请问螺栓疲劳破坏的断口是什么特征?
* }& r* w+ i5 e$ j) ~/ [-->如下:
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) j& W+ S0 ^& B. {6 l/ c0 w0 R, n 1. 形成疲劳源区* O. m: d* x% w: k1 P$ l
疲劳源是零件疲劳破坏的起始点,用肉眼很春看到,它通常发生在零件的尖角、凹糟、截面突变等应力集中部位表面,或发生在有夹杂、疏松、气孔等零件的内部。当零件在工作中出现应力峰值时,这些部位就会突破晶间结合力,产生微观裂纹且沿一定的结晶界生长,形成疲劳裂纹的核心──疲劳源。然后,裂纹立即沿滑移带与应力成45°角向金属内部伸展。从金属表面材料滑移到裂纹成核,称为疲劳过程的第1价段。
1 ]8 i4 ~. U$ Y* \) ] 疲劳源有时是一个,有时是两个或两个以上(见图1),在疲劳区常放射状线条,向四周延伸。
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2.疲劳裂纹扩展区
6 Q R# r2 z9 @ s G 这一区域的形成是由疲劳源开始的。在疲劳源区,裂纹伸展到一定长度后,逐渐改变方向,最后与拉应力成垂直状态,按非结晶学方式扩展,即进入裂纹扩展的第2个阶段,如图2所示。这一价段裂纹扩展既有微观扩展价段,也有宏观扩展价段,它们的扩展性质一致,只存在着量的差别。
0 C2 R0 s" w# O: c8 B' e1 g( A: d4 v 在裂纹的第2个价段扩展中,又分为裂纹包围的弹性区内扩展和裂纹在塑性区内扩展。当裂纹长度远远大于裂纹顶端塑性尺寸时,对于承受低循环、高载荷、高裂纹扩展速度的零件,属于在塑性区内的扩展。裂纹在第2个价段的扩展过程,是裂纹顶端附近金属在剪应力作用下,发生反复塑性度形过程,如图3所示。 在图3a中,应力为零时,裂纹闭合,其顶端尖锐。 在应力循环的第一个1/4周期内。如图3b所示,施拉应力时,裂纹开口变大,其顶端因受剪切发生塑性变形,金属产生滑移,并有两个缺口。 在图3c中,当拉应力达最大值时,裂纹开口更大,裂纹顶端变宽,应力集中减小,裂纹停止扩展。在应力循环的第二个1/4周期内,是卸荷价段。 在3d中,裂纹开口变小,顶端两侧面向一起靠扰,金属滑移带朝反方向滑移,再次形成两个缺口。 在应力循环的第三个1/4周期内,施压应力。在图3e中,裂纹开口变小,裂纹顶端被压缩再次由钝变锐,当压应力达峰值时,裂纹开口闭合,与图3a裂纹形状相同,但裂纹向前扩展了一个△L度 在每一应力循环过程中,裂纹顶端形状总是由锐→钝→锐的变化,并向前扩展了一个△L长度,这样裂纹就随应力循环的次数变化,一个△L接一个△L向前扩展。 裂纹每扩展一次,便在疲劳断口上留下一条疲劳裂纹。
& d) G7 o8 a8 l; x& G2 ` 3.疲劳断裂区' n) f: [+ V% U8 E. x
随着疲劳裂纹的不断扩展,使零件承受应力的效面积越来越小,当其中某个应力循环次数的最大应力大于材料的疲劳极限时,便产生瞬间断裂,形成了疲劳断裂区。对于塑性材料,其断口呈纤维状、暗灰色,对于脆性材料其断口呈结晶状。 |