Page 27 - 理化检验-物理分册2021年第九期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202109003

缺口对不同塑性金属材料拉伸断裂行为的影响

徐魁龙, 张聪毅, 王迎辉, 王 磊

( 中国船舶重工集团公司第七二五研究所, 洛阳 471023 )
摘 要: 以10CrNi3MoV 钢、 5083 铝合金、 500-7 球墨铸铁 3 种不同塑性的金属材料为研究对
象, 分别加工光滑和缺口试样, 通过对比试样的拉伸性能及断口形貌, 研究了缺口对不同塑性金属
断裂行为的影响。结果表明: 缺口改变了材料的应力状态, 减少了剪切方向的变形, 提高了试样正
拉断裂的比例。对于塑性材料, 缺口根部可以通过塑性变形来缓解应力集中, 且缺口深度越大, 材
料塑性越好, 抗拉强度越高; 对于脆性材料, 缺口根部产生的应力集中会导致拉伸过程中试样过早
断裂, 降低材料的抗拉强度。

关键词: 应力集中; 缺口; 塑性; 脆性; 拉伸试验

中图分类号: TG113.25 文献标志码: A 文章编号: 1001-4012 ( 2021 ) 09-0011-05

EffectofNotchonTensileFractureBehaviorofDifferentPlasticMetalMaterials

XUKuilon g ZHANGCon gy i , WANGYin g hui , WANGLei
,

( Luo y an gShi pMaterialResearchInstitute , Luo y an g 471023 , China )

Abstract : Threekindsofmetalmaterialswithdifferent p lasticit y of10CrNi3MoVsteel , 5083aluminumallo y

and500-7nodularcastiron wereusedastheresearchob j ects , andthesmoothandnotcheds p ecimens were

p rocessedres p ectivel y .Theeffectofnotchonthefracturebehaviorofthemetalswithdifferentp lasticit ywas

studiedb y com p arin g thetensilep ro p ert yandfracturemor p holo gyofs p ecimen.Theresultsshowthatthenotch

chan g edthestressstateofmaterial , reducedthedeformationinthesheardirectionandim p rovedthe p ro p ortionof

normaltensilefracture.For p lasticmaterials , thenotchrootcouldalleviatethestressconcentrationthrou g h p lastic

deformation , andthelar g erthenotchde p th , thebetterthe p lasticit y ofmaterialandthehi g herthetensilestren g th.

Forbrittlematerials , thestressconcentrationonthenotchrootwouldleadtothep rematurefractureofs p ecimen

durin g thetensile p rocessandreducethetensilestren g thofmaterials.

Ke y words : stressconcentration ; notch ; p lasticit y ; brittleness ; tensiletest
金属材料在熔炼、 成形等过程中不可避免地会 变形也被显著约束 [ 7-9 ] 。
产生夹杂、 偏析等内部缺陷, 造成内部结构的不连续 研究 [ 10-11 ] 表明, 由于材料的塑性不同, 缺口对
性, 机械、 设备构件中沟槽阶、 定位孔、 棱角等的形状 材料断裂行为的影响存在差异。鲜有学者直接对比
也会影响零部件外表面结构的连续性, 结构的不连 不同塑性金属材料缺口试样的断裂行为, 为此, 笔者
续现象会导致零部件在使用中局部位置出现应力集 对3种不同塑性的金属材料分别进行了拉伸试验,
中 [ 1-4 ] 。工程中常将该类不连续结构等效为“ 缺口” 通过对比缺口试样的抗拉强度及断口形貌, 研究了
来考虑, 这些缺口除了会造成材料的应力集中外, 还
缺口对不同塑性材料抗拉强度和断裂行为的影响。
会导致缺口根部的应力及变形状态发生改变 [ 5-6 ] 。
如在拉伸过程中, 缺口根部的应力状态会由单向拉 1 试验方法
伸变为双向或三向拉伸, 同时缺口尖端附近的塑性
试验采用10CrNi3MoV 钢、 5083铝合金、 500-7

球墨铸铁 3 种不同塑性的金属材料。按照 GB / T
收稿日期: 2021-04-16

作者简介: 徐魁龙( 1988- ), 男, 工程师, 主要从事金属材料力学 228.1-2010 《 金属材料 拉伸试验 第1部分: 室温试

性能测试工作, xukuilon g @sina.com 验方法》 的技术要求加工成 R4型圆柱状拉伸试样,
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