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2019-11-30 16:54
由于在塑性成形過(guò)程中，鍛件金屬表面或內部常會(huì )出現裂紋，甚至導致工件斷裂或者報廢，故研究開(kāi)裂現象的物理實(shí)質(zhì)與影響開(kāi)裂的各種因素，對進(jìn)一步改善金屬的塑性變形性能與防止工件開(kāi)裂是十分必要的。斷裂可以從很多角度來(lái)分類(lèi)，從宏觀(guān)現象上看，就其斷裂前的變形量大小來(lái)講，大致可分為脆性斷裂與韌性斷裂。脆性斷裂在斷裂前無(wú)塑性變形或只有微小塑性變形，斷口比較平齊，略帶光澤;而韌性斷裂在斷裂前經(jīng)過(guò)了顯著(zhù)的塑性變形，斷口呈纖維狀，灰暗無(wú)光。本章所研究的材料42CrMo鋼，其斷裂形式為韌性斷裂，故以下若無(wú)特殊說(shuō)明均指韌性斷裂。
金屬的韌性斷裂一般是指金屬材料在外部載荷作用下經(jīng)過(guò)劇烈塑性變形內部產(chǎn)生微缺陷，如微裂紋和微空洞等，而后這些微空洞會(huì )形核、長(cháng)大、匯聚并導致材料的逐步劣化，當達到一定程度的應變后最終導致材料發(fā)生宏觀(guān)斷裂。其主要特征是發(fā)生了明顯的宏觀(guān)塑性變形，如容器的過(guò)量鼓脹、工件的過(guò)度伸長(cháng)或彎曲等，斷口尺寸較原始尺寸也有較大變化。大多數晶體金屬拉伸實(shí)驗的韌性斷裂有三個(gè)明顯的階段，首先工件出現明顯的“頸縮”現象，然后在“頸縮”區域產(chǎn)生微小分散的空洞，由于應變的增大微空洞開(kāi)始長(cháng)大聚合并逐漸發(fā)展為裂紋，裂紋沿剪切面擴展至工件表面，最終導致工件斷裂。
目前，雖然韌性斷裂形式在塑性加工中比較常見(jiàn)，但是相關(guān)理論還有待完善。在金屬材料的塑性變形過(guò)程中，由于加工方式與工藝參數不同，會(huì )導致材料發(fā)生不同形式的韌性斷裂。一般常見(jiàn)的韌性斷裂均具有如下幾個(gè)特征:在工件開(kāi)裂之前由于經(jīng)歷了較大的塑性變形，因此整個(gè)斷裂過(guò)程是一種能量吸收過(guò)程，鍛件需要消耗較高的能量;在微空洞及微裂紋長(cháng)大與聚合過(guò)程中，會(huì )有新的空洞產(chǎn)生與長(cháng)大，故韌性斷裂一般表現為多處斷裂;隨著(zhù)應變量的增加，空洞與裂紋不斷生成并聚合，但是當變形量不再增加時(shí)，裂紋的擴展會(huì )立即停止。
