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  • 計算機論文范文:韌性、脆性金屬構件失效分析



    步步高論文發表www.sijwf.live 更新時間:2018-12-05 19:05
    1 前言 金屬失效是目前發生安全事故的主要原因,失效的原因多種多樣。對失效 構件進行失效分析,找到失效原因,可以防止事故的再次發生,進一步提高構件 的安全質量,增加社會、經濟效益。采用金屬構件失效分析方法對韌性材料 (Q235)、脆性材料(HT200)進行分析。收集失效構件,分析其失效過程,確定失 效的類型。通過觀察斷口紋理,對失效構件進行微觀金相分析、理化特性分析, 查找出失效原因。 2 失效分析 2.1 試樣收集 在實驗室收集的灰鑄鐵(HT200)、低碳鋼(Q235)的拉伸試棒如圖1所示。 其中拉伸試棒有效長度為100mm,直徑為20mm,標準件按GB228-2002加 工而成。 2.2 失效過程2.2.1 試件準備 沿著低碳鋼試件的標距長度內(l0=100mm或50mm)沿長度方向用畫線器 每隔10mm畫一圓周線,將標距10等分,用來為斷口位置做補償。 2.2.2 安裝試件 實驗設備是液壓萬能材料試驗機,型號WDW200D,將試件安裝在上夾頭 上后緩慢加載,觀察測力指針轉動的情況,檢查試件是否夾牢,如有打滑則重新 安裝。 2.2.3 實驗 件緩慢均勻加載,觀察測指針移動情況及拉伸過程中物理現象。對低碳鋼 試件,當指針不動或倒退時,說明材料開始屈服,記錄屈服載荷Fs。繼續加載,直 至試件斷裂后停機,由被動針讀出最大載荷Fb。對鑄鐵試件,拉斷后記下最大 載荷Fb。測得的拉伸曲線 如圖2所示。 2.3 樣件理化性能、斷口特征 2.3.1理化特性 (1)鑄鐵拉伸試棒材料為HT200,其中化學成分:C:3.1~3.5% Si:1.8~2. 1%;Mn:0.7~0.9% P<0.15%;S≤0.12% ,機械性能:σb ≥200Mpa。 (2)低碳鋼拉伸試棒材料為Q235,各項指標為:化學成分:Q235A級含 C ≤0.22% Mn ≤1.4% Si ≤0.35% S ≤0.050 P ≤0.045 ,機械性能:彈性 模量(E/Gpa):200~210 ,泊松比(ν):0.25~0.33 ,抗拉強度(σb/MPa):375- 500,伸長率(δ5/%):≥25(a>16-40mm)其中 a 為鋼直徑。 2.3.2 斷口特性 拉伸試棒金相組織及斷口形態如圖3所示。 3 分析討論 從實驗過程看出Q235拉伸試棒變形與載荷成正比,載荷增大到最大力Fb 時,試樣明顯變細,局部橫截面積出現“頸縮”現象。HT200拉伸試棒沒有屈服現 象,載荷增大到最大值Pb處突然斷裂。 從金相組織及斷口看出HT200拉伸試棒斷口平坦、斷面粗糙,解理面呈河 流狀花樣,看不到拉伸斷口三個區域(纖維區、放射區、剪切唇區)。Q235拉伸試 棒斷口呈暗灰色纖維狀,斷口分成兩個區域:斷口中心區內斷裂面凹凸不平,呈 現出粗糙的鋸齒狀;.斷口杯壁剪切區斷裂面較為光滑,壁面沿著與軸線成45° 傾斜面斷裂,呈杯壁的斷裂面,晶粒變得更細。 4 結論 (1)脆性材料(HT200)斷裂機制為典型的解理斷裂,最大正應力是其斷裂 原因。 (2)塑性材料(Q235)中心區不是發生剪切斷裂而是發生脆性拉斷,周邊表 層沿最大剪切應力的45度斜面上剪斷形成杯錐狀斷口。 (3)溫度低于韌脆轉變溫度時,零件韌性降低、容易變脆,避免在超出工作 環境下進行工作。 (4)脆性材料不承受拉應力,在受較大拉應力的場合下,盡量避免使用脆性 材料。對重要零件經常檢查,出現問題及時更換。 參考文獻 [1] 廖景娛,劉正義.金屬構件失效分析.化學工業出版社,2003. [2] 劉鴻文. 材料力學.高等教育出版社,2010.
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