零件断裂失效于 材料强度

1、12零件断裂失效与材料强度2 2.1.1 失效的主要形式及其原因失效的主要形式及其原因2.1机械零件失效形式与来源机械零件失效形式与来源32.1.2 失效的来源失效的来源 引起零件早期时效的原因是很多的，主要有以引起零件早期时效的原因是很多的，主要有以下几方面：下几方面： 1 1、设计与选材上的问题；、设计与选材上的问题； 2 2、加工、热处理或材质上的问题；、加工、热处理或材质上的问题； 3 3、装配上的问题；、装配上的问题； 4 4、使用、操作和维护不当的问题。、使用、操作和维护不当的问题。 据调查统计，在失效的原因中，设计和制造加工据调查统计，在失效的原因中，设计和制造加工方面的问题占方

2、面的问题占56%56%以上。这是一个重要方面，在失以上。这是一个重要方面，在失效分析和设计制造中都应引起足够重视。效分析和设计制造中都应引起足够重视。2.1机械零件失效形式与来源机械零件失效形式与来源42.2.1应力状态分析与强度理论（1）材料的失效形式和应力状态 脆断 剪断 屈服（2）强度理论名名 称称基本假设基本假设相当应力表达式相当应力表达式强度条件强度条件应用范围应用范围第一强度理论（最第一强度理论（最大拉应力理论）大拉应力理论）最大拉应力是引起材料最大拉应力是引起材料破坏的原因。破坏的原因。极脆材料（淬火钢、铸铁、陶瓷等极脆材料（淬火钢、铸铁、陶瓷等）。三向拉应力状态。）。三向拉应力

3、状态。第二强度理论（最第二强度理论（最大拉应变理论）大拉应变理论）最大拉应变是引起材料最大拉应变是引起材料破坏的原因。破坏的原因。压、扭联合作用下的脆性材料。压、扭联合作用下的脆性材料。第三强度理论（最第三强度理论（最大切应力理论）大切应力理论）最大切应力是引起材料最大切应力是引起材料破坏的原因。破坏的原因。同第四强度理论。同第四强度理论。第四强度理论（统第四强度理论（统计平均剪应力理论计平均剪应力理论）最大剪应力无疑是材料最大剪应力无疑是材料屈服的主要原因，但其屈服的主要原因，但其他斜面上的切应力也有他斜面上的切应力也有影响，所以应用统计平影响，所以应用统计平均切应力。均切应力。塑性材料（低

4、碳钢、非淬硬中碳钢塑性材料（低碳钢、非淬硬中碳钢、退火球铁、铜、铝等）的单向或、退火球铁、铜、铝等）的单向或二向应力状态。二向应力状态。任何材料在二向或三向压缩应力状任何材料在二向或三向压缩应力状态。态。莫尔理论（修正后莫尔理论（修正后的第三强度理论）的第三强度理论）在最大切应力的基础上在最大切应力的基础上，应加正应力的影响。，应加正应力的影响。拉压强度极限不等的脆性或低塑性拉压强度极限不等的脆性或低塑性材料在二向应力状态（二向压缩除材料在二向应力状态（二向压缩除外）的精确计算。外）的精确计算。1I)(321I31III2/1213232221IV)()()(2131M压缩强度极限拉伸强度极限

5、IIIIIIIVM2.2零件受力分析及强度刚度计算零件受力分析及强度刚度计算.1应力状态分析与强度理论应力状态分析与强度理论（3）强度理论应用）强度理论应用 按这些理论，便可根据简单实验（如拉伸试验）所测得的材料抗力，分析计按这些理论，便可根据简单实验（如拉伸试验）所测得的材料抗力，分析计 算其他复杂应力状态下材料的强度。如按强度理论可以建立纯剪切应力状态的强算其他复杂应力状态下材料的强度。如按强度理论可以建立纯剪切应力状态的强 度条件并可以由此确立塑性材料许用剪应力度条件并可以由此确立塑性材料许用剪应力 与许用拉应力与许用拉应力 之间的关系：之间的关系： 如前所述，纯剪应力

6、状态是一拉一压二向应力状态，且如前所述，纯剪应力状态是一拉一压二向应力状态，且 按第三强度理论得出的强度条件为按第三强度理论得出的强度条件为2.2零件受力分析及强度刚度计算零件受力分析及强度刚度计算3210，2)(312 5 . 0按第四强度理论，可得出按第四强度理论，可得出577. 036注意：注意： 对于同一种材料，采用不同的强度理论进行分析，有对于同一种材料，采用不同的强度理论进行分析，有时会得出不同的结果。如铸铁在二向拉伸一向压缩且压力时会得出不同的结果。如铸铁在二向拉伸一向压缩且压力较大的情况下，试验结果与按第二强度理论的计算结果相较大的情况下，试验结果与按第二强度理论的计算结果相近

7、；而按照这一理论，铸铁在二向拉伸时应比单向拉伸安近；而按照这一理论，铸铁在二向拉伸时应比单向拉伸安全，这显然与试验结果不相符，在这种情况下用第一理论全，这显然与试验结果不相符，在这种情况下用第一理论计算的结果就比较接近试验数据。计算的结果就比较接近试验数据。因此在进行实际分析时因此在进行实际分析时应按各种强度理论的适用范围选用。应按各种强度理论的适用范围选用。2.2零件受力分析及强度刚度计算零件受力分析及强度刚度计算72.2.2 2.2.2 应力集中应力集中 零件截面有急剧变化处零件截面有急剧变化处，就会引起局部地区的应力，就会引起局部地区的应力高于受力体的平均应力，这高于受力体的平均应力，这

8、一现象称为应力集中，表示一现象称为应力集中，表示应力集中程度大小的系数称应力集中程度大小的系数称为为应力集中系数：应力集中系数： ba21max平均/21maxa平均2.2零件受力分析及强度刚度计算零件受力分析及强度刚度计算8当构件承受图示的应力状态时，裂隙端点附近的应力分布为：当构件承受图示的应力状态时，裂隙端点附近的应力分布为：2.2零件受力分析及强度刚度计算零件受力分析及强度刚度计算23cos2cos2sin2)23sin2sin1 (2cos2)23sin2sin1 (2cos2raqraqraqxyyx92.2零件受力分析及强度刚度计算零件受力分析及强度刚度计算 当薄板或长柱在裂隙方

9、向及其垂直方向受有均布剪力当薄板或长柱在裂隙方向及其垂直方向受有均布剪力q时，其裂时，其裂隙端点（裂隙形式和前相同）附近的应力分布为：隙端点（裂隙形式和前相同）附近的应力分布为：)23sin2sin1 (2cos2)23cos2cos2sin2)23cos2cos2(2sin2raqraqraqxyyx10不同试样的应力集中系数不同试样的应力集中系数 2.2零件受力分析及强度刚度计算零件受力分析及强度刚度计算11降低应力集中系数的措施降低应力集中系数的措施：1 从设计方面降低应力集中系数从设计方面降低应力集中系数（1）变截面部位的过渡）变截面部位的过渡 加大圆角或改变方式加大圆角或改变方式（2

10、）根据零件的受力方向和位置选择适当的开孔部位）根据零件的受力方向和位置选择适当的开孔部位（3）在应力集中区附近的低应力部位增开缺口和圆孔）在应力集中区附近的低应力部位增开缺口和圆孔2.2零件受力分析及强度刚度计算零件受力分析及强度刚度计算12降低应力集中系数的措施降低应力集中系数的措施：2 采取局部强化以提高应力集中处的材料疲劳强度采取局部强化以提高应力集中处的材料疲劳强度（1）表面处理强化）表面处理强化 表面感应加热淬火、渗碳、氮化和复合处理等表面感应加热淬火、渗碳、氮化和复合处理等 （2）薄壳淬火）薄壳淬火 直径大且有截面变化的短轴类零件，如选用低淬直径大且有截面变化的短轴类零件，如选用低

11、淬透性钢，经强烈淬火后，可形成表面薄的淬硬层，其内存在残余透性钢，经强烈淬火后，可形成表面薄的淬硬层，其内存在残余压应力，可降低应力集中的影响。压应力，可降低应力集中的影响。 （3）喷丸强化）喷丸强化 使金属表层强化且产生大的残余压应力，从而降使金属表层强化且产生大的残余压应力，从而降低应力集中的的危害。低应力集中的的危害。 （4）滚压强化）滚压强化 使零件表面形变强化并产生残余压应力，从而降使零件表面形变强化并产生残余压应力，从而降低应力集中的有害作用。低应力集中的有害作用。 疲劳时的有效应力集中系数疲劳时的有效应力集中系数wnwfK缺口试件的疲劳极限光滑试件的疲劳极限2.2零件受力分析及强

12、度刚度计算零件受力分析及强度刚度计算132.2.3 残余应力和装配应力1 1 残余应力的产生残余应力的产生 （1 1）焊接残余应力）焊接残余应力 （2 2）热处理残余应力）热处理残余应力 （3 3）表面化学热处理引起的残余应力）表面化学热处理引起的残余应力 （4 4）电镀引起的残余应力）电镀引起的残余应力 （5 5）切削加工残余应力）切削加工残余应力2 2 消除残余应力的方法消除残余应力的方法 （1 1）去应力退火）去应力退火 （2 2）回火或自然时效处理）回火或自然时效处理 （3 3）加静载（或动载）加静载（或动载） （4 4）火焰烘烤法）火焰烘烤法2.2零件受力分析及强度刚度计算零件受力分

13、析及强度刚度计算14（1）焊接残余应力）焊接残余应力-60-50-40-30-20-10 0 10 20 30 40 50 60-200-1000100200300400 y x,MPaDistance to center,mm-40 -30 -20 -10010203040-200-1000100200300400 x y,MPaDistance to center,mm2.2零件受力分析及强度刚度计算零件受力分析及强度刚度计算15（2）热处理残余应力）热处理残余应力组织应力分布组织应力分布冷却初期冷却初期冷却后期冷却后期热应力分布热应力分布表面发生相表面发生相变变心部发生相心部发生相变变2

14、.2零件受力分析及强度刚度计算零件受力分析及强度刚度计算16（2）热处理残余应力轧辊淬火残余应力轧辊淬火残余应力 中心表面050 100150200-1200-1000-800-600-400-2000200400600800 周 向 轴 向 径 向残余 应力，MPa轧 辊 径 向 尺寸，mm0200 400 600 800 1000-1200-1000-800-600-400-2000200400600800 残余 应力，MPa试 样 直 径 ，mm材料：0.97%C 硬化深度：2.42.8mm心部轴向心部周向表面轴向表面周向火焰淬火残余应力分布火焰淬火残余应力分布2.2零件受力分析及强度刚

15、度计算零件受力分析及强度刚度计算17（3 3）化学热处理引起的残余应力化学热处理引起的残余应力100806040200-800-600-400-2000200400 周 向 轴 向 径 向残余 应力，MPa截 面 积，mm 2（D表示有效渗碳层深度）表示有效渗碳层深度） D=0.8mm 0.00.40.5-1200-1000-800-600-400-2000 残余 应力，MPa距 表 面 深 度 ，mm渗碳层残余应力分布渗碳层残余应力分布氮化层残余应力分布氮化层残余应力分布2.2零件受力分析及强度刚度计算零件受力分析及强度刚度计算18（4 4）电镀引起的残余应力电镀引起的残余

16、应力金属金属电镀溶液电镀溶液应力（应力（MPa）CrNiCuCoZnZdPb铬酸铬酸硫酸硫酸 50C铬酸铬酸硫酸硫酸 65C铬酸铬酸硫酸硫酸 85C光亮镀镍用液纯净光亮镀镍用液纯净光亮镀镍用液光亮镀镍用液+杂质杂质光亮镀镍用液光亮镀镍用液+糖精糖精酒石酸钾钠酒石酸钾钠氰化物氰化物酒石酸钾钠酒石酸钾钠氰化物氰化物+硫氰酸钾硫氰酸钾硫酸盐硫酸盐酸酸氰化物氰化物过氯酸盐过氯酸盐1072554321072251961-28315630-56 12-8-312.2零件受力分析及强度刚度计零件受力分析及强度刚度计算算19（5 5）切削加工残余应力切削加工残余应力0.000.050.100.15-300-2

17、00-1000100200300 B C D残余 应力，MPa深度 ，mm0.00-800-4000400800 残余 应力，MPa深度 ，mm 铣加工表面残余应力 B侧刃铣（低速） C端面铣（低速） D滚铣（高速）砂轮太硬时的磨削应力2.2零件受力分析及强度刚度计算零件受力分析及强度刚度计算20金金 属属 材材 料料 种种 类类 温度温度 C 时间时间h 灰口铸铁灰口铸铁碳钢碳钢Mo钢（钢（C 0.2%）Mo钢（钢（0.2% C 0.35%）CrMo钢（钢（2%Cr，0.5%Mo）CrMo钢（钢（9%Cr，1%Mo）Cr不锈钢不锈钢CrNi不锈钢（不锈钢（316）Cr

18、Ni不锈钢（不锈钢（310）铜合金（铜合金（Cu）铜合金（铜合金（80Cu20Zn或或70Cu30Zn）铜合金（铜合金（60Cu40Zn）铜合金（铜合金（64Cu18Zn18Ni）镍和蒙乃尔合金（镍和蒙乃尔合金（Ni6469%Cu2632%少量少量Fe，Mn 430600600680600680680760720750750780780800820870150260190250280320 0.551223232220.511113 去应力退火的温度及保温时间去应力退火的温度及保温时间 去应力退火去应力退火 2.2零件受力分析及强度刚度计算零件受力分析及强度刚度计算21 回火（回火（20020

19、0400400 C C）或自然时效（可降低残余应）或自然时效（可降低残余应力力30%30%） 加静载加静载使有残余应力部位发生屈服。使有残余应力部位发生屈服。 加动载加动载振动法，主要用于铸件和焊件；锤振动法，主要用于铸件和焊件；锤击法，主要用于焊接件。击法，主要用于焊接件。 火焰烘烤法火焰烘烤法用于焊接件，可降低残余应力用于焊接件，可降低残余应力30%30%2.2零件受力分析及强度刚度计算零件受力分析及强度刚度计算22残余应力的测试方法残余应力的测试方法机械法机械法逐层剥除法逐层剥除法 切割法切割法 钻孔法钻孔法机械测长法，电阻机械测长法，电阻应变仪法，应用脆性涂料法，光弹覆膜法应变仪法，应

20、用脆性涂料法，光弹覆膜法物理测定法物理测定法X X射线测定法射线测定法测定晶粒内的特定晶面的面间距发生的变化，求得应测定晶粒内的特定晶面的面间距发生的变化，求得应力。有照相法和计数管法。力。有照相法和计数管法。磁性测定方法磁性测定方法铁磁体的磁化，受到晶体的各向异性、晶粒大小、铁磁体的磁化，受到晶体的各向异性、晶粒大小、合金元素、夹杂物及应力的影响。残余应力对磁畴的旋转和唯一会合金元素、夹杂物及应力的影响。残余应力对磁畴的旋转和唯一会产生附加的阻力。产生附加的阻力。其他其他 脆性涂层脆性涂层光学方法光学方法奥氏体钢和黄铜氨熏试验（定性）奥氏体钢和黄铜氨熏试验（定性）2.2零件受力分析及强度刚度

21、计算零件受力分析及强度刚度计算23残余应力残余应力对静强度和变形的影响对静强度和变形的影响a）加载前的残余应力）加载前的残余应力 b）加载后的残余应力）加载后的残余应力 c）中央部分的应力）中央部分的应力-应变曲线应变曲线 d）两侧部分的应力）两侧部分的应力-应变曲线应变曲线 e）整体部分的应力）整体部分的应力-应变曲线应变曲线 塑性材料塑性材料影响不大，或影响不大，或 没有影响没有影响淬火回火淬火回火影响不可忽视影响不可忽视 2.2零件受力分析及强度刚度计算零件受力分析及强度刚度计算24对硬度的影响对硬度的影响 从原理而言硬度可分为压入硬度和回弹硬度。无论哪种硬从原理而言硬度可分为压入硬度和

22、回弹硬度。无论哪种硬度的测定值都在一定程度上受到残余应力的影响，从而使测度的测定值都在一定程度上受到残余应力的影响，从而使测得的硬度值有所变动。在压入硬度的情况，残余应力要影响得的硬度值有所变动。在压入硬度的情况，残余应力要影响到压入部分周围塑性变形。到压入部分周围塑性变形。 2.2零件受力分析及强度刚度计算零件受力分析及强度刚度计算25 对疲劳的影响对疲劳的影响 一般，当承受交变应力的构件存在压缩残余应一般，当承受交变应力的构件存在压缩残余应 力时，构件的疲劳强度提高；当存在拉伸残余应力力时，构件的疲劳强度提高；当存在拉伸残余应力 时，构件的疲劳强度下降。时，构件的疲劳强度下降。 对脆性破坏

23、和应力腐蚀开裂的影响对脆性破坏和应力腐蚀开裂的影响 对低温脆性破坏和应力腐蚀开裂等突然性的失对低温脆性破坏和应力腐蚀开裂等突然性的失效形式，残余应力的作用是显著的，有大量的事效形式，残余应力的作用是显著的，有大量的事例和分析表明有许多类似的失效的应力是由残余例和分析表明有许多类似的失效的应力是由残余应力提供的或残余应力起到了至关重要的作用。应力提供的或残余应力起到了至关重要的作用。 2.2零件受力分析及强度刚度计算零件受力分析及强度刚度计算262.3.1低应力脆断及材料的韧性低应力脆断及材料的韧性 脆性断裂的共性特点：脆性断裂的共性特点： （1）通常发生脆断时的宏观应力很低，按强度设计是安全的

24、）通常发生脆断时的宏观应力很低，按强度设计是安全的 （2）脆断通常发生在比较低的工作温度下）脆断通常发生在比较低的工作温度下 （3）脆断从应力集中处开始，裂纹源通常在结构或材料的缺陷处）脆断从应力集中处开始，裂纹源通常在结构或材料的缺陷处 （4）厚截面、高应变速率促进脆断。）厚截面、高应变速率促进脆断。冲击韧性冲击韧性应力场强度因子应力场强度因子缺口敏感性缺口敏感性温度和应变速率对脆断的影响温度和应变速率对脆断的影响脆性转折温度脆性转折温度 FATT NDT SATT FTP METTaYKaYKcKbNFNSRRTQXexp2.3 材料的韧性与断裂设计材料的韧性与断裂设计27冲击韧性冲击韧性

25、 在材料测试和工程实践中在材料测试和工程实践中应用比较广泛的是缺口冲击应用比较广泛的是缺口冲击实验。为了统一和对比，人实验。为了统一和对比，人们对冲击实验的试样、冲击们对冲击实验的试样、冲击方法等规范化，形成了标准方法等规范化，形成了标准的冲击韧性实验方法和试样的冲击韧性实验方法和试样标准。常用的冲击试样有夏标准。常用的冲击试样有夏氏氏V V型和梅氏型和梅氏U U型缺口试样，型缺口试样，如图所示，用冲击试样的断如图所示，用冲击试样的断裂功裂功A AK K（J J）或）或a ak k（J/cmJ/cm2 2）作为材料的韧性指标。作为材料的韧性指标。2.3 材料的韧性与断裂设计材料的韧性与断裂设计

26、282.3.2断裂韧性在结构设计和失效分析中的应用断裂韧性在结构设计和失效分析中的应用安全判据安全判据 是结构断裂设计的依据。是结构断裂设计的依据。1结构设计应用例结构设计应用例（1）一厚板零件，使用）一厚板零件，使用0.45C-Ni-Cr-Mo钢制造。其钢制造。其 如图所示。如图所示。无损检测发现裂纹长度在无损检测发现裂纹长度在4mm以上，设计工作应力为以上，设计工作应力为 。讨论：讨论：a 工作应力工作应力 d=750MNm-2 时，检测手段能否保证防止发生脆断？时，检测手段能否保证防止发生脆断？ b 企图通过提高强度以减轻零件重量，若企图通过提高强度以减轻零件重量，若 b提高到提高到19

27、00MNm-2 是否合适？是否合适？ c 如果如果 b提高到提高到1900MNm-2 ，则零件的允许工作应力是多少？，则零件的允许工作应力是多少？解：解：a 选用钢材，选用钢材， 为为66MNm-3/2 ，计算得，计算得 b 通过热处理提高材料强度通过热处理提高材料强度 b = 1900MNm-2 ，则，则 =34.5MNm-3/2 ，计算得裂纹临界长，计算得裂纹临界长 度度2c=2.1mm。小于检测范围，不能保证不发生脆性断裂。小于检测范围，不能保证不发生脆性断裂。 若改用钢材若改用钢材4，则可计算得，则可计算得2c约为约为4.35mm，满足要求。，满足要求。 c 在在 b = 1900MN

28、m-2时，对钢材时，对钢材1，在临界裂纹，在临界裂纹2c=4mm时，其工作应力为时，其工作应力为 d=685MNm-2 对钢材对钢材4，在临界裂纹，在临界裂纹2c=4mm时，其工作应力为时，其工作应力为 d=990MNm-2 aYKIcKIcKbd21IcKcMNmKdc2663/21mmmc1 .12101 .1223IcK292.4.1 单向拉（压）应力单向拉（压）应力 在生产实际中，受拉（压）应力的构件是多种多样的，如连杆、螺栓、在生产实际中，受拉（压）应力的构件是多种多样的，如连杆、螺栓、钢丝绳等。钢丝绳等。1、评定单向应力的指标、评定单向应力的指标（1）数学表达式）数学表达式 对于脆

29、性材料对于脆性材料 对于塑性材料对于塑性材料（2）安全系数）安全系数 2、提高材料强韧性能的措施、提高材料强韧性能的措施（1）零件承受拉应力，并且在整个截面上的分布是均匀的，此时，在选材和）零件承受拉应力，并且在整个截面上的分布是均匀的，此时，在选材和确定热处理工艺时，应当根据零件的截面大小，确保零件内部完全淬；确定热处理工艺时，应当根据零件的截面大小，确保零件内部完全淬；（2）防止氧化、脱碳、过热、过烧等一切降低材料性能的缺陷发生。）防止氧化、脱碳、过热、过烧等一切降低材料性能的缺陷发生。2.4 2.4 负荷形式与零件断裂负荷形式与零件断裂bbnn0ssnn0303、断裂分析、断裂分析 此类

30、零件的断裂应首先区分是韧断还是脆断。此类零件的断裂应首先区分是韧断还是脆断。 （）韧断（）韧断 a 首先按传统的强度理论进行强度校核，检查一下载荷是否估计不足，首先按传统的强度理论进行强度校核，检查一下载荷是否估计不足，即安全系数是否太小或者未予以考虑；即安全系数是否太小或者未予以考虑； b 分析材料的组织状态，检查硬度，检查是否有氧化脱碳、淬火裂纹及分析材料的组织状态，检查硬度，检查是否有氧化脱碳、淬火裂纹及心部是否淬硬等；心部是否淬硬等； c 如果上述问题不存在，应作化学成分分析。如果上述问题不存在，应作化学成分分析。 （）脆断（）脆断 除作上述考虑外，尚需进行断裂韧性检查，主要分析微观裂

31、缝的存除作上述考虑外，尚需进行断裂韧性检查，主要分析微观裂缝的存在对韧性的影响。在对韧性的影响。2.3 材料的韧性与断裂设计材料的韧性与断裂设计31例例 国产国产45Si2Mn高强度螺栓，在加工制造过程中，不可避免地存在着深为高强度螺栓，在加工制造过程中，不可避免地存在着深为a=0.5mm，半宽，半宽c=2.0mm的表面裂纹，其工作应力为的表面裂纹，其工作应力为 =960MPa。淬火并低温。淬火并低温回火后材料的强度回火后材料的强度 b =2110MPa， s =1920MPa，KIC=39.50MPa m-1/2，在使，在使用中发生脆断，试分析原因。用中发生脆断，试分析原因。分析一分析一 按

32、传统强度理论校核按传统强度理论校核2.3 材料的韧性与断裂设计材料的韧性与断裂设计2 . 29602110bbn0 . 29601920ssn结论：应是安全的结论：应是安全的 。32分析二分析二 因为是高强度材料，还需进行断裂力学方面的校核。作为近似计因为是高强度材料，还需进行断裂力学方面的校核。作为近似计算，该裂纹认为是一个张开型的表面裂纹，其应力强度因子在临界条件算，该裂纹认为是一个张开型的表面裂纹，其应力强度因子在临界条件下，为下，为2.3 材料的韧性与断裂设计材料的韧性与断裂设计 根据裂纹形状和应力状态，查有关手册后可得与此有关的裂纹形状因子根据裂纹形状和应力状态，查有关手册后可得与此

33、有关的裂纹形状因子数据，将有关数据代入后得数据，将有关数据代入后得 c =948.5MPa。 由此可见，零件最大承载能力为由此可见，零件最大承载能力为948.5MPa，低于实际的工作应力，低于实际的工作应力960MPa，故发生断裂失效，又因其断裂时的应力小于材料的屈服极限，所，故发生断裂失效，又因其断裂时的应力小于材料的屈服极限，所以必然是脆性断裂。以必然是脆性断裂。 结论：材料韧性不足，脆断。结论：材料韧性不足，脆断。aYKcICaYKICc33 若将淬火低温回火改为调质处理，则得若将淬火低温回火改为调质处理，则得 b =1540MPa， s =1440MPa，KIC =66.36 MPa

34、m-1/2，其结果：，其结果：2.3 材料的韧性与断裂设计材料的韧性与断裂设计 同样，在有裂纹存在情况下由断裂韧性求得同样，在有裂纹存在情况下由断裂韧性求得 c =1564.5MPa （工作应力，（工作应力，960MPa）。）。 在具有脆断倾向的构件中，决定零件或构件断裂与否的关在具有脆断倾向的构件中，决定零件或构件断裂与否的关键因素是材料的韧性，而不是传统的强度指标，片面地追求高键因素是材料的韧性，而不是传统的强度指标，片面地追求高强度和较大的强度安全系数，往往导致韧性的降低，反而容易强度和较大的强度安全系数，往往导致韧性的降低，反而容易促使宏观脆性的、危险的低应力断裂。促使宏观脆性的、危险

35、的低应力断裂。 6 . 19601540bbn5 . 19601440ssn342.4.4 扭转应力扭转应力 1、应力状态、应力状态 此类零件垂直轴线的截面上只有剪切应力的作用，其最外层此类零件垂直轴线的截面上只有剪切应力的作用，其最外层的最大剪应力最大正应力为的最大剪应力最大正应力为2.3 材料的韧性与断裂设计材料的韧性与断裂设计2、选材与热处理、选材与热处理（1）选材）选材 通常选用中碳钢或中碳合金钢。过高碳量容易造成热处理后韧性不足，通常选用中碳钢或中碳合金钢。过高碳量容易造成热处理后韧性不足，过低碳量则易造成热处理后的强度不够，合金元素（淬透性的要求）应按零过低碳量则易造成热处理后的强度不够，合金元素（淬透性的要求）应按零件尺寸的大小适当选用。件尺寸的大小适当选用。（2）热处