钢的动态断裂韧性及止裂韧性的研究现状
核电设备用SA508—3钢的研究
核电设备用SA508—3钢的研究根据ASME Code的要求，绘制了SA508-3钢的断裂韧性和疲劳特性曲线，表明国产钢的安全裕度较大，生产蒸发器时对母材、焊缝及热影响区都可按此方法测定。
0 引言核电设备的蒸发器的主体材料SA508—3钢和其它锅炉及压力容器材料一样，完全没有裂纹和缺陷是不可能的。
在制造和运行检验中，没发现裂纹和缺陷，仅表示现代无损检验技术尚不能发现此种缺陷。
研究材料的失效方式，尤其是最危险的一种方式—断裂(包括用KIC 表示的有裂纹的脆性断裂、用RTNDT和FATT表示的无裂纹的脆性断裂和疲劳断裂)，就具有重要的意义。
断裂韧性分析曲线是核电压力容器选材和设计的基础，这在ASME B and PV Sec.Ⅲ APP.G和Sec.Ⅺ.APP.A断裂韧性分析曲线及Sec.Ⅲ APP 图1-9.1的设计疲劳曲线中都有规定。
做出SA508—3的断裂韧性分析曲线与疲劳曲线，用于材料生产前的质量控制，材料生产中的过程控制，材料生产后的检验以及运行中材料的在役监测，作为评价蒸发器安全性的重要数据，确保蒸发器安全运行40年，具有十分重要意义。
设计疲劳曲线表示应力(或应变)——循环疲劳次数的数据，这一曲线绘出了交变应力分量的许用幅度Sa(交变应力范围的一半)对循环次数的关系，按GB6399的方法，采用轴向加载的均匀截面试样(b)，用一组试样，选取若干个应力值，分别测定出到达失效的循环数，然后画出Δσ/2-2Ns曲线，试验设备为MTS NEW81025吨液压伺服疲劳试验机，采用计算机进行试验控制和数据采集。
断裂韧性分析曲线，按ASME的规定是非规定性的附录，可以用其它的方法计算绘制。
Sec.Ⅲ用于设计，仅考虑正常操作状态；Sec.Ⅺ则用于服役状态，不仅考虑正常状态还要考虑紧急状态和错误状态。
根据ASME E339的规定，测定断裂韧性KIC 的试件厚度必须大于2.5(KIC/σy)2，直接测定KIC值实际是不可能的。
350 ℃下长期时效对17-4PH不锈钢动态断裂韧性的影响
原
子
能
科
学
技
术
$ % & ’ ! "! ( % ’ # ; 7 3 ’ # " " )
+ , % . /0 1 2 3 / . 2 1 / 27 1 89 2 / : 1 % & % 4 56 4 5
D F " G 下长期时效对 ! H 8 E I 2 不锈钢 动态断裂韧性的影响
J K K ’ < ) KL ( 8 4 ’ . 5= 1 ( ) D F "G 0 0 0/ (M ( / 5 1 <* . / < ) + . ’4 + 3 ( ’ 7 7K ! H 8 E I 2% ) / 1 ( , ’ 7 7% ) ’ ’ , @ 0
< # # ! =+(MI J 1 \ LH > % 1 . 7 % @ % 1 4 !=H K 5 4! < # < ! ! J ]+(M > % 1 @ P : 7 1 ^ G H6 : 7 % @ 6 >0 (C 7 % @ & J % 4 5
9 : 2;G 7 & & P Q 7 P , 7 , , : 2 Q % 3 2 7 3 ,% Q 7 . 1 , 2 P , 7 1 8, : 2 1P & % _ & ’ G , P : % _ P , : 7 , , : 2 , % J : @ N 4 4 5 4 8Q 1 2 P P% Q , : 27 & & % . P8 2 3 7 8 2 87 1 8, : 28 2 3 7 8 7 , . % 1 . P7 . 1 & 7 U 2 1N & 7 / 27 , , : 2 Q % 3 2 7 3 ,% Q 5 4 4 5, N 7 . 1 2 P , ’ 9 : 2 Q 3 7 / , % 3 7 : Q , : . P7 & & % . P/ : 7 1 2 8Q 3 % -8 . & 2 Q 3 7 / , J 3 2 . 1 , %/ & 2 7 S 7 2 4 4, 4 N 5% 5 4 N 4 Q 3 7 / , J 3 27 1 8 . 1 , 2 3 @ 3 7 1 J & 7 3 3 7 , J 3 2_ . , :, : 22 O , 2 1 P . % 1% Q 7 . 1 , . 2 ’ 9 : % P 2 P : % _, : 7 , , : 2 4 N 4 4 Q 3 7 / , J 3 2 , % J : 1 2 P P% Q , : . P 7 & & % 7 P8 2 3 7 8 2 8_ . , :, : 22 O , 2 1 P . % 1% Q 7 . 1 , . 2 7 , * F " [’ 4 5: 4 4 4 &< % % % ? ’ . : 7 X @ ! Y >P , 7 . 1 & 2 P P P , 2 2 & . P % , : 2 3 7 & 7 . 1 . 1 P , 3 J 2 1 , 7 & . 7 / , , 2 P , 1 7 @ 8 4 4 N 5 @A % 2 3 / 2 1 , 7 2% Q P : 2 7 3 Q 3 7 / , J 3 2 . / Q 3 7 / , J 3 2 , % J : 1 2 P P 4 N 4 X @ ! Y > 马氏体不锈钢" " R 3 < X ( . ! R J ! ( T# !!< 以其杰出的机械性能 ( 良好的耐腐蚀性能 ( 较好 的高 温 性 能( 相对好的韧性和较简单的热处理 工艺 ! 被广泛 应 用 于 航 天 航 空 ( 核 工 业( 能源等 领域 $ 近年 来 ! 有关< X @ ! Y > 不锈钢的热处理
钢材韧性及断裂原因研究
钢材韧性及断裂原因用于各行业的钢材品种达数千种之多。
每种钢材都因不同的性能、化学成分或合金种类和含量而具有不同的商品名称。
虽然断裂韧性值大大方便了每种钢的选择，然而这些参数很难适用于所有钢材。
主要原因有：第一，因为在钢的冶炼时需加入一定数量的某种或多种合金元素，成材后再经简单热处理便可获得不同的显微组织，从而改变了钢的原有性能；第二，因为炼钢和浇注过程中产生的缺陷，特别是集中缺陷（如气孔、夹杂等）在轧制时极其敏感，并且在同一化学成分钢的不同炉次之间，甚至在同一钢坯的不同部位发生不同的改变，从而影响钢材的质量。
由于钢材韧性主要取决于显微结构和缺陷的分散（严防集中缺陷）度，而不是化学成分。
所以，经热处理后韧性会发生很大变化。
要深入探究钢材性能及其断裂原因，还需掌握物理冶金学和显微组织与钢材韧性的关系。
1.铁素体-珠光体钢断裂铁素体-珠光体钢占钢总产量的绝大多数。
它们通常是含碳量在0.05%～0.20%之间的铁-碳和为提高屈服强度及韧性而加入的其它少量合金元素的合金。
铁素体-珠光体的显微组织由BBC铁（铁素体）、0.01%C、可溶合金和Fe3C组成。
在碳含量很低的碳钢中，渗碳体颗粒（碳化物）停留在铁素体晶粒边界和晶粒之中。
但当碳含量高于0.02%时，绝大多数的Fe3C形成具有某些铁素体的片状结构，而称为珠光体，同时趋向于作为“晶粒”和球结（晶界析出物）分散在铁素体基体中。
含碳量在0.10%～0.20%的低碳钢显微组织中，珠光体含量占10%～25%。
尽管珠光体颗粒很坚硬，但却能非常广泛地分散在铁素体基体上，并且围绕铁素体轻松地变形。
通常，铁素体的晶粒尺寸会随着珠光体含量的增加而减小。
因为珠光体球结的形成和转化会妨碍铁素体晶粒长大。
因此，珠光体会通过升高d-1/2（d为晶粒平均直径）而间接升高拉伸屈服应力δy。
从断裂分析的观点看，在低碳钢中有两种含碳量范围的钢，其性能令人关注。
一是含碳量在0.03%以下，碳以珠光体球结的形式存在，对钢的韧性影响较小；二是含碳量较高时，以球光体形式直接影响韧性和夏比曲线。
X70管线钢的断裂韧性
试验用材料取自“西气东输”管线 X70 焊管试验 用卷板 ,其化学成分 (质量分数 , %) 为[4] : C 0106 , Si 0119 , Mn 1158 , P 01014 , S 01002 , Cr 01024 , Mo 0124 , Ni 01176 , Nb 0105 , V 01046 , Ti 01019 , Cu 0123 。该材料室温下的屈服强度为 604 MPa ,抗拉 强度为 753 MPa ,泊松比 ν= 013 。为避免因加工硬 化或过热而影响材料的韧性 ,板材未经展平 ,直接从 卷板的厚度中心横向取样 ,取样位置及方向见图 1 。 试样用机加工方法按 GB4161284[5] 和 ASTM E3992 83[6] 标准的要求加工 。三点弯曲试样的名义跨度 S = 4 W ,试样宽度 W 取 20 mm 。在研究试样厚度及
— 41 —
2003 年 钢 铁 研 究 学 报 第 15 卷
图 2 载荷2加载点位移曲线 Fig12 Load2displacement curves
(a) T = 20 ℃, B = 10 mm ; (b) T = - 20 ℃, B = 10 mm ; (c) T = - 60 ℃, B = 10 mm ; (d) T = 20 ℃, B = 3 mm ; (e) T = - 20 ℃, B = 3 mm ; (f) T = - 60 ℃, B = 3 mm 图 3 不同厚度三点弯曲试样在不同试验温度条件下破坏断口的宏观照片
(1. 西安交通大学建筑工程与力学学院 , 陕西 西安 710049 ; 2. 南京航空航天大学飞机工程系 , 江苏 南京 210016 ; 3. 中国石油天然气集团公司石油管材研究所 , 陕西 西安 710065)
高强钢断裂韧性与裂纹扩展机制研究
高强钢断裂韧性与裂纹扩展机制研究凭借优异的综合力学性能,高强钢成为目前应用最广泛的金属结构材料,在当今及未来工业发展中占据重要的地位。
高强钢在服役过程中长期经受循环载荷作用,其疲劳与断裂问题成为高强钢的重点研究方向。
随着断裂力学发展,损伤容限设计成为航空、航天等国防重要工业领域的关键构件疲劳断裂控制方法。
材料的疲劳裂纹扩展性能与断裂韧性是构件损伤容限设计基础,然而目前对高强钢疲劳裂纹扩展及断裂韧性的研究仍不完善。
因此,本研究选取一种典型AISI 4340高强钢为研究对象,基于能量原理深入探讨断裂韧性的评价方法及裂纹扩展微观机制;以Paris公式为基础,建立了改进的疲劳裂纹扩展速率公式,并提出一种快速预估疲劳性能的判据;通过深入探究疲劳裂纹扩展微观机制,由此形成疲劳裂纹扩展三阶段的宏观力学模型。
本文试图通过对高强钢中疲劳裂纹扩展及断裂韧性等相关问题的理解,尝试将所研究理论直观地应用到工程领域,为工程优化选材及关键构件可靠性设计提供具有一定价值的参考依据。
提出了三种评价金属材料平面应变断裂韧性KIC的方法。
1)基于裂纹扩展初始阶段到临界失稳状态消耗能量的分配,建立了试样厚度B与断裂韧性KIC的定量关系,借助此公式可以实现小尺寸试样估算断裂韧性KIC,此项工作可应用于高韧性金属材料的断裂韧性评价。
2)以试样整体断裂过程中的能量消耗,推导出断裂能密度WF与剪切唇宽度s 的定量关系。
其中WF在最大剪切唇宽度处达到最低,此时处于正断与切断的竞争平衡,揭示了裂纹扩展过程中遵循最低能量密度原理,并以此建立了剪切唇宽度与断裂韧性的定量关系。
3)从冲击韧性与断裂韧性的能量消耗方式及共同遵循的能量原理出发,提出两种韧性剪切唇宽度之间的线性关系,由此获得高强钢中冲击韧性与断裂韧性的定量关系式。
探讨了不同强韧性钢中裂纹扩展微观机制的转变过程。
发现随着韧性提高,AISI 4340钢微观断裂特征从解理-韧窝混合型断口向韧窝连续转变,三维XRT图像显示裂纹扩展方式由跳跃性向连续性逐步演化。
断裂力学的研究进展和现状周刚
断裂力学的研究进展和现状周刚发布时间：2021-08-09T06:37:53.384Z 来源：《中国电业》（发电）》2021年第8期作者：周刚[导读] 本文还介绍了宏、微观断裂力学的发展动态，对两者的研究方法进行比较分析，得出异同及结合点。
身份证号：61012519810308xxxx摘要：本文在梳理有关断裂力学的主要著作、国内外主要会议的基础上，介绍了断裂力学理论的研究进展与发展现状，主要涵盖以下方面，即断裂力学的起源与发展动态，断裂力学主要试验标准分析和总结，断裂力学的主要工业应用领域及评估标准分析，数值模拟技术在断裂力学中的应用。
本文还介绍了宏、微观断裂力学的发展动态，对两者的研究方法进行比较分析，得出异同及结合点。
关键词：断裂力学，研究进展，现状1、断裂力学的概述断裂力学是为解决机械结构断裂问题而发展起来的力学分支，是近几十年才发展起来的一支新兴学科。
它将力学、物理学、材料学及数学、工程科学紧密结合，从宏观的连续介质力学角度出发，研究含缺陷或裂纹的物体在外界条件(荷载、温度、介质腐蚀、中子辐射等)作用下宏观裂纹的扩展、失稳开裂、传播和止裂规律[1]。
断裂力学的关注点在于如何建立评定带缺陷或裂纹运行的机械结构的安全性标准以及怎样预防断裂事故的产生。
虽然它起步较晚，但随着当今社会的快速发展，已经在航空航天、桥梁、铁路、船舶等工程领域得到了广泛地应用。
2、断裂力学的起源与发展动态早在1920年，英国的物理学家Griffith在对玻璃的断裂研究中就提出了断裂力学概念[2]。
随后，他提出了能量释放率理论，这奠定了断裂力学的基础。
此后，有许多学者都开始致力于对格氏理论研究的发展。
1960年，Irwin在经过实验计算后建立了临界应力强度因子准则，进而奠定了线弹性断裂力学的理论基础[3]。
我国对于断裂力学的研究可追溯到二十世纪。
20世纪40年代，李四光出版的专著《地质力学之基础与方法》中应用Griffith的断裂理论以解释地质学中断层运动与地震现象[4]。
低温钢及其低温韧性研究现状
低温钢及其低温韧性研究现状张丽红1,2,陈芙蓉1（1.内蒙古工业大学材料科学与工程学院，内蒙古呼和浩特010010；2.内蒙古机电职业技术学院冶金与材料工程系，内蒙古呼和浩特010070）摘要：介绍了低温钢国内外发展状况及应用中易出现的安全问题，阐述了韧性断裂与脆性断裂的区别、韧脆转变及低温脆性断裂机理，重点从工艺角度、显微组织、力学方法、电子背散射衍射分析技术和小冲杆试验等不同角度综述评定低温钢低温韧性的关键技术，并阐述了低温钢焊接需注意的问题。
关键词：低温钢；低温韧性；低温钢焊接中图分类号：TG404文献标志码：A 文章编号：1001-2303（2020）12-0088-04DOI ：10.7512/j.issn.1001-2303.2020.12.18本文参考文献引用格式：张丽红，陈芙蓉.低温钢及其低温韧性研究现状[J].电焊机，2020，50（12）：88-91.收稿日期:2020-07-01基金项目:内蒙古自治区高等学校科学研究项目（NJZY18277）；内蒙古机电职业技术学院科研项目（NJDZJZR1707）作者简介:张丽红（1983—），女，博士，副教授，主要从事低温钢低温韧性的研究。
E-mail ：******************。
通讯作者:陈芙蓉（1971—），女，教授。
E-mail ：cfr7075@imut. 。
0前言近几十年来，随着压力容器的大型化、厚截面压力容器的增多，以及化工、石油工业中低温压力容器的使用，低温钢用量大大增加，使低温脆断事故时有发生，引起世界各国低温学者的关注。
研究低温下的断裂行为及脆断机理，对于指导低温压力容器的安全设计及实际生产具有重要的指导意义。
通过大量事故调查分析得出低应力脆断的特点有：（1）低温脆断多属于解理断裂或准解理断裂，断口光亮而平滑；（2）断裂通常出现在低温下，此时材料韧性较差；（3）断裂时构件处于低载荷工作状态，断裂应力并未超出材料的屈服强度，断裂很少发生塑性变形；（4）低应力脆断常发生在有缺口或裂纹的部位；（5）断裂时裂纹呈现出较快的扩展速率。
材料力学中的断裂与韧性
材料力学中的断裂与韧性材料力学作为一门关于物质内部结构和力学行为的科学，对于材料的性能与可靠性有着重要的影响。
其中，断裂与韧性是材料力学中一个十分关键的概念。
断裂指的是材料在外界施加力的作用下出现破裂的现象，而韧性则是指材料的抵抗断裂破坏的能力。
本文将从材料的断裂机制、断裂韧性的影响因素以及提高材料韧性的方法等方面加以论述。
一、材料的断裂机制材料断裂机制是指材料在承受外力作用下，因内部结构破坏而发生断裂的过程。
一般来说，材料的断裂机制可以分为韧性断裂和脆性断裂两种情况。
韧性断裂多见于金属等延展性材料，其断裂过程具有典型的韧性特征。
在外力的作用下，材料会先发生塑性变形，从而使得应力集中区域得到缓和。
随着外力的不断增加，应力集中区域逐渐扩大，并伴随着微裂纹的形成和扩展。
当微裂纹沿着材料内部继续扩展，最终导致材料的完全破裂。
需要注意的是，韧性断裂一般伴随着较大的能量吸收过程，因此对于抗震等要求韧性的工程结构，选择具有良好韧性的材料是十分重要的。
脆性断裂则多见于陶瓷、混凝土等脆性材料。
该类材料的断裂过程没有明显的塑性变形区域，而是在外力作用下直接发生破裂。
通常来说，脆性断裂的特点是断裂韧性较低，能量吸收较小。
二、影响材料韧性的因素材料的韧性不仅与材料本身的性质有关，同时也受到外界条件和应力状态的影响。
以下是一些影响材料韧性的常见因素：1.结构层次：材料的内部结构和组织对其韧性有着很大的影响。
晶粒的尺寸、形状以及晶界的性质等都会对材料的韧性产生影响。
一般来说，晶粒尺寸越小、晶界越多越强，材料的韧性也会相对提高。
2.材料纯度：杂质和夹杂物是影响材料韧性的重要因素。
杂质和夹杂物会引起应力集中，从而导致微裂纹的形成和扩展。
因此，材料的纯度对韧性有着直接的影响。
3.应力状态：不同的应力状态对材料的韧性有着直接影响。
例如，拉伸和压缩状态下的材料韧性表现可能不同。
此外，不同应力速率下材料的断裂行为也可能有所不同。
三、提高材料韧性的方法提高材料的韧性是工程实践中的一项重要任务。
高韧性管道动态断裂的气体减压模式和材料韧性研究
万方数据
苎！塑
鱼！：！！！竺：壹塑壁笪望垫查塑型竺兰笪苎里堡苎塑塑塑塑堡！苎————一——坐
图２ ｙ向对称面上的马赫数分布（内压１０ＭＰａ） Ｆｉｇ ２ Ｍａｃｈ ｎｕｍｂｅｒ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｉｎ Ｙ－ｓｙｍｍｅｔｒｙ ｐｌａｎｅ（Ｐ。１０ＭＰａ）
为了进一步观察ｘ—ｌ厂截面上的速度分布，图３ 绘出了图２中标示Ａ—Ａ截面的速度分布．矢量箭 头表示的是ｘ—ｙ面内速度分量的方向，等值线表示 三维流动区域中的速率大小．从图上可以看出外部 流场的速度分布沿ｙ方向从中心到两侧速度迅速降 低．在距管道中心５倍远的外流场，气流速度仍可 达到６７１ｍ／ｓ．图３右侧的放大截面上标出了Ａ至
用该程序可以计算裂纹驱动力Ｇ和裂纹尖端张开角
ＣＴＯＡＰ，…
在ＰＦＲＡＣ的解耦算法中，为了节省计算时间 且满足精度要求，采用根据试验数据所确定的管壁
压力分布模拟曲线代替气体动力学的耦合计算．管 壁变形，气体流动和裂纹扩展紧密相关地体现在管
道破坏中．为了分析管道上裂纹扩展过程中的耦合
作用，气体压力分布的模型是关键一步．经实际管
为【５】
ｐ（。）＝Ｐ１（１—Байду номын сангаас“－）， 。＜Ｌ
（２）
式中ｚ是计算截面的位置，Ｌ是衰减长度． 下面的内容将围绕（１）和（２）两式的合理性展
开验证和讨论．图１是ＰＦＲＡＣ计算出的管道壁面 在某一瞬时的变形状态以及以此为依据建立的流场 计算网格．工作参数为；裂纹扩展速度２００ｍ／ｓ， 管道外径１ ０１６ｍｍ，壁厚１４ ７ｍｉｌｌ，内压ｉ０ＭＰａ． 外部流场区域选取范围为３Ｄ×５Ｄ（Ｄ为管道外径）． 输送介质选用天然气的主要成分甲烷．远场压力定 义为大气压力．在底部和侧面应用对称边界条件， 计算段管道全长为３５ｍ，裂尖位于沿轴向距对称面 １８．８８ｍ处．管壁的扩张速度按照ＰＦＲＡＣ的计算结 果作为流场的运动壁面边界条件．
低温预裂纹下Q345R钢动态断裂韧性的分析
低温预裂纹下Q345R钢动态断裂韧性的分析摘要：Q345R钢是典型压力容器用钢。
本文通过对预裂纹下Q345钢在低温下的动态断裂韧性进行了分析，得出了低温条件下，无预裂纹的标准夏比试件要比预裂纹的夏比试件的动态断裂韧性关系：无预裂纹的标准夏比冲击试件要比预裂纹的夏比冲击试件的动态断裂韧性偏高且约为无预裂纹标准夏比试件的2.4倍。
本文结论可推广到其他脆性材料的情况。
关键词：动态断裂韧性；预裂纹；示波冲击试验；低温；Q235钢引言低温压力容器往往需要在高压下实现油气的运输和储存，其内的介质大都为易燃易爆有毒的液态气体。
压力容器在低温条件下表现出低温冷脆的特性，在实际工程中，经常遇到地震、爆炸、碰撞或运行过程中动载荷的冲击，其主要失效往往是由于疲劳裂纹的存在，引起低温脆性断裂。
材料的动态断裂韧性KID为裂纹体在动载作用下的起裂韧性，是材料的韧性参数。
动态断裂韧性可以弥补材料基本参数静态断裂韧性KIC没有考虑动载荷的影响的不足。
1 动态断裂韧性计算公式2 低温Q345R动态断裂韧性实验2.1 实验材料低合金钢Q345R钢是GB150.2-2011标准中的典型压力容器用钢，具有较好的韧性和强度，是我国石油化工设备制造中使用量最大的一种钢用于制造各类中低压压力容器。
表1 Q345R钢板的化学成分（%）2.2 试验方法将试件加工成夏比冲击试样，具体尺寸为厚度B=10mm，宽度W=10mm；长度L=55mm；跨距S=40mm；切口角度为45°，切口长度为2mm，线切割一定深度，在此基础上预制一定长度的疲劳裂纹。
根据标准ASTM E23-02a《金属材料缺口试样标准试验方法》提供的夏比V型缺口试样疲劳裂纹预制方法制备疲劳裂纹。
为了研究预裂纹下夏比冲击试样测得的动态断裂韧性与标准夏比冲击试样测得的动态断裂韧性的关系，取预制裂纹和不预制裂纹2类夏比冲击试样进行低温条件下的动态冲击试验，同时，为了研究不同裂纹深度对动态断裂韧性的影响，裂纹比分别选择为=0.2，0.3，0.4，0.5四种。
脆性材料的断裂行为研究
脆性材料的断裂行为研究一、引言在现代工业生产中，脆性材料扮演着重要的角色。
然而，这些材料往往因为容易出现断裂而对其所在系统造成严重的影响，甚至因此导致灾难性的后果。
因此，如何深入研究脆性材料的断裂行为已经成为当前工程界面对它进行改进的基础。
本文将从四个方面对脆性材料的断裂机理进行探讨：(1) 定性分析脆性材料断裂机理，(2) 数值模拟脆性材料破裂模型，(3) 材料试验及断裂分析，(4) 力学与微观结构研究。
二、定性分析脆性材料断裂机理具体地说，钢、混凝土、玻璃等材料在受载现象下很容易发生断裂。
一般来说，亚稳态裂纹出现在材料中并不具有明显的宏观变形，却容易从材料内部的局部缺陷处繁殖和扩展。
材料内部的小缺陷会逐渐扩大，最终导致了载荷的瞬间失效。
三、数值模拟脆性材料破裂模型数值模拟是研究脆性材料断裂行为的重要工具之一。
目前有多种数值模拟方法可以用于研究脆性材料的破裂模型，例如分子动力学、有限元分析、非线性有限元等。
这些数值模拟方法可以更加深入地理解脆性材料的微观结构及其在承载过程中的表现。
四、材料试验及断裂分析材料试验是了解脆性材料断裂性质的重要方法。
通过实验可以得到同时包含强度、韧度和硬度等多个指标的数据。
根据这些数据，可以进一步分析出材料在不同应力状态下的断裂特性。
利用断裂分析软件，可以对试验结果进行分析和处理，进一步深化对材料断裂行为的认识。
五、力学与微观结构研究在力学与微观结构研究中，我们可以通过理论分析、计算模拟和实验测量等不同途径来对脆性材料的断裂行为进行研究。
例如，可以利用光学显微镜来对裂纹扩展行为进行观察，确定其扩展路径和时间。
此外，借助于计算机辅助绘图、复合材料理论等方式也能对脆性材料断裂机制进行研究。
六、结论脆性材料在社会的各个方面都扮演着不可或缺的角色。
因此，研究脆性材料的断裂行为是十分必要的。
通过定性分析脆性材料的断裂机理、数值模拟脆性材料破裂模型、材料试验及断裂分析、力学与微观结构研究等多种研究途径，可以对脆性材料的断裂行为有更深入的认识，进而为其改进提供了有力的理论支撑。
钢铁结构体加工钢材的现状与发展趋势
钢铁结构体加工钢材的现状与发展趋势钢材作为现代建筑和工程中使用最广泛的材料之一，承担着各种结构和功能的重要任务。
钢铁结构体加工钢材在建筑和工程行业中的应用越发广泛，得到了积极的发展。
本文将探讨钢铁结构体加工钢材的现状以及未来的发展趋势。
首先，让我们了解一下钢铁结构体加工钢材的现状。
钢材具有优异的力学性能和稳定的化学性质，结构加工性好，能够承受重荷和各种风险。
因此，它被广泛应用于高层建筑、大型桥梁、厂房等重要工程中，成为现代工业文明的基石之一。
目前，钢铁结构体加工钢材行业正处于快速发展的阶段。
随着现代建筑对质量、效率、环保等方面要求的不断提升，钢结构得到了更多的关注和应用。
它具有施工周期短、重量轻、抗震性强等优点，可以节约能源和资源，并且对环境污染较少。
因此，在高层建筑和大型桥梁等领域，钢结构已经成为主流选择。
然而，钢铁结构体加工钢材行业仍然面临一些挑战和问题。
首先是价格波动性较大。
钢材价格受到原材料价格、全球经济形势和政策调控等多种因素的影响，波动性较大，给企业经营和成本控制带来一定的困难。
其次，钢结构行业还存在着生产技术水平不够成熟、市场竞争激烈等问题，需要进一步改进和完善。
针对以上问题，钢铁结构体加工钢材行业正在朝着创新和技术提升的方向发展。
首先，企业在材料研发、生产工艺等方面进行技术创新，以提高产品质量和生产效率。
其次，加强与科研机构、高等院校等的合作，推动学术与产业的深度融合，促进技术创新和转化。
此外，企业还加大了对员工的培训和人才引进力度，提高了员工的专业素质和创新能力。
未来，钢铁结构体加工钢材行业将面临更多的机遇和挑战。
随着中国制造业的转型升级和新型城镇化的发展，对高质量钢结构需求将进一步增长。
而且，新材料、新工艺、新技术等的不断涌现，也将推动钢结构产业的发展。
例如，3D打印技术、智能制造等领域的不断创新将为钢结构行业注入新的活力。
此外，在环保方面，钢铁结构体加工钢材行业也将面临更大的挑战。
钢结构高强螺栓脆性断裂的研究现状
随着钢结构向大型化发展，尤其是高层钢结构 的兴起，构件钢板的厚度大有增加的趋势。但钢板 厚度对脆性断裂有较大影响，通常钢板越厚，脆性破 坏倾向越大。
（ 1） 破坏时的应力常小于钢材的屈服强度 fy，
有时仅为 fy 的 0． 2 倍。 （ 2） 破坏之前没有显著变形，吸收能量很小，破
坏突然发生，无事故先兆。 （ 3） 断口平齐光亮。
2． 2 脆性断裂的原因 2． 2． 1 材质缺陷
当钢材中的碳、硫、磷、氧、氮、氢等元素的含量 过高时，将会严重降低其塑性和韧性，而脆性则相应 增大。 2． 2． 2 钢中碳、硫、磷元素含量的影响
在 V 型恰贝试验中，随着钢板厚度的增加，脆 性转变温度（ FATT） 提高。止裂试验表明，当低碳钢 板厚度由 50 mm 增加到 125 mm 时，止裂温度（ CAT） 约升高 0． 4 ℃ / mm。 2． 2． 6 加载速率的影响
大量的试验表明，高的加载速率会使材料出现 脆断的危险增加，一般认为其影响与降低温度相当。 随着变形速率的增大，材料的屈服强度将增加，其原 因是材料来不及进行塑性变形和滑移，因而位错摆 脱束缚进行滑移所需的热激活时间减少，使脆性转 变温度提高，所以易于产生脆断。当试件上有缺口 时，应变速率的影响更为显著。脆性裂纹一经产生， 裂纹尖端就会有很严重的应力集中，这一急骤增加 的应力相当于一个加载速率很高的荷载，使裂纹迅 速失稳扩展，最后使整个结构发生脆性破坏。
文章编号： 1009 － 9441（ 2012） 01 － 0011 － 03
钢结构高强螺栓脆性断裂的研究现状
（ ） 坏 时 的应 力 常小 于 钢材 的屈 服 强 度 ． １破 ，
１ 钢材脆性 断裂 的研究 现状
目前 ， 国内外对 钢材 脆性 断裂 的研 究 比较多 ， 也 取 得 了很 多成果 ， 是 因为 钢 材 广 泛 地应 用 于各 种 这 民用 和工业 设施 中 ， 尤其 是 在 压 力 容 器 、 空 航 天 、 航 核 电站 等领 域 ， 钢材 及其 构件 承受 比较 恶劣 的低 温 、 高压 、 辐射 等环境 ， 钢材及 其 构件 的脆性 断裂 不仅 容
易 发生 ， 而且 会 造 成 严 重 的后 果 。 这些 研 究 成 果 可
有 时仅为 的 ０ ２倍 。 ． （ ） 坏之 前没有 显 著 变形 ， ２破 吸收 能量 很 小 ， 破 坏突 然发 生 ， 事故 先兆 。 无
（ ） 口平 齐光亮 。 ３断
２ ２ 脆 性 断裂 的原 因 ．
（ ） 聚 于原始 奥 氏体 晶界 ， 使 晶界脆 化 。 １偏 促 （ ） 与 硫 发 生 化 学 反 应 生成 Ｍ Ｓ 在 基 体 中 ２锰 ｎ， 形 成脆 性微裂 纹起 源核心 ， 使微 裂纹 成核源 增加 ， 导 致 脆断 容易发 生 。 减 少 钢 中 的硫 、 磷含 量 是 改善 钢 断裂 韧性 的重
文章编号 ：０ ９— ４ １ ２ １ ） １ ０ １ —０ １０ ９ ４ （０ ２ ０ — ０ １ ３
钢结构高强螺栓脆性断裂的研究现状
口 口 宋 志 慧 。郑 慧 敏 （ ． ， １ 山西 电力 职业技 术学 院 ， 山西 太 原
山西 太 原
摘
００ １ ；． ３０ ３２ 太原 市建筑 设 计研 究 院 ，
载能 力很低 。
引 言
我 国从 １５ 起 开 始研 究 高 强 度 螺 栓 及 其 连 ９ ７年 接 ， 首先 运用 于桥 梁 ， 并 这为 我 国钢结构 采 用高 强螺 栓 连接 奠定 了基 础 。在此 后修 建成 昆铁 路 时推广 了 此 项技 术 ， 使高 强螺 栓连 接技 术得 到 了提高 和发 展 。 在 材料 使用 方 面 ， 国高 强 度 螺栓 制作 从 最 初 使 用 我 ４ ５号 钢和 ４ ０硼 钢 材 料 ， 步 转 变 到使 用 具 有 更 好 逐
冲击载荷作用下压力容器用金属材料动态断裂行为的研究共3篇
冲击载荷作用下压力容器用金属材料动态断裂行为的研究共3篇冲击载荷作用下压力容器用金属材料动态断裂行为的研究1随着工业技术的不断进步和应用范围的扩大，液压机、压缩机、气体罐等压力容器的使用逐渐增多，如何保证这些压力容器的安全性成为了一个重要的问题。
在压力容器的使用过程中，往往会受到冲击载荷的作用，这时使用的材料的动态断裂行为就成为了研究重点。
本文主要探究在冲击载荷作用下，压力容器使用金属材料的动态断裂行为的研究。
一、冲击载荷对压力容器的影响冲击载荷是指在短时间内对物体施加的突然变化的外力，是所有载荷中作用时间最短、变化最快的载荷。
对于压力容器来说，冲击载荷作用下会对其产生以下影响：1.造成表面形貌变化冲击载荷作用下，压力容器表面会产生多孔、凸起等形貌变化，这些形貌变化会直接影响材料的疲劳寿命和强度。
2.损伤其结构性能冲击载荷作用下，压力容器的结构性能会发生一定的改变，比如变形、裂纹、疲劳等，但是短暂的冲击载荷一般不会对其结构性能造成严重的损伤。
3.降低其性能强度冲击载荷作用下，压力容器的材料受到严重的变形和受力，其性能强度降低，甚至可能会导致其瞬间破裂，对人身安全和环境造成极大的危害。
二、金属材料的动态断裂行为动态断裂是指材料在受到瞬间大应力作用下，突然破裂的现象。
金属材料的动态断裂行为主要由以下两个方面影响：1.应力波的影响冲击载荷作用下，材料表面产生应力波，应力波通过材料中的物理结构传递，最终导致材料的破裂。
应力波的传播速度与材料的物理结构有关，在金属材料中，应力波的传播速度很快，所以对于金属材料的动态断裂行为影响较大。
2.应力集中的影响当冲击载荷作用在金属材料表面时，由于金属材料的本身结构和形状，会导致部分区域应力集中，这些应力集中会加剧材料的变形和破裂。
三、解决方案针对金属材料在冲击载荷下的动态断裂行为，应采取以下方案：1.选择合适的金属材料在使用金属材料的过程中，应根据其受力情况和要求选择适当的材料。
高品质塑料模具扁钢的强韧性能与断裂机理分析
高品质塑料模具扁钢的强韧性能与断裂机理分析塑料模具扁钢是一种重要的塑料模具零件，在塑料模具制造行业中具有广泛应用。
保证塑料模具的高品质和可靠性是生产过程中的关键任务之一。
本文将对高品质塑料模具扁钢的强韧性能与断裂机理进行深入分析。
首先，我们将对高品质塑料模具扁钢的材料特性进行研究。
塑料模具扁钢通常采用优质钢材作为原材料，如P20、H13等。
这些钢材具有优异的机械性能和化学性能，高硬度、高强度、耐磨损等特点。
这些特性使得塑料模具扁钢能够经受高压力和高温度的作用，保证了模具的稳定性和可靠性。
其次，我们将研究高品质塑料模具扁钢的强韧性能。
强韧性是衡量一个材料抵抗断裂的能力，对于塑料模具扁钢来说，这尤为重要。
塑料模具在工作时会受到复杂的力学应力和热应力的作用，如果材料本身没有足够的强韧性，很容易发生断裂，从而导致模具的失效。
在研究强韧性能时，我们将关注以下几个方面。
首先是材料的抗拉强度和屈服强度。
这是衡量材料抵抗拉力作用的能力。
高品质的塑料模具扁钢应具有较高的抗拉强度和屈服强度，以确保承受工作时的拉力和变形。
其次是材料的冲击韧性。
塑料模具在使用中可能会受到冲击力的作用，特别是在注塑过程中，模具会承受来自于塑料的冲击力。
因此，塑料模具扁钢的冲击韧性是一个重要的指标。
高品质的塑料模具扁钢应具备较高的冲击韧性，以抵御突发的冲击载荷，保证模具的长期使用。
此外，我们还应关注高品质塑料模具扁钢的耐磨性能。
模具在使用过程中，常常会接触到各种硬度不同的塑料材料，此时发挥耐磨性就显得尤为重要。
高品质塑料模具扁钢应具有良好的耐磨性，确保在长期使用过程中不会出现因磨损导致的模具失效。
最后，我们将分析高品质塑料模具扁钢的断裂机理。
模具在工作过程中，由于受到各种应力的作用，可能会发生断裂。
了解塑料模具扁钢的断裂机理有助于我们设计和生产更加耐用和可靠的模具。
塑料模具扁钢的断裂机理通常包括裂纹扩展、形变和断裂等过程，这些过程的相互作用会导致模具的失效。
低温下用剖面法测3.5Ni钢断裂韧性的几个问题
THANKS
感谢观看
冲击韧性
3.5Ni钢的冲击韧性较好，可以在较 低的温度下保持良好的冲击性能， 适用于制造承受冲击的结构件。
3.5Ni钢的断裂韧性
定义
3.5Ni钢的断裂韧性是指其在裂纹扩展时的抗力，是衡量材料抵抗裂纹扩展能力的重要指 标。
测试方法
通常采用剖面法进行测试，即在试样表面制备预制裂纹，然后在低温下进行加载，测量裂 纹扩展所需的应力强度因子范围。
影响因素
断裂韧性受到材料成分、组织结构、温度、应力状态等多种因素的影响。其中，镍元素的 含量对断裂韧性的影响较大，适量的镍可以提高材料的韧性。此外，材料的组织结构、晶 粒尺寸、杂质元素等也会影响其断裂韧性。
03 低温下3.5Ni钢的 断裂韧性测试
测试方法的选择
试验方法
选择适合低温环境下3.5Ni钢的 断裂韧性测试方法，剖面法是一 种可行选择，可对材料进行深度 剖析，获取更全面的材料性能数
在低温环境下，材料的晶体结构和化 学键合状态发生变化，导致其断裂韧 性值随温度降低而增大。此外，低温 下材料的脆性增加，使得裂纹扩展更 加困难，从而提高材料的断裂韧性。
试样尺寸效应的产生是由于材料中存 在一定尺寸的晶粒、第二相等微观结 构特征。这些特征对材料的力学性能 产生影响。在一定范围内，试样尺寸 的增大有助于更好地表征材料的整体 性能，从而提高测试结果的准确性。
物理性质
3.5Ni钢的密度为7.85 g/cm³，具有较高的强度和硬度，同时具有良好的塑性和 韧性，适用于制造承受重载和冲击的结构件。
3.5Ni钢的力学性能
抗拉强度
3.5Ni钢具有较高的抗拉强度 ，通常在400-600MPa之间， 通过合理的热处理和合金元素 调整，可以提高其抗拉强度。
周二的作业止裂钢的发展和研究
止裂钢的发展和研究摘要:上世纪50、60 年代大量发生的船舶结构断裂事故掀起了断裂评定研究热潮。
为避免船体结构脆性断裂事故的发生研究人员提出了“止裂”的概念，并相继发展了多种钢板止裂性能评价技术，但研究对象仅限于薄板和中厚板，近年来随着超大型集装箱船的发展，对50 mm 以上厚板止裂性能的评价技术研究又成为热点。
关键字：船用钢；止裂性能；性能研究abstract：1引言上世纪50、60 年代大量发生的船舶断裂事故引起了人们对于船舶结构断裂评定的重视，从保证船舶安全性，防止脆性断裂的角度，要求船舶用钢具有某种级别以上的断裂韧性值。
在预计会产生裂纹的部位和有可能发生大规模断裂的重要部位，都采用 E 级钢这类韧性优良的钢材，并且在造船时，严格管理加工和焊接作业。
因此，可以说产生脆性裂纹的可能性是非常小的。
但是一旦发生脆性裂纹，也要有能力使裂纹的传播停止。
关于抑制钢材脆性裂纹传播的性能（止裂性能）已经进行了很多的研究，规定了抑制大型裂纹传播所必需的钢材的Kca （脆性裂纹传播止裂韧性）值为4 000～6 000 N/mm1.5。
另外，由于焊接残留应力的作用，从焊接区产生的裂纹会向母材一侧扩展。
因此，须通过母材的止裂性能来保证船舶的安全性。
但是，这些研究主要针对厚度为50 mm以下钢板，对厚度为60～80 mm[1,2]的船用厚钢板止裂性问题，研究得很少。
我们对船体钢板的两个要求是: 一是应具有一定的抗开裂性能，二是应具有较好的止裂性能，即一旦裂纹产生，材料应具有将其止住的能力。
因为绝大多数工程结构要经过焊接, 在焊接区不可避免会存在许多缺陷, 很容易引起裂纹起裂扩展。
构件在服役过程中, 这种裂纹以很高的速度进入母材这时再用母材的静态裂纹起裂韧性K Ic来评价结构的断裂风险就不合适了。
在这种裂纹起裂不可预测的情况下, 要求母材能够阻止住快速扩展的裂纹。
这作为灾难性破坏的第二道防线, 对确保工程结构的安全是十分必要的。
高强结构钢Q420低温断裂韧性研究
高强结构钢Q420低温断裂韧性研究李文亮;高义斌;冀晋川【摘要】针对不同板厚的高强结构钢Q420角钢进行了不同温度下的断裂韧性试验,计算得出了试样的裂纹尖端张开位移指标.试验结果表明,温度对结构钢材的断裂韧性具有明显的作用,钢材的断裂韧性随着温度的降低显著减小,断裂方式也由延性断裂转变为脆性断裂.总体趋势上来讲,试样厚度的增大也引起钢材断裂韧性的降低.因此,在重要工程设计、选材及安全分析时,应充分考虑温度和厚度对结构断裂行为的影响.【期刊名称】《山西电力》【年(卷),期】2012(000)004【总页数】3页(P42-44)【关键词】高强结构钢;裂纹尖端张开位移;断裂韧性【作者】李文亮;高义斌;冀晋川【作者单位】山西电力科学研究院,山西太原030001;山西电力科学研究院,山西太原030001;山西电力科学研究院,山西太原030001【正文语种】中文【中图分类】TG142.15以往，我国架空输电线路铁塔普遍采用Q235和Q345强度等级的钢材，与国外先进水平（Q450及以上）相比，强度偏低、结构用钢量偏大，增加了建设投资。
输电线路大容量、远距离、低损耗电力输送的特点要求电力铁塔必须具有足够的承载能力，塔型结构设计复杂、外形尺寸庞大，因此对材料提出了新的要求。
我国采用强度等级更高的Q420高强结构钢作为电力铁塔的主材，不仅可降低6%～8%的塔重，而且从经济角度上讲，也可以节省整体造价2%～6%[1]。
因此，Q420高强结构钢在我国电网特别是特高压电网建设中具有广阔的应用前景。
高强结构钢材在常温下表现出良好的塑性和韧性，但随着温度的降低，钢材的塑性和韧性逐渐变差，其断裂行为也由延性断裂向脆性断裂发生转变，极易发生脆性断裂[2]。
脆性断裂是钢结构最危险的破坏形式之一，这主要是它的发生具有突然性，破坏前没有明显的塑性变形，结构破坏时的承载能力很低，即在低应力下就会发生脆性破坏，从而大大增加了钢结构破坏的危险性。