利用應力圓分析為什麼低碳鋼

㈠ 請問..低碳鋼和鑄鐵的斷口特徵是什麼啊

低碳鋼常溫拉伸斷裂一般為典型的杯狀椎體骨折。在拉伸和壓縮實驗中，低碳鋼和鑄鐵的斷裂特性如下：

1、低碳鋼斷口具有明顯的塑性破壞引起的明亮的傾斜表面。斜面的傾斜角近似等於試樣的軸線（稱為杯狀斷裂）。

中間部分是一個粗糙的平面。塑性越大，杯狀斷裂越大，中心粗糙面面積越小。而鑄鐵是典型的脆性斷口，沒有任何傾斜邊，斷口呈扁平狀，垂直於拉應力。

2、鑄鐵試樣在室溫下的拉伸斷口基本不變（或圓形截面略有減小），破壞斷口與截面重合。斷口粗糙，呈凹凸顆粒狀。

當然，原因是前者是一種塑料材料，而後者是一種脆性材料。塑性材料拉伸經歷了彈性階段、屈服階段、加強和縮頸階段（簡單地說，在破壞階段之前形狀變化明顯）。而脆性材料在受拉狀態下不存在這種過程，在破壞前不存在明顯的塑性變形和突然斷裂。

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在張力和壓縮實驗中,低碳和鑄鐵的斷裂特徵,低碳鋼骨折有明顯的塑性損傷產生的光斜面,斜面軸傾角和樣本近似(稱為一杯骨折),這部分材料的斷裂是由於剪切應力,中央粗糙表面的一部分,更大的塑料杯相應的粗糙表面裂縫中心區域更小。

而鑄鐵是典型的脆性斷口，沒有任何傾斜邊，斷口呈扁平狀，垂直於拉應力。根據材料力學知識，鑄鐵是一種典型的脆性材料，拉伸性能差，其失效符合最大拉應力理論。

鑄鐵時扭轉剪應力最大截面邊緣,分析了應力可用的單元垂直主應力方向和裂縫方向和切圓軸的表面,由於圓軸表面是彎曲的,主平面沿主應力的方向各點在一起形成一個螺旋線,即將離任的內部應力狀態是相似的,因此形成的螺旋面,而不是飛機。

㈡ 為什麼鑄鐵壓縮時沿軸線大致成45度方向的斜截面破壞

斜45度方向是剪切力最大方向，

先在鑄鐵的一個截面上上取一個無限小的一個立方體做受力分析，因為壓縮就受兩個方向的力，所以直接看成正方形也未嘗不可，然後就是受力分析。

假設這個截面的角度為a，然後把應力按照這個界面分解為正應力和剪切應力，之後就能得到一個正應力（剪切應力）以及a的方程 這個方程解完之後結果就是剪切應力的極大值是a=45度是出現的。

斷裂面的方向是剪切應力最大的方向，所以鑄鐵是45度斷的。

還有要說明的一點是鑄鐵是斷裂，低碳鋼的話是塑性變形，這主要是因為材料不同對剪切應力的應變形式不一樣，這個要做實驗才能知道某種材料具體的破壞形式。

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工業用鑄鐵一般含碳量為2.5%～3.5%。碳在鑄鐵中多以石墨形態存在，有時也以滲碳體形態存在。除碳外，鑄鐵中還含有1%～3%的硅，以及錳、磷、硫等元素。合金鑄鐵還含有鎳、鉻、鉬、鋁、銅、硼、釩等元素。

灰鑄鐵的熱處理僅能改變其基體組織，改變不了石墨形態，因此，熱處理不能明顯改變灰鑄鐵的力學性能，並且灰鑄鐵的低塑性又使快速冷卻的熱處理方法難以實施，所以灰鑄鐵的熱處理受大一定的局限性。其熱處理主要用於消除應力和改善切削加工性能等。

1、消除內應力退火（時效處理）——低溫退火。將鑄件置於100~200℃的爐中，緩慢升溫至500~600℃，保溫4~8h緩冷。

2、改善切削性能的退火——高溫退火，降低硬度將鑄件加熱至850~900℃，保溫2~5h，緩冷至400~500℃出爐空冷。

3、表面淬火——提高硬度和耐磨性。

為了適當降低淬火後的殘余應力，一般淬火後應進行回火，低溫回火組織為回火馬氏作加殘留貝氏體再加球狀石墨。這種組織耐磨性好 ，用於要求高耐磨性，高強度的零件。

㈢ 低碳鋼和鑄鐵在拉伸時的力學性能比較，並根據斷口特點分析其破壞原因

低碳鋼的扭轉角遠大於鑄鐵，因為低碳鋼是塑性材料，而鑄鐵是脆性的，低碳鋼由理論分析可知,被扭轉的圓軸材料處於平面應力狀態,沿縱,橫截面 上產生切

㈣ 為什麼低碳鋼和鑄鐵扭轉斷口不同

低碳鋼,鑄鐵扭轉破壞斷面形狀及形成原因
由理論分析可知,被扭轉的圓軸材料處於平面應力狀態,沿縱,橫截面上產生切應力,而與軸線成45度角的斜截面上則只產生正應力.低碳鋼的抗拉能力比抗剪能力強,故從橫截面切斷,如圖1.12(a)所示.而鑄鐵的抗拉能力較抗剪能力弱,故沿45度的方向拉斷

㈤ 材料力學拉伸試驗中低碳鋼與鑄鐵的斷口特徵

在拉伸與壓縮實驗中，低碳剛及鑄鐵的斷口特徵：
低碳鋼斷口有內明顯的塑性破壞產生的光亮容傾斜面，傾斜面傾角與試樣軸線近似成(稱杯狀斷口)，這部分材料的斷裂是由於切應力造成的，中心部分為粗糙平面，塑性越大對應杯狀斷口越大，中心粗糙平面的面積越小。而鑄鐵沒有任何的傾斜側面，斷口平齊，並垂直於拉應力，屬典型的脆性斷口。
根據材料力學知識：鑄鐵屬典型的脆性材料，其抗拉性能較差，破壞符合最大拉應力理論。鑄鐵受扭時橫截面邊緣處剪應力最大，取單元體進行應力分析可得到主應力方向與斷裂面方向垂直且與圓軸表面相切，由於圓軸表面是曲面，各點主應力的主平面沿方向連起來就形成一個螺旋線，從外向內應力狀態相似,故形成螺旋面而不是平面。