利用应力圆分析为什么低碳钢

㈠ 请问..低碳钢和铸铁的断口特征是什么啊

低碳钢常温拉伸断裂一般为典型的杯状椎体骨折。在拉伸和压缩实验中，低碳钢和铸铁的断裂特性如下：

1、低碳钢断口具有明显的塑性破坏引起的明亮的倾斜表面。斜面的倾斜角近似等于试样的轴线（称为杯状断裂）。

中间部分是一个粗糙的平面。塑性越大，杯状断裂越大，中心粗糙面面积越小。而铸铁是典型的脆性断口，没有任何倾斜边，断口呈扁平状，垂直于拉应力。

2、铸铁试样在室温下的拉伸断口基本不变（或圆形截面略有减小），破坏断口与截面重合。断口粗糙，呈凹凸颗粒状。

当然，原因是前者是一种塑料材料，而后者是一种脆性材料。塑性材料拉伸经历了弹性阶段、屈服阶段、加强和缩颈阶段（简单地说，在破坏阶段之前形状变化明显）。而脆性材料在受拉状态下不存在这种过程，在破坏前不存在明显的塑性变形和突然断裂。

(1)利用应力圆分析为什么低碳钢扩展阅读：

在张力和压缩实验中,低碳和铸铁的断裂特征,低碳钢骨折有明显的塑性损伤产生的光斜面,斜面轴倾角和样本近似(称为一杯骨折),这部分材料的断裂是由于剪切应力,中央粗糙表面的一部分,更大的塑料杯相应的粗糙表面裂缝中心区域更小。

而铸铁是典型的脆性断口，没有任何倾斜边，断口呈扁平状，垂直于拉应力。根据材料力学知识，铸铁是一种典型的脆性材料，拉伸性能差，其失效符合最大拉应力理论。

铸铁时扭转剪应力最大截面边缘,分析了应力可用的单元垂直主应力方向和裂缝方向和切圆轴的表面,由于圆轴表面是弯曲的,主平面沿主应力的方向各点在一起形成一个螺旋线,即将离任的内部应力状态是相似的,因此形成的螺旋面,而不是飞机。

㈡ 为什么铸铁压缩时沿轴线大致成45度方向的斜截面破坏

斜45度方向是剪切力最大方向，

先在铸铁的一个截面上上取一个无限小的一个立方体做受力分析，因为压缩就受两个方向的力，所以直接看成正方形也未尝不可，然后就是受力分析。

假设这个截面的角度为a，然后把应力按照这个界面分解为正应力和剪切应力，之后就能得到一个正应力（剪切应力）以及a的方程 这个方程解完之后结果就是剪切应力的极大值是a=45度是出现的。

断裂面的方向是剪切应力最大的方向，所以铸铁是45度断的。

还有要说明的一点是铸铁是断裂，低碳钢的话是塑性变形，这主要是因为材料不同对剪切应力的应变形式不一样，这个要做实验才能知道某种材料具体的破坏形式。

(2)利用应力圆分析为什么低碳钢扩展阅读：

工业用铸铁一般含碳量为2.5%～3.5%。碳在铸铁中多以石墨形态存在，有时也以渗碳体形态存在。除碳外，铸铁中还含有1%～3%的硅，以及锰、磷、硫等元素。合金铸铁还含有镍、铬、钼、铝、铜、硼、钒等元素。

灰铸铁的热处理仅能改变其基体组织，改变不了石墨形态，因此，热处理不能明显改变灰铸铁的力学性能，并且灰铸铁的低塑性又使快速冷却的热处理方法难以实施，所以灰铸铁的热处理受大一定的局限性。其热处理主要用于消除应力和改善切削加工性能等。

1、消除内应力退火（时效处理）——低温退火。将铸件置于100~200℃的炉中，缓慢升温至500~600℃，保温4~8h缓冷。

2、改善切削性能的退火——高温退火，降低硬度将铸件加热至850~900℃，保温2~5h，缓冷至400~500℃出炉空冷。

3、表面淬火——提高硬度和耐磨性。

为了适当降低淬火后的残余应力，一般淬火后应进行回火，低温回火组织为回火马氏作加残留贝氏体再加球状石墨。这种组织耐磨性好 ，用于要求高耐磨性，高强度的零件。

㈢ 低碳钢和铸铁在拉伸时的力学性能比较，并根据断口特点分析其破坏原因

低碳钢的扭转角远大于铸铁，因为低碳钢是塑性材料，而铸铁是脆性的，低碳钢由理论分析可知,被扭转的圆轴材料处于平面应力状态,沿纵,横截面 上产生切

㈣ 为什么低碳钢和铸铁扭转断口不同

低碳钢,铸铁扭转破坏断面形状及形成原因
由理论分析可知,被扭转的圆轴材料处于平面应力状态,沿纵,横截面上产生切应力,而与轴线成45度角的斜截面上则只产生正应力.低碳钢的抗拉能力比抗剪能力强,故从横截面切断,如图1.12(a)所示.而铸铁的抗拉能力较抗剪能力弱,故沿45度的方向拉断

㈤ 材料力学拉伸试验中低碳钢与铸铁的断口特征

在拉伸与压缩实验中，低碳刚及铸铁的断口特征：
低碳钢断口有内明显的塑性破坏产生的光亮容倾斜面，倾斜面倾角与试样轴线近似成(称杯状断口)，这部分材料的断裂是由于切应力造成的，中心部分为粗糙平面，塑性越大对应杯状断口越大，中心粗糙平面的面积越小。而铸铁没有任何的倾斜侧面，断口平齐，并垂直于拉应力，属典型的脆性断口。
根据材料力学知识：铸铁属典型的脆性材料，其抗拉性能较差，破坏符合最大拉应力理论。铸铁受扭时横截面边缘处剪应力最大，取单元体进行应力分析可得到主应力方向与断裂面方向垂直且与圆轴表面相切，由于圆轴表面是曲面，各点主应力的主平面沿方向连起来就形成一个螺旋线，从外向内应力状态相似,故形成螺旋面而不是平面。