不銹鋼焊管在鋼的脆性斷口上也必有若干塑性變形因素
不銹鋼焊管若將裂紋擴展的臨界能換成外界的臨界應力則進行理論上的運算得到;塑性表面能。裂紋就具備了擴展的能量條件。嚴格來說它是裂紋開始擴展的條件。系統在裂紋擴展前、后之能量差,主要轉變為不銹鋼焊管各質點的運動能,使裂紋的擴展自動加速,使脆性裂紋的擴展瞬間達到很高的速度。根據實驗,在鋼材中這個速度可達2000mls。裂紋的能量擴展條件,是在裂紋尖端能否產生微裂紋的問題,實際也是產生裂紋的問題。為了研究產生裂紋的條件,應正確求出裂紋尖端的塑性應力值。當塑性變形層庇很薄,可以用求出近似值。如上所述,不銹鋼焊接管塑性變形層只有0.2smm,而裂紋(焊接缺陷)長達數毫米。故在實際結構中,假定是可信的。這樣,尖端半徑為玩的裂紋,根據彈性理論求出最大彈性應力。即應力集中;值超過解理斷裂應力曲線時,就具備了產生的條件。這是擴展條件,也是斷裂條件。低于解理斷裂魏線時,就不能滿足裂紋的應力條件,不能產生裂紋,就不會發生脆性斷裂。
脆性破壞機構:鋼材的斷裂是金屬原子間的分離,這就要克服原子間的結合力,但這個結合力很大。對鐵來講,為使鐵原子之間發生分離,不銹鋼焊管應力需達104MPa數量級。但實際的斷裂應力不超過,這是難以解釋的。隨著位錯理論的發展,人們開始用位錯理論來解釋脆性斷裂的機構。用位錯理論來解釋脆性斷裂機構的理論很多,其中理論比較簡單。理論是將鋼的脆性斷裂過程分為三個階段:第一階段,產生滑移位錯(可看到滑移線);第二階段,滑移位錯轉化為顯微裂紋(出現位錯級的微裂紋);第三階段,顯微裂紋成長為宏觀裂紋。第一階段是最容易產生的,即使是在液氮的低溫下,在鋼的脆性斷口上也必有若干塑性變形。第二階段,由滑移位錯向顯微裂紋轉化的機構,在滑移線相交的部位,因位錯集聚而產生顯微裂紋,或空洞位錯,這是第一階段位錯滑移的結果。顯微裂紋產生后,位錯再移動時,就在顯擻裂紋周圍出現彈性變形能的集中,使顯微裂紋附近產生的塑性變形很難消散。于是在滑移線交叉處不斷地發生位錯并在此集聚,產生變形能的集中,成為第二階段的能源。位錯在交叉處的集聚,可能產生兩種結果:①. 若溫度較高,原子活動能力強,容易產生滑移;②.不銹鋼焊接管溫度較低,原子活動能力弱,容易產生顯微裂紋。因此,溫度低容易發生脆性斷裂。第三階段,由于已經產生了顯微裂紋,因此只有位錯擴展的能量就夠了,這時的能量條件是;至德鋼業認為,第三階段又可分為兩個階段。在第一個階段,顯微裂紋在晶內擴展。由于顯微裂紋容易在垂直于載荷的方向上在晶內擴展,隨載荷的增加,可以一直擴展到晶界。在這個階段,裂紋在晶內,它符合能量條件,即需要。一日數量級的塑性表面能。在第二階段,裂紋進入相鄰的晶粒。在相鄰的晶粒內,可能難于產生與其前一晶粒內裂紋相適應的解理斷裂,而且晶界也阻止斷裂向鄰近晶粒貫通。因此,為使晶內的裂紋擴展到鄰近晶粒,就必須有更大的能量。,這時不銹鋼焊接管的塑性表面能量級,仍要滿足能量條件,即滿足裂紋才能在整個試樣內擴展。只有在滿足第二階段的擴展條件下才能發生脆性斷裂。影響金屬脆性的因素影響金屬脆性的因素很多,這些因素對圖中諸應力曲線有影響,從而影響斷裂點塑性變形的大小,亦即影響塑性表面能的大小,影響斷裂吸收功大小。一、溫度的影響鋼的屈服應力(流動應力曲線與縱坐標交點的應力值)與溫度之間的關系。
本文標簽:不銹鋼焊管
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