《金属塑性变形理论》课程教学资源（PPT课件）第12讲 金属的断裂（断裂影响因素及断裂现象分析）

LessonTwelve6第六章金属的断裂主要内容Main Content断裂的基本类型及物理本质影响断裂类型的因素塑性加工中的断裂现象分析130±5/8124大2MEBEIUNITEO UNIVERSITY

Lesson Twelve 2025/8/24 2 第六章 金属的断裂 主要内容 Main Content • 断裂的基本类型及物理本质 • 影响断裂类型的因素 • 塑性加工中的断裂现象分析

LessonTwelve66.2影响断裂类型的因素塑性与脆性并非金属固定不变的特性，象金属钨虽在室温下呈现脆性，但在较高的温度下却具有塑性。在拉伸时为脆性的金属，在高静水压下却呈现塑性。在室温下拉伸为塑性的金属，在出现缺口、低温、高变形速度时却可能变得很脆。所以，金属是韧性断裂还是脆性断裂，取决于各种内在因素和外在条件。因此，对塑性加工来说，很有必要了解塑性一脆性转变条件，尽可能防止脆性，向有利于塑性提高方面转化。130±5/8124大学3FBEIUNITEOUNIVERSIT

Lesson Twelve 2025/8/24 3 6.2 影响断裂类型的因素 • 塑性与脆性并非金属固定不变的特性，象金属钨， 虽在室温下呈现脆性，但在较高的温度下却具有 塑性。在拉伸时为脆性的金属，在高静水压下却 呈现塑性。在室温下拉伸为塑性的金属，在出现 缺口、低温、高变形速度时却可能变得很脆。所 以，金属是韧性断裂还是脆性断裂，取决于各种 内在因素和外在条件。因此，对塑性加工来说， 很有必要了解塑性－脆性转变条件，尽可能防止 脆性，向有利于塑性提高方面转化

LessonTwelve影响塑性一脆性转变的主要因素变形温度 变形速度应力状态组织结构130起5/8124大MEBEIUNITEOUNIVERSITY

Lesson Twelve 2025/8/24 4 影响塑性－脆性转变的主要因素 • 变形温度 • 变形速度 • 应力状态 • 组织结构 •

LessonTwelve、变形温度·大多数金属材料(除面心立方以外)的变形中有一个重要的现象：随着变形温度的改变都有一个从韧性断裂到脆性断裂的转变温度，称此温度为脆性转变温度，常以T来表示。在此温度以上是韧性断裂，在此温度以下是脆性断裂。·对一定材料来说，脆性转变温度越高，表征该材料脆性趋势愈大。130±5/8124大学5EBEIUNITEOUNIVERSITY

Lesson Twelve 2025/8/24 5 • 变形温度 • 大多数金属材料(除面心立方以外)的变形中有一 个重要的现象：随着变形温度的改变都有一个从 韧性断裂到脆性断裂的转变温度，称此温度为脆 性转变温度，常以Tc来表示。在此温度以上是韧 性断裂，在此温度以下是脆性断裂。 • 对一定材料来说，脆性转变温度越高，表征该材 料脆性趋势愈大

LessonTwelveX如果变形温度不变，改变其他参数，如晶粒度，变形速度，应力状态等，同样也会出现塑性一脆性转变现象。对这种现象的解释，可以认为断裂应力对温度不够敏感，热激活对脆性裂纹的传播不起多大作用，但屈服强度却随温度变化很大，温度越低，α越高。将.与对温度作图，则两条曲线的交点所对应的温度就是T。当TT。时，,>，此时材料要经过一段塑性变形后才能断裂故表现为韧性断裂；在T<T.时，α,<、，此时材料未来得及塑性变形就已经发生断裂，则表现为脆性断裂。2025/8124大学6FEBEIUNITEO UNIVERSITT

Lesson Twelve 2025/8/24 6 • 如果变形温度不变，改变其他参数，如晶粒度，变形速 度，应力状态等，同样也会出现塑性－脆性转变现象。 • 对这种现象的解释，可以认为断裂应力sf对温度不够敏感， 热激活对脆性裂纹的传播不起多大作用，但屈服强度ss却 随温度变化很大，温度越低，ss越高。将ss与sf对温度作 图，则两条曲线的交点所对应的温度就是Tc。当T ＞ Tc 时， sf ＞ ss ，此时材料要经过一段塑性变形后才能断裂， 故表现为韧性断裂；在T ＜ Tc 时， sf ＜ ss ，此时材料 未来得及塑性变形就已经发生断裂，则表现为脆性断裂

LessonTwelve8动应温度Tc,和 ,与温度的关系130±5/8124大7MEBEIUNITEO UNIVERSITY

Lesson Twelve 2025/8/24 7 sf 和 ss与温度的关系

LessonTwelve力，变形速度变形速度的影响与变形温度类同，由于变形速度的提高，塑性变形来不及进行而使增高，但变形速度对断裂抗力影响不大。所以在一定的条件下，就可以得到一个临介变形速度ε，高于此值便产生脆性断裂。变形速度的提高相当于变形温度降低的效果。13025/8124大学8FEBEIUNITEOUNIVERSITY

Lesson Twelve 2025/8/24 8 • 变形速度 • 变形速度的影响与变形温度类同，由于变形速度 的提高，塑性变形来不及进行而使ss增高，但变 形速度对断裂抗力sf影响不大。所以在一定的条 件下，就可以得到一个临介变形速度ec，高于此 值便产生脆性断裂。变形速度的提高相当于变形 温度降低的效果

LessonTwelve·应力状态应力状态对塑性一脆性转变的影响，可采用不同深度缺口的拉伸试样来进行。缺口越深越尖锐三向拉应力状态越强。试验表明，拉应力状态越强材料的脆性转变温度越高，脆性趋势越大。130±5/8124大9MEBEIUNITEOUNIVERSITY

Lesson Twelve 2025/8/24 9 • 应力状态 • 应力状态对塑性－脆性转变的影响，可采用不同 深度缺口的拉伸试样来进行。缺口越深越尖锐三 向拉应力状态越强。试验表明，拉应力状态越强， 材料的脆性转变温度越高，脆性趋势越大

LessonTwelve1，切口的试样比无缺口试25'0样的脆性转变温度有明20 0显提高。冲击弯曲由于-.150变形速度极快引起提高100所以与静弯曲（B）相比50脆性转变温度也明显提B)40C200-160-120-80-40高。040试验温度，亡由此可见，金属材料变形时的拉应力状态越强变形速度越高，材料的脆化倾向越大。130±5/8124大10MEBEIUNITEO UNIVERSITY

Lesson Twelve 2025/8/24 10 • 切口的试样比无缺口试 样的脆性转变温度有明 显提高。冲击弯曲由于 变形速度极快引起ss提高， 所以与静弯曲（B）相比 脆性转变温度也明显提 高。 • 由此可见，金属材料变形时的拉应力状态越强， 变形速度越高，材料的脆化倾向越大

LessonTwelve金属材料的化学成份和组织状态·不同含碳量对钢的冲击韧性的影响。随着含碳量的增加，冲击韧性明显降低，而且脆性转变温度上升，所以为避免低温脆性多选用含碳量低于0.2%以下的钢。2000.11%C~.t500.200.31福0.410.490.60.0.6950F0.80D0120200一101~120280360试验盘鹿，130±5/8124大学11MEBEIUNITEOUNIVERSITY

Lesson Twelve 2025/8/24 11 • 金属材料的化学成份和组织状态 • 不同含碳量对钢的冲击韧性的影响。随着含碳量 的增加，冲击韧性明显降低，而且脆性转变温度 上升，所以为避免低温脆性多选用含碳量低于 0.2％以下的钢