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弹簧疲惫断口三个区域

弹簧疲惫断口三个区域
  弹簧疲惫断口三个区域
  
  从宏不雅观上看,疲惫断口周围无明显的塑性变形,是脆性断裂。典型的疲惫断口可明显的分为三个具有不同形貌特征的区域,即疲惫核心区、疲惫裂纹扩展区和瞬时破断区,它们别离代表了疲惫破坏的不同历程。图6-1是典型的疲惫断口。下面别离讨论三个区域的特征。
  
  一、疲惫核心(或称疲惫源)
  
  用肉眼或用低倍放大镜就能大致判定其位置,它是疲惫破坏的起点。在疲惫断口上,它是一个光滑、细洁的扇形小区域。实际上,真正的疲惫源是大致位于“扇”柄处的裂纹萌生和微不雅观裂纹(几十微米长)扩展处,关于它的形成过程将在机理研究中具体阐发。
  
  大部门的光亮区是当裂纹长在1mm以下时裂纹迟缓扩展期形成的,这一阶段裂纹张开位移,扩展迟缓,反复的张开和闭合使断口两面彼此挤磨,形成了断口上最细滑的区域。在此区域,一也常看到以疲惫核心为中心的贝纹线向外发射,有的还可见向周围辐射的放射台阶或线痕,并可延伸到很远的地方,这说明疲惫裂纹不是简单的一个宏不雅观平面,而是沿着一系列具有高度差的宏不雅观平面向周围扩展,这时,疲惫核心往往是一条锯齿状的微裂纹,或者在核心区存在若干疲惫源。
  
  疲惫核心一般总是在表面处形成,但假如构件内部存在缺陷,如脆性夹杂物、空洞、化学成份的偏析,或进行了某种表面处理等,也可能在“皮下”或内部产生。疲惫核心的数目有时不止一个,可能有两个甚至两个以上,尤其是低周疲惫,断口常有几个位于不同位置的疲惫核心。
  
  二、疲惫裂纹扩展区
  
  这是疲惫断口上最主要的特征区域,很多情况下,它占据了断口的大部门区域。在此区内,表面比疲惫核心区粗糙、发暗,常可见呈现贝纹状、蛤壳状或海滩波纹状的条纹。这些条纹以裂纹核心为中心,向周围扩散,形成一簇弧形线条,它们垂直于裂纹扩展标的目的。裂纹形成后,拉应力作用时,裂纹张开,尖端钝化,受压或卸载时闭合,裂纹尖端重新锐化,再一次循环受拉,由于尖端的应力集中,发生亚临界扩展,便留下一条疲惫辉纹,这些辉纹肉眼难于分辨。而可见的贝纹线多是由载荷谱的波动所致,机器的起动与关闭,或运转过程中偶然因素引起的应力波动等城市促使贝纹线产生。而在尝试室里作恒应力或恒应变试验时,载荷谱较不变,断口一般无此特征,此时疲惫断口表面由于多次反复压缩而磨擦,使该区变得光滑、呈细晶状,有时甚至光洁得像瓷质状布局。对于低周疲惫,也不雅察看不到此种贝纹线。
  
  由疲惫核心区成长过来的台阶,在扩展区越成长台阶越大,成为一条条由裂纹源发出的放射条纹,这些条纹与贝纹线相垂直。
  
  三、瞬断区
  
  这是疲惫裂纹扩展到临界尺寸后失稳扩展所形成的区域,它的特征与静载拉伸断口中快速断裂的放射区及剪切唇相似,放射区和剪切唇的有无、大小与材斜的特性及载荷的历程有关。载荷较大或有忽然超载的情况时两个特征形貌明显,且占断口的比例也较大,若载荷较不变,对某些材料的断口就可能看不到明显的放射区,而只有剪切唇,瞬断区也较小。但有些较脆材料的断口,瞬断区就呈结晶状的脆性断口特征了。

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