低应力脆断及材料的韧性

　　人们在对船舶的脆断、无缝输气钢管的脆断裂缝、铁桥的脆断倒塌、飞机因脆断而失事、石油、电站设备因脆断而发生重大事故的分析中，发现了一些它们的共同特点:

　　1.通常发生脆断时的宏观应力很低，按强度设计是安全的;

　　2.脆断事故通常发生在比较低的工作温度环境下;

　　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，如缺口、裂纹、夹杂等;

　　4，厚截面、高应变速率促进脆断。

　　由此，人们发现了传统设计思想和材料的性能指标在强度设计上的不足，试图提出新的性能指标和安全判据，找到防止脆断的新的设计方法。

　　传统的强度设计所依据的性能指标主要为弹性模量E,屈服极限氏、抗拉强度}L，而塑性指标延伸率占和面收缩率沪在设计中只是参考数据，通常还会考虑应力集中现象，即使如此，设计的安全判据仍不足以防止脆断的发生，这说明材料的强度、塑性、弹性这些性能指标还不能完全反映材料抵抗脆断的能力。经过对众多脆断事故的分析和研究，人们提出了一个便于反映材料抗脆断能力的新的性能指标—韧性，从使脆性材料和韧性材料断裂所消耗的能量不同，归纳出韧性的定义为:所谓韧性是材料从变形到断裂过程中吸收能量的大小，它是材料强度和塑性的综合反映。

　　环境温度对材料的韧性有很明显的影响，随着温度的降低，材料的韧性将减小，当温度降到某一值后，冲击韧性值将大大降低，材料变脆。设计时根据结构的工作温度来选择具有合适脆化温度的材料，以保证工作温度高于脆化温度来防止脆断。以冲击韧性或脆性转变温度作韧性指标，钢材的热加工工艺对材料韧性的影响上是很方便的，但是在设计中这些指标不能用于计算发生脆断时的载荷，而只能作为一种定性的参考依据。