材料具有敏感性給我們的提示是,在一些可能發生應力腐蝕開裂的工況環境,選材要慎重。

如304等奧氏體不鏽鋼在含有氯的環境服役,應力腐蝕開裂是尤其應該注意的問題。奧氏體不鏽鋼是麵心立方金屬,麵心立方金屬尤其容易發生應力腐蝕開裂,這是晶體結構決定的。

b) 容易引起應力腐蝕開裂的環境。即使材料敏感,沒有導致應力腐蝕開裂的介質也是不會發生應力腐蝕開裂的,它好比硬幣的A/B面。環境介質也是應力腐蝕開裂的重要條件。

c) 足夠的拉應力。通常認為靜態拉應力是導致應力腐蝕開裂的必要條件。有人會問,那要是交變載荷呢?

我認為可能要歸於腐蝕疲勞了。為什麼說發生應力腐蝕開裂需要足夠的靜態拉應力呢?因為它需要滿足腐蝕狀態下的臨界應力強度因子KISCC。

福爾M思:金屬腐蝕-應力腐蝕開裂SCC

5、回火脆性

金屬材料在回火過程中產生的脆性傾向,一般與雜質元素在晶界的偏析有關

另外,還有一些其他原因也會導致金屬變脆,例如應力載入速度過快、三向拉應力及平面應變狀態等。

2樓:牧關Midgardian

金屬材料在切應力作用下,沿滑移面分離造成滑移面分離斷裂。

受小幅度交變載荷作用,小裂紋在彈塑性應力場生長,裂紋區域的變化由分散到相互連線。隨著裂紋區域逐漸擴大,微裂紋之間不斷匯聚、融合,最終形成一條主裂紋,長度大於臨界裂紋尺寸時,裂紋擴充套件進入失穩斷裂階段,在無任何徵兆情況下發生疲勞斷裂。

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