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弹簧蠕变断裂

弹簧蠕变断裂
  弹簧蠕变断裂
  
  弹簧金属材料在恒定应力的持久作用下发生塑性变形的现象称为蠕变。由蠕变造成的断裂称为蠕变断裂。
  
  从绝对零度起到熔点的整个温度范围内的何应力条件下都能发生蠕变。工程中最常见的蠕变是指在0.5Tm(以绝对温度暗示的熔点)下持久工作的零部件,如航空策动机、锅炉、汽轮机、化工设备。因此,通常所说的蠕变均指此类。但是工作温度超过30U℃C的碳钢零件及在400摆布工作的合金弹簧钢零部件就必需考虑蠕变现象的影响。本节下面所提到的变现象均指高温蠕变。典的蠕变过程如图9-19所示。
  
  不同材料在不同条件下的蟋变曲线是不同的,同一种材料的端变曲线也随应力的大小和温度的凹凸而异。
  
  弹簧蠕变断口的宏不雅观特征是在断口周围有明显的塑性变形,断口表面有许多龟裂纹,表面被一层氧化膜覆益。
  
  螨变断口的微不雅观特征是:当零件在Tg温度以上工作时,金属的断裂为沿晶延性断裂,在T以下为穿晶断裂1为等强温度既晶粒与晶界强度相等的温度c蠕变沿晶延性断口为冰糖状,断口表面附有一层很以的氧化皮,有时生断日J可见到涟波花样。图9-20是蠕变等强温度示意图。温度升高时晶粒强度利晶界强度都降低,但晶界强度下降快蠕变有两种沿晶断裂形式,种是楔型蠕变裂纹,另一种是洞蠕变裂纹。楔型裂纹在低温、高应力及高蠕变速率下产生,裂纹通常起源于三角晶界处,然后沿晶界扩展,见图921,楔型裂纹的形成机理是在蠕变变形过程中,当AR两晶粒晶界发生相对滑移时,C晶粒内的变形区与AB两晶粒的晶界滑移不协调,因此在A、
R、(三晶粒交点处产生应力集中。当应力超过品界结合月时,产生一个型袋纹源。在外力继纹作用下,裂纹沿与外力垂直的晶界扩展,许多此类敞裂纹互相连接,形成脆性沿品断口。
  
  图9-2是在不同的晶界滑移情况下,各种楔型裂纹形成示意图。
  
  由楔型裂纹产生的断口、晶粒界面比力平滑有时可以看到晶界滑移台阶,晶界棱边清楚洞裂纹:在较高温投、较低的应力、较低的应变速率下,一般情况下是住晶界上形成洞型裂纹。洞型裂纹的形成机理是由于品界滑移,在直于拉应标的目的的晶界上经常会产生突出或台阶,由此形成洞!裂纹源,见图923.假如在品界上有第一柑时,生于扇界滑移受阻,在第二相与基体界面处产生应力集中出球裂纹,也会形成空洞源,在品界上成的许多空洞,长大并彼此连接,造成弹簧蠕变断裂由洞型裂纹产生的断!,断口表面有许多孔洞,并有海多球状析出物,晶界棱边不锐利,见图9-24。

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