缺口作用簡介

在塑料制品中切槽、鉆孔、攻絲等加工時(shí)，對此部位施加應(yīng)力，容易引起應(yīng)力集中，造成破壞的現(xiàn)象。缺口作用影響的程度，稱為缺口敏感度=無缺口時(shí)強(qiáng)度/有缺口時(shí)強(qiáng)度。缺口敏感度隨塑料種類而異，也受溫度、缺口形狀、荷重速度的影響。試樣的屈服應(yīng)力比單向拉伸時(shí)的要高，即產(chǎn)生了所謂缺口“強(qiáng)化”現(xiàn)象，缺口使塑性材料得到“強(qiáng)化”。2100433B

只有少數(shù)工作零件才承受缺口試棒沖擊試驗(yàn)中所特有的那種強(qiáng)大的沖擊條件。另外，截面尺寸也影響缺口的韌性值。根據(jù)這些理由，缺口韌性試驗(yàn)結(jié)果，不總是與工作條件有對應(yīng)關(guān)系，而且不能直接用于工程設(shè)計(jì)。只有在與特定的構(gòu)件，在特定的工作條件下有對應(yīng)關(guān)系時(shí)，缺口的韌性值才對設(shè)計(jì)有用。例如，許多機(jī)器的鋼零件，在極冷的條件下成功地轉(zhuǎn)動，并不需要對缺口的韌性值，或產(chǎn)生韌-脆轉(zhuǎn)變的溫度，作特殊的考慮。當(dāng)最大剪應(yīng)力接近于最大的主拉應(yīng)力時(shí)，如像在中等程度的應(yīng)變速度和溫度條件下做扭轉(zhuǎn)或簡單的拉伸試驗(yàn)?zāi)菢樱梢允褂棉D(zhuǎn)變溫度較高的鋼種。應(yīng)力集中和應(yīng)變率高以及工作溫度又低的地方，必須選用轉(zhuǎn)變溫度低的鋼種。

結(jié)構(gòu)鋼的缺口韌性隨溫度降低而減小。對低溫的工程結(jié)構(gòu)而言，鋼材低的缺口韌性是造成脆性斷裂的重要原因之一。對材料缺口韌性的規(guī)定在結(jié)構(gòu)脆斷防止和材料選擇中將是十分重要的。隨著各種液化氣體貯存設(shè)備（如低溫液氮裝置、液化氣體貯罐）的使用，對低溫用鋼缺口韌性規(guī)定更顯得迫切。而且，根據(jù)不同結(jié)構(gòu)的使用要求，合理規(guī)定缺口韌性也是值得研究的課題。

對材料韌性規(guī)定是應(yīng)該保證在工作應(yīng)力下不會由結(jié)構(gòu)中最大缺陷處開始發(fā)生脆性斷裂。各國對材料缺口韌性標(biāo)準(zhǔn)擬訂的依據(jù)亦略有不同。英、美、西德等國家以防止脆性斷裂開始為基礎(chǔ)提出了韌性規(guī)定；而日本焊接協(xié)會對鋼板的低溫韌性規(guī)定提出兩種要求：①防止脆性開裂，這是一般結(jié)構(gòu)所常采用的；②防止裂紋擴(kuò)展，這是特定條件下使用的。國外對鋼材缺口韌性規(guī)定，早期是按船舶、壓力容器等結(jié)構(gòu)相應(yīng)地制訂了標(biāo)準(zhǔn)，有的目前仍在使用。 2100433B

缺口斷裂韌性簡稱為缺口韌性，最常見的有沖擊韌性。缺口韌性是材料具有缺口時(shí)，塑性變形和斷裂全過程吸收能量的能力，它是強(qiáng)度和塑性的綜合表現(xiàn)。因此，在特定條件下，能量、強(qiáng)度和塑性都可用來表示韌性。斷口形貌反映斷裂結(jié)果，也可用來表示韌性。溫度和應(yīng)變速度都是影響韌性的重要因素，而溫度是易于控制的，因而也可用脆性轉(zhuǎn)變溫度來表示韌性?，F(xiàn)在分述如下：

1）能量——很明顯，能量是韌性的參量。不過，要注意是什么缺口韌性試驗(yàn)的能量，是否考慮了韌帶面積。例如夏氏V型沖擊值是C_V，而梅氏沖擊值卻用a_K表示，前者未除以韌帶面積，而后者則已經(jīng)除以韌帶面積了。

2）強(qiáng)度——進(jìn)行缺口拉伸試驗(yàn)時(shí)，一般用缺口強(qiáng)度σ_NF及缺口強(qiáng)度比NSR來表示缺口韌性。NSR明確地表明了缺口導(dǎo)致的強(qiáng)化及脆化作用，σ_NF則表明了多向應(yīng)力下斷裂的強(qiáng)度。

3）塑性——各類鋼材的單向拉伸的抗拉強(qiáng)度，從低強(qiáng)度的30公斤/毫米²到超高強(qiáng)度的210公斤/毫米²，相差約為7倍；而伸長率的變化范圍更廣，可從0.5%到50%，相差約為100倍。因此，可用多向應(yīng)力作用下的塑性來表示缺口韌性。因此，缺口試樣的伸長率同樣可用來反映缺口敏感性。

4）斷口形貌——脆性斷裂的斷口是結(jié)晶型，肉眼可以觀察到斷口上是發(fā)亮的顆粒晶面，很少塑性變形；韌性斷裂的斷口是纖維型，肉眼觀察到的是暗灰色絲狀斷口，有塑性變形。一般可用結(jié)晶面積的百分?jǐn)?shù)或纖維面積的百分?jǐn)?shù)（兩者之和為100%）來表示缺口韌性。通過斷口金相分析（光學(xué)的和電子的），既可將宏觀力學(xué)性能和微觀力學(xué)過程聯(lián)系起來，起到橋梁作用，也可提出新的微觀參量來表示韌性。

5）溫度——采用不同判據(jù)確定的脆性轉(zhuǎn)變溫度（θ₀），是一個(gè)重要的韌性參量。

最常用的判據(jù)是能量和斷口形貌。