计算机论文范文:韧性、脆性金属构件失效分析

1 前言 金属失效是目前发生安全事故的主要原因，失效的原因多种多样。对失效 构件进行失效分析，找到失效原因，可以防止事故的再次发生，进一步提高构件 的安全质量，增加社会、经济效益。采用金属构件失效分析方法对韧性材料 （Q235）、脆性材料（HT200）进行分析。收集失效构件，分析其失效过程，确定失 效的类型。通过观察断口纹理，对失效构件进行微观金相分析、理化特性分析， 查找出失效原因。 2 失效分析 2.1 试样收集 在实验室收集的灰铸铁（HT200）、低碳钢（Q235）的拉伸试棒如图1所示。 其中拉伸试棒有效长度为100mm，直径为20mm，标准件按GB228-2002加 工而成。 2.2 失效过程2.2.1 试件准备 沿着低碳钢试件的标距长度内（l0=100mm或50mm）沿长度方向用画线器 每隔10mm画一圆周线，将标距10等分，用来为断口位置做补偿。 2.2.2 安装试件 实验设备是液压万能材料试验机，型号WDW200D，将试件安装在上夹头 上后缓慢加载，观察测力指针转动的情况，检查试件是否夹牢，如有打滑则重新 安装。 2.2.3 实验 件缓慢均匀加载，观察测指针移动情况及拉伸过程中物理现象。对低碳钢 试件，当指针不动或倒退时，说明材料开始屈服，记录屈服载荷Fs。继续加载，直 至试件断裂后停机，由被动针读出最大载荷Fb。对铸铁试件，拉断后记下最大 载荷Fb。测得的拉伸曲线 如图2所示。 2.3 样件理化性能、断口特征 2.3.1理化特性 （1）铸铁拉伸试棒材料为HT200，其中化学成分：C:3.1~3.5% Si:1.8~2. 1%；Mn:0.7~0.9% P 0.15%；S 0.12% ，机械性能： b 200Mpa。 （2）低碳钢拉伸试棒材料为Q235,各项指标为：化学成分：Q235A级含 C 0.22% Mn 1.4% Si 0.35% S 0.050 P 0.045 ，机械性能：弹性 模量（E/Gpa）：200~210 ，泊松比（ ）：0.25~0.33 ，抗拉强度（ b/MPa）：375- 500，伸长率（ 5/%）： 25（a 16-40mm）其中 a 为钢直径。 2.3.2 断口特性 拉伸试棒金相组织及断口形态如图3所示。 3 分析讨论 从实验过程看出Q235拉伸试棒变形与载荷成正比，载荷增大到最大力Fb 时，试样明显变细，局部横截面积出现 颈缩 现象。HT200拉伸试棒没有屈服现 象，载荷增大到最大值Pb处突然断裂。 从金相组织及断口看出HT200拉伸试棒断口平坦、断面粗糙，解理面呈河 流状花样，看不到拉伸断口三个区域(纤维区、放射区、剪切唇区)。Q235拉伸试 棒断口呈暗灰色纤维状，断口分成两个区域:断口中心区内断裂面凹凸不平，呈 现出粗糙的锯齿状；.断口杯壁剪切区断裂面较为光滑，壁面沿着与轴线成45 倾斜面断裂，呈杯壁的断裂面，晶粒变得更细。 4 结论 （1）脆性材料（HT200）断裂机制为典型的解理断裂，最大正应力是其断裂 原因。 （2）塑性材料（Q235）中心区不是发生剪切断裂而是发生脆性拉断，周边表 层沿最大剪切应力的45度斜面上剪断形成杯锥状断口。 （3）温度低于韧脆转变温度时，零件韧性降低、容易变脆，避免在超出工作 环境下进行工作。 （4）脆性材料不承受拉应力，在受较大拉应力的场合下，尽量避免使用脆性 材料。对重要零件经常检查，出现问题及时更换。 参考文献 [1] 廖景娱，刘正义.金属构件失效分析.化学工业出版社，2003. [2] 刘鸿文. 材料力学.高等教育出版社，2010.

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