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2019-11-30 16:54
由于在塑性成形過程中，鍛件金屬表面或內部常會出現裂紋，甚至導致工件斷裂或者報廢，故研究開裂現象的物理實質與影響開裂的各種因素，對進一步改善金屬的塑性變形性能與防止工件開裂是十分必要的。斷裂可以從很多角度來分類，從宏觀現象上看，就其斷裂前的變形量大小來講，大致可分為脆性斷裂與韌性斷裂。脆性斷裂在斷裂前無塑性變形或只有微小塑性變形，斷口比較平齊，略帶光澤;而韌性斷裂在斷裂前經過了顯著的塑性變形，斷口呈纖維狀，灰暗無光。本章所研究的材料42CrMo鋼，其斷裂形式為韌性斷裂，故以下若無特殊說明均指韌性斷裂。
金屬的韌性斷裂一般是指金屬材料在外部載荷作用下經過劇烈塑性變形內部產生微缺陷，如微裂紋和微空洞等，而后這些微空洞會形核、長大、匯聚并導致材料的逐步劣化，當達到一定程度的應變后最終導致材料發生宏觀斷裂。其主要特征是發生了明顯的宏觀塑性變形，如容器的過量鼓脹、工件的過度伸長或彎曲等，斷口尺寸較原始尺寸也有較大變化。大多數晶體金屬拉伸實驗的韌性斷裂有三個明顯的階段，首先工件出現明顯的“頸縮”現象，然后在“頸縮”區域產生微小分散的空洞，由于應變的增大微空洞開始長大聚合并逐漸發展為裂紋，裂紋沿剪切面擴展至工件表面，最終導致工件斷裂。
目前，雖然韌性斷裂形式在塑性加工中比較常見，但是相關理論還有待完善。在金屬材料的塑性變形過程中，由于加工方式與工藝參數不同，會導致材料發生不同形式的韌性斷裂。一般常見的韌性斷裂均具有如下幾個特征:在工件開裂之前由于經歷了較大的塑性變形，因此整個斷裂過程是一種能量吸收過程，鍛件需要消耗較高的能量;在微空洞及微裂紋長大與聚合過程中，會有新的空洞產生與長大，故韌性斷裂一般表現為多處斷裂;隨著應變量的增加，空洞與裂紋不斷生成并聚合，但是當變形量不再增加時，裂紋的擴展會立即停止。
