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規(guī)格為Ф89*2不銹鋼304衛(wèi)生管的脆性斷口上也必有若干塑性變形很難消散

發(fā)布時(shí)間: 2014-09-18     字號:    

  


一般說來,Ф89*2不銹鋼304衛(wèi)生管的屈服應(yīng)力,在-200℃時(shí)比室溫下提高了一倍。然而,流動(dòng)應(yīng)力曲線的。形狀并不發(fā)生大的變化,只是平移而已。解理斷裂應(yīng)力曲線不受溫度的影響,而延性斷裂應(yīng)力曲線則隨溫度的降低而提高。因此溫度下降,容易發(fā)生脆性破壞,但對無缺口試樣,用降溫的方法使之發(fā)生脆性破壞,只有在- 150℃以下才行。關(guān)于塑性表面能E.與溫度之間的關(guān)系,在式中沒有給出,若將裂紋擴(kuò)展的臨界能換成外界的臨界應(yīng)力,則進(jìn)行理論上的運(yùn)算得到;當(dāng)口≥T時(shí),裂紋就具備了擴(kuò)展的能量條件。式(1-6)叫Griffith-Orowan條件,嚴(yán)格來說它是裂紋開始擴(kuò)展的條件。

系統(tǒng)在裂紋擴(kuò)展前、后之能量差,主要轉(zhuǎn)變?yōu)椴讳P鋼管各質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)能,使裂紋的擴(kuò)展自動(dòng)加速,使脆性裂紋的擴(kuò)展瞬間達(dá)到很高的速度。根據(jù)實(shí)驗(yàn),在鋼材中這個(gè)速度可達(dá)2000mls。裂紋的能量擴(kuò)展條件,是在裂紋尖端能否產(chǎn)生微裂紋(dc)的問題,實(shí)際也是產(chǎn)生裂紋的問題。為了研究產(chǎn)生裂紋的條件,應(yīng)正確求出裂紋尖端的塑性應(yīng)力值。當(dāng)塑性變形層H很薄,即H《c時(shí),可以用求出近似值。如上所述,塑性變形層只有o.2smm,而裂紋(焊接缺陷)長達(dá)數(shù)毫米。故在實(shí)際結(jié)構(gòu)中,假定H《(:是可信的。這樣,對長2c、尖端半徑為玩的裂紋,根據(jù)彈性理論求出最大彈性應(yīng)力Um。;e,即應(yīng)力集中;且這個(gè)Um:值超過解理斷裂應(yīng)力曲線時(shí),就具備了產(chǎn)生dc的條件。這是擴(kuò)展條件,也是斷裂條件。低于解理斷裂魏線時(shí),就不能滿足裂紋的應(yīng)力條件,不能產(chǎn)生dc裂紋,就不會(huì)發(fā)生脆性斷裂。

脆性破壞機(jī)構(gòu):Ф89*2不銹鋼304衛(wèi)生管的斷裂是金屬原子間的分離,這就要克服原子間的結(jié)合力,但這個(gè)結(jié)合力很大。對鐵來講,為使鐵原子之間發(fā)生分離,應(yīng)力需達(dá)l04MPa數(shù)量級。但實(shí)際的斷裂應(yīng)力不超過lOs'MPa,這是難以解釋的。隨著位錯(cuò)理論的發(fā)展,人們開始用位錯(cuò)理論來解釋脆性斷裂的機(jī)構(gòu)。用位錯(cuò)理論來解釋脆性斷裂機(jī)構(gòu)的理論很多,其中Cottrell理論比較簡單。Cot4krell理論是將鋼的脆性斷裂過程分為三個(gè)階段:第一階段,產(chǎn)生滑移位錯(cuò)(可看到滑移線);第二階段,滑移位錯(cuò)轉(zhuǎn)化為顯微裂紋(出現(xiàn)位錯(cuò)級的微裂紋);第三階段,顯微裂紋成長為宏觀裂紋。

第一階段是最容易產(chǎn)生的,即使是在液氮的低溫下,在Ф89*2不銹鋼304衛(wèi)生管的脆性斷口上也必有若干塑性變形。

第二階段,由滑移位錯(cuò)向顯微裂紋轉(zhuǎn)化的機(jī)構(gòu),在滑移線相交的部位,因位錯(cuò)集聚而產(chǎn)生顯微裂紋,或Ⅱq空洞位錯(cuò),這是第一階段位錯(cuò)滑移的結(jié)果。顯微裂紋產(chǎn)生后,位錯(cuò)再移動(dòng)時(shí),就在顯擻裂紋周圍出現(xiàn)彈性變形能的集中,使顯微裂紋附近產(chǎn)生的塑性變形很難消散。于是在滑移線交叉斷裂尖端的變形速度是非常大的,在鋼材中,脆性裂紋的擴(kuò)展速度最高可達(dá)2×10 3m/S。而且裂紋尖端的形狀具有最苛刻的缺口效應(yīng)。因此不銹鋼管脆性裂紋在擴(kuò)程過程中,其尖端的塑性/力有明顯提高,這就很容易滿足產(chǎn)生斷裂的條件。這與一些研究人員的預(yù)料一致。另外,由于大的變形速度和苛刻的缺口效應(yīng)同時(shí)作用的結(jié)果,使擴(kuò)展中脆性裂紋的塑性表面層,的厚度h也變小了,因-E,值也變小,于是,裂紋就將會(huì)在更低載荷下擴(kuò)展。

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