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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 材料区 » 金属 » 基础研究 » 铜合金受力表面加热后开裂
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鲨鱼也疯狂

新虫 (职业作家)

[求助] 铜合金受力表面加热后开裂 已有3人参与

铜合金表面受循环摩擦应力后，加热到四百度，没有保护气氛，表面出现大量裂纹，主要原因是什么？

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1楼 2016-12-22 07:36:23
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yong0119

木虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★
感谢参与，应助指数 +1
鲨鱼也疯狂: 金币+5, ★★★很有帮助, 感谢回复。很有帮助！ 2016-12-22 09:24:46
可能性太多了，比如腐蚀疲劳，组织异常长大脆化，沿晶析出相导致脆化，等等，需要系统分析。打开裂纹看断口；截面看裂纹路径；腐蚀后看组织是否异常。先判断准确开裂模式；再找根源。

[ 发自手机版 http://muchong.com/3g ]
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欢迎失效分析案例咨询
2楼2016-12-22 08:06:06
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gyp1989

金虫 (小有名气)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★
感谢参与，应助指数 +1
鲨鱼也疯狂: 金币+5, ★★★很有帮助, 感谢回复。非常有帮助！ 2016-12-22 09:25:32
从你的描述中可以有个判断： 合金在冷状态下受循环摩擦应力，其表面组织会相应储存大量内应力，这部分内应力大小在冷状态下小于它的屈服或断裂强度，所以不会产生明显变形或开裂，但在加热过程中，由于残余内应力释放不够完全，在某个温度点的时候，其内应力大于它某个点的断裂强度(温度升高合金强度降低)，在这个点就会萌生裂纹，从而逐步扩展开裂
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哈哈，嘿嘿，呼噜呼噜~
3楼2016-12-22 08:23:35
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2014092101
。

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4楼2016-12-22 08:36:02
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highpurity

新虫 (小有名气)
我是做高纯铜的

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5楼2016-12-22 08:48:47
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kissego100

铜虫 (著名写手)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
感谢参与，应助指数 +1
鲨鱼也疯狂: 金币+5, 非常感谢耐心回复，收获很多！ 2016-12-22 11:24:01
鲨鱼也疯狂: 金币+30, ★★★★★最佳答案 2016-12-22 13:36:52
整个开裂过程可以说是摩擦过程形成的局部应力，在温度升高时开裂。
1、如三楼所说的，摩擦过程的机械力形成局部应力。在高温时局部的强度降低，局部断裂形成裂纹。这是一种可能性。
2、实际上，更可能的原因是：由于你的材料是铜合金，在摩擦过程中，会产生大量的热，摩擦热分布的不均匀，会时各处的组织发生变化，而摩擦热的温度在局部能达到与被摩擦金属熔点相当的程度，所以，自然会发生组织变化。发生组织变化后的各个局部，再经过整体加热时，由于各个局部的组织不同，热膨胀系数就不同，所以会在热应力下开裂。这里面既有前面的组织应力，由于后续的热应力。
这种现象发生在磨削过程中经常出现。因为磨削会难以避免地存在摩擦。
说白了，它就是磨削裂纹。在实际中，磨削和摩擦的界限根本难以区别。
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眼耳鼻舌身意触，万世丹心归尘舞，悲欢离合共理烹，饮尽前缘醉后土。————《非心》
6楼2016-12-22 10:37:04
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鲨鱼也疯狂

新虫 (职业作家)
引用回帖:
6楼: Originally posted by kissego100 at 2016-12-22 10:37:04
整个开裂过程可以说是摩擦过程形成的局部应力，在温度升高时开裂。
1、如三楼所说的，摩擦过程的机械力形成局部应力。在高温时局部的强度降低，局部断裂形成裂纹。这是一种可能性。
2、实际上，更可能的原因是：由 ...

非常感谢耐心回复，收获很多。同时想咨询一下，怎么处理可以减少摩擦产生的残余应力，或者使组织分布均匀一些？

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7楼2016-12-22 11:23:05
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kissego100

铜虫 (著名写手)
引用回帖:
7楼: Originally posted by 鲨鱼也疯狂 at 2016-12-22 11:23:05
非常感谢耐心回复，收获很多。同时想咨询一下，怎么处理可以减少摩擦产生的残余应力，或者使组织分布均匀一些？
...

不知道你循环摩擦的目的是什么？
要解决你的问题，首先要分清楚究竟是哪一种应力导致的。这一点可以由图像观察得知。
若是机械应力，应当有局部的压痕和窜动痕迹。它导致的裂纹，应该像是被撕开一样的，裂纹沿压痕分布。
若是组织应力导致的裂纹，应该是脆性的开裂，显示痕迹圆滑。
1、减少由机械接触导致的应力只能是通过减小整体的力，或者使力在整体的分布更加均匀化。
2、应当说明，它开始的组织并不一定是不均匀的。要减小由摩擦热导致的组织变化，只能通过减少摩擦才能实现。降低压力或润滑。还有，增加压力，不使摩擦相对运动发生。
当然，一切措施必须基于你的工作目的。
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8楼2016-12-22 11:39:59
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鲨鱼也疯狂

新虫 (职业作家)
引用回帖:
8楼: Originally posted by kissego100 at 2016-12-22 11:39:59
不知道你循环摩擦的目的是什么？
要解决你的问题，首先要分清楚究竟是哪一种应力导致的。这一点可以由图像观察得知。
若是机械应力，应当有局部的压痕和窜动痕迹。它导致的裂纹，应该像是被撕开一样的，裂纹沿压 ...

你好。样品表面做循环摩擦的目的是研究材料的耐磨性，加热后发现磨损后的表面出现大量类似网状的裂纹，裂纹分布均匀，电镜观察属于您提到的脆性断裂。如果是这种断裂能否通过调控热处理工艺达到减少裂纹的目的？

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9楼2016-12-22 11:48:13
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kissego100

铜虫 (著名写手)
引用回帖:
9楼: Originally posted by 鲨鱼也疯狂 at 2016-12-22 11:48:13
你好。样品表面做循环摩擦的目的是研究材料的耐磨性，加热后发现磨损后的表面出现大量类似网状的裂纹，裂纹分布均匀，电镜观察属于您提到的脆性断裂。如果是这种断裂能否通过调控热处理工艺达到减少裂纹的目的？
...

现在你这种裂纹的出现，不是耐磨性出了问题。
从你追求耐磨性，证明这种合金的硬度较高。硬度高，提高了耐磨性。
而硬度，是材料元素成分和微观组织结构的表现。
能够出现组织应力裂纹，说明在热处理的过程中使得组织中蕴含了较多的能量。我的意思是，这种组织内部蕴含了太多能量，相比常温时，它的晶体结构发生了变形。其中的塑性变形已经卸载了应力，而弹性变形的应力则持续存在。
这种弹性变形的应力是你硬度的根源。
所以，你要去除晶体内应力才能较少裂纹出现，而减少晶体内的应力，则会使硬度降低。这与你对材料耐磨性的要求恐怕会有冲突。
要根本上解决，就要改变你的金属强化原理。

但是，现在的问题不一定是这个问题。
而是，你所采取的实验条件不恰当，虽然是个摩擦实验，是为了测磨损性。但是，现在，是材料对摩擦产生的热不均匀性的敏感度较高，而产生了裂纹。
不能说是他的耐磨性有问题。

关于热处理方面，回火可以减少材料的应力集中，降低裂纹的出现。摩擦温度低于回火温度时，有效果。当摩擦温度高于回火温度时，也有效果，因为回火改变应力集中是通过对微观结构的改变来实现的。但是，具体的效果要你通过实验来检验了。
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10楼2016-12-22 13:16:44
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