《工程材料力学性能》期末复习笔记(15)

2021-01-20 18:32

由本人自己,基于机械工业出版社《工程材料力学性能》第2版(束德林主编),针对四川大学材料学院金属材料工程系期末复习整理。

低周疲劳的应变-寿命曲线如图5-34,曼森-柯芬等分析了低周疲劳的实验结果,提出了低周疲劳寿命的公式:

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222E

Q:请结合该公式,分析图5-34的变化规律,指出低周疲劳和高周疲劳的什么起主导作用,选材时应分别以什么性能为主?

答:低周疲劳寿命的公式由弹性应变和塑性应变两部分对应的寿命公式组成,其对应的公式分别为:

' fb f(2Nf (2Nf)E2

将以上两公式两边分别取对数,在对数坐标上,上两公式就变成了两条直线,分别代表弹性应变幅-寿命线和塑性应变幅-寿命线。两条直线斜率不同,其交点对应的寿命称为过渡寿命。在交点左侧,即低周疲劳范围内,塑性应变幅起主导作用,材料的疲劳寿命由塑性控制;在高周疲劳区,弹性应变幅起主导作用,材料的疲劳寿命由强度控制。选材时,高周疲劳主要考虑强度,低周疲劳考虑塑性、

2、 缺口机件疲劳寿命估算P123

3、 低周冲及疲劳P123

4、 热疲劳P126

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第六章 金属的应力腐蚀和氢脆断裂

一、应力腐蚀

1、★应力腐蚀:金属在拉应力和特定的介质共同作用下,经

过一段时间后,所产生的低应力脆断现象(SCC)。

产生条件:A、应力(需要化学介质协同作用);B、化学介质

(需要受应力影响);C、金属材料(纯金属不产生应力腐蚀,

合金对于应力腐蚀都有一定程度敏感性)。

2、 应力腐蚀断裂

(1)机理:

A、滑移——溶解理论(钝化膜破坏理论):在应力腐蚀破坏时,首先表现为滑移台阶露头且钝化膜破坏,破坏处金属表面暴露在介质中,该处的电极电位比保护完整的电极电位低,从而形成微电池的阳极。在发生阳极反应时,金属形成离子进入腐蚀介质,即产生所谓阳极溶解。在这个过程中,应力除了直接促使钝化膜破坏,更重要的是在裂纹尖端产生应力集中区,它能降低阳极的电位,加速阳极金属的溶解。

B、氢脆理论:由于氢和应力的共同作用,而导致金属材料产生脆性断裂的现象,称为氢脆断裂(简称 氢脆),包括

(2)应力腐蚀断口特征:具有亚稳扩展区和最后瞬断区。亚稳扩展区可见腐蚀产物和氧化现象,常呈黑色和灰黑色,具有脆性特征。显微裂纹中常有分叉现象,呈枯树枝状。微观形貌:“泥状花样”的腐蚀产物和腐蚀坑。

3、应力腐蚀抗力指标

临界应力场强度因子Kiscc 、应力腐蚀裂纹扩展速率da/dt

Q:应力腐蚀裂纹扩展分那几个阶段,这几个阶段特征?较平缓的是那个阶段?

第I阶段:当KI刚超过KI SCC时,裂纹经过一段孕育期后突然加速扩展,当da/dt-K曲线几乎与纵坐标平行。 第II阶段:曲线出现水平线段,da/dt与KI几乎无关。因为这时裂纹尖端发生分叉现象,裂纹扩展主要受电化学过程控制,故与材料和环境密切相关。

第III阶段:裂纹长度已接近临界尺寸,da/dt又明显依赖于KI,da/dt随KI而急剧增大,这时材料进入失稳扩展的过渡区。当KI达到KIc失稳扩展而断裂。

较平缓的是第二阶段。

Q: 如何判断某一零件的破坏是由应力腐蚀引起的?

答案:应力腐蚀引起的破坏,常有以下特点:

(1)、造成应力腐蚀破坏的是静应力,远低于材料的屈服强度,而且一舶是拉伸应力。


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