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      宏觀脆性彈簧斷裂與延性彈簧斷裂

      宏觀脆性彈簧斷裂與延性彈簧斷裂
        宏觀脆性彈簧斷裂與延性彈簧斷裂
        
        從宏觀現象上看,彈簧斷裂可分為脆性彈簧斷裂和延性彈簧斷裂。
        
        脆性彈簧斷裂表現為以材料表面、內部的缺陷或微裂紋為源,在較低的應力水平下(通常不超過材料的屈服強度),在無塑性變形或只有微小塑性變形的情況下裂紋急速擴展。在出現宏觀裂紋后裂紋的擴展速度迅速上升到某個極限速度,大約可達聲波在該材料中傳播速度的三分之一。在多晶體材料中,彈簧斷裂是沿著各個晶體內部的解理面產生的,但由于材料中各個晶體及解理面的方向是變化的,因而彈簧斷裂表面在外觀上呈現粒狀。脆性彈簧斷裂有時主要沿晶界產生,因而稱為晶間彈簧斷裂。脆性斷口較平齊,且與正應力相垂直,斷口附近的截面,在厚度上的收縮很小,一般不超過3%。斷口上常有人字紋或放射花紋。由于脆性彈簧斷裂前很難發現預兆,彈簧斷裂時又容易產生很多碎片,是一種非常危險的突發事故,危害較大。
        
        延性彈簧斷裂是在較大的塑性變形之后發生的彈簧斷裂。它是由于裂紋的緩慢擴展而造成的,而這種裂紋擴展又起源于孔穴的形成和合并。延性彈簧斷裂的斷口表面外觀特征為無光澤的纖維狀。大多數多晶體金屬的拉伸試驗的延性彈簧斷裂有三個明顯的階段。首先,試樣開始出現局部“頸縮”,并在“頸縮”區域產生小的分散的空穴,接著這些小空穴不斷增加和擴大并聚合成微裂紋,裂紋方向一般垂直于拉應力方向。最后,裂紋沿剪切面擴展到試件表面,剪切面方向與拉伸軸線近似成45°。這三個階段就構成了通常所見的典型的“杯錐”失效斷面。因為延性彈簧斷裂在彈簧斷裂前出現大量的塑性變形,有明顯的失效預兆,它對構件和環境造成的危險性遠小于脆性彈簧斷裂。

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