规格为Ф89*2不锈钢304卫生管的脆性断口上也必有若干塑性变形很难消散
一般说来,Ф89*2不锈钢304卫生管的屈服应力,在-200℃时比室温下提高了一倍。然而,流动应力曲线的。形状并不发生大的变化,只是平移而已。解理断裂应力曲线不受温度的影响,而延性断裂应力曲线则随温度的降低而提高。因此温度下降,容易发生脆性破坏,但对无缺口试样,用降温的方法使之发生脆性破坏,只有在- 150℃以下才行。关于塑性表面能E.与温度之间的关系,在式中没有给出,若将裂纹扩展的临界能换成外界的临界应力,则进行理论上的运算得到;当口≥T时,裂纹就具备了扩展的能量条件。式(1-6)叫Griffith-Orowan条件,严格来说它是裂纹开始扩展的条件。
系统在裂纹扩展前、后之能量差,主要转变为不锈钢管各质点的运动能,使裂纹的扩展自动加速,使脆性裂纹的扩展瞬间达到很高的速度。根据实验,在钢材中这个速度可达2000mls。裂纹的能量扩展条件,是在裂纹尖端能否产生微裂纹(dc)的问题,实际也是产生裂纹的问题。为了研究产生裂纹的条件,应正确求出裂纹尖端的塑性应力值。当塑性变形层H很薄,即H《c时,可以用求出近似值。如上所述,塑性变形层只有o.2smm,而裂纹(焊接缺陷)长达数毫米。故在实际结构中,假定H《(:是可信的。这样,对长2c、尖端半径为玩的裂纹,根据弹性理论求出最大弹性应力Um。;e,即应力集中;且这个Um:值超过解理断裂应力曲线时,就具备了产生dc的条件。这是扩展条件,也是断裂条件。低于解理断裂魏线时,就不能满足裂纹的应力条件,不能产生dc裂纹,就不会发生脆性断裂。
脆性破坏机构:Ф89*2不锈钢304卫生管的断裂是金属原子间的分离,这就要克服原子间的结合力,但这个结合力很大。对铁来讲,为使铁原子之间发生分离,应力需达l04MPa数量级。但实际的断裂应力不超过lOs'MPa,这是难以解释的。随着位错理论的发展,人们开始用位错理论来解释脆性断裂的机构。用位错理论来解释脆性断裂机构的理论很多,其中Cottrell理论比较简单。Cot4krell理论是将钢的脆性断裂过程分为三个阶段:第一阶段,产生滑移位错(可看到滑移线);第二阶段,滑移位错转化为显微裂纹(出现位错级的微裂纹);第三阶段,显微裂纹成长为宏观裂纹。
第一阶段是最容易产生的,即使是在液氮的低温下,在Ф89*2不锈钢304卫生管的脆性断口上也必有若干塑性变形。
第二阶段,由滑移位错向显微裂纹转化的机构,在滑移线相交的部位,因位错集聚而产生显微裂纹,或Ⅱq空洞位错,这是第一阶段位错滑移的结果。显微裂纹产生后,位错再移动时,就在显擞裂纹周围出现弹性变形能的集中,使显微裂纹附近产生的塑性变形很难消散。于是在滑移线交叉断裂尖端的变形速度是非常大的,在钢材中,脆性裂纹的扩展速度最高可达2×10 3m/S。而且裂纹尖端的形状具有最苛刻的缺口效应。因此不锈钢管脆性裂纹在扩程过程中,其尖端的塑性/力有明显提高,这就很容易满足产生断裂的条件。这与一些研究人员的预料一致。另外,由于大的变形速度和苛刻的缺口效应同时作用的结果,使扩展中脆性裂纹的塑性表面层,的厚度h也变小了,因-E,值也变小,于是,裂纹就将会在更低载荷下扩展。