两种结构钢的动态断裂研究

【摘要】： 本工作采用光学显微镜、扫描电镜等手段,对两种结构钢(Cr-Mn-Mo钢、Cr-Ni-Mo-V钢)高速冲击下(爆轰波加载)的断裂行为进行了研究,研究内容包括:金相观察、扫描电镜观察、硬度测量以及分维测量等,并通过对绝热剪切带观测和分析,研究了这两种结构钢断裂的机理。 研究表明二者的断裂过程是一种损伤深化的过程,从而得出了二者的断裂机理。Cr-Mn-Mo钢的断裂机理是:微裂纹在夹杂处形核,通过微裂纹的扩展与连接导致最终的破坏;中碳Cr-Ni-Mo-V钢断裂是以晶界三叉点为裂纹源,沿细晶方向的扩展导致断裂。 对于结构钢断裂有影响的还有:剪切带,绝热剪切变形是一种有害的变形形态,动态断裂与绝热剪切带密切相关,而且往往会沿剪切带贯穿开裂;材料中的数量、大小、分布对材料的动态断裂的作用是极其重要的。 利用分形的方法对断口进行了定量分析,发现分数维与材料微结构有密切关系,临界裂纹扩展力与分维的大小及区范围有关。层裂剖面是一个分形,这一个层裂破坏形貌可以用一个标度区范围内的分维来定量表示;层裂剖面的分维并不只是一个简单的数值,是与微结构密切相关的;对于同一材料来说,不同冲击速度下,分维不同;断面的分数维可以作为材料性能的一个参数来进行定量分析。