2019-11-30 16:54
由于在塑性成形过程中，锻件金属表面或内部常会出现裂纹，甚至导致工件断裂或者报废，故研究开裂现象的物理实质与影响开裂的各种因素，对进一步改善金属的塑性变形性能与防止工件开裂是十分必要的。断裂可以从很多角度来分类，从宏观现象上看，就其断裂前的变形量大小来讲，大致可分为脆性断裂与韧性断裂。脆性断裂在断裂前无塑性变形或只有微小塑性变形，断口比较平齐，略带光泽;而韧性断裂在断裂前经过了显著的塑性变形，断口呈纤维状，灰暗无光。本章所研究的材料42CrMo钢，其断裂形式为韧性断裂，故以下若无特殊说明均指韧性断裂。
金属的韧性断裂一般是指金属材料在外部载荷作用下经过剧烈塑性变形内部产生微缺陷，如微裂纹和微空洞等，而后这些微空洞会形核、长大、汇聚并导致材料的逐步劣化，当达到一定程度的应变后最终导致材料发生宏观断裂。其主要特征是发生了明显的宏观塑性变形，如容器的过量鼓胀、工件的过度伸长或弯曲等，断口尺寸较原始尺寸也有较大变化。大多数晶体金属拉伸实验的韧性断裂有三个明显的阶段，首先工件出现明显的“颈缩”现象，然后在“颈缩”区域产生微小分散的空洞，由于应变的增大微空洞开始长大聚合并逐渐发展为裂纹，裂纹沿剪切面扩展至工件表面，最终导致工件断裂。
目前，虽然韧性断裂形式在塑性加工中比较常见，但是相关理论还有待完善。在金属材料的塑性变形过程中，由于加工方式与工艺参数不同，会导致材料发生不同形式的韧性断裂。一般常见的韧性断裂均具有如下几个特征:在工件开裂之前由于经历了较大的塑性变形，因此整个断裂过程是一种能量吸收过程，锻件需要消耗较高的能量;在微空洞及微裂纹长大与聚合过程中，会有新的空洞产生与长大，故韧性断裂一般表现为多处断裂;随着应变量的增加，空洞与裂纹不断生成并聚合，但是当变形量不再增加时，裂纹的扩展会立即停止。
