金屬材料在靜拉伸載荷下的力學(xué)性能(文件)
【正文】 用的。 純剪切斷裂： 在切應(yīng)力作用下沿滑移面分離而造成的滑移面分離斷裂。 三個區(qū)域的比例關(guān)系與材料韌斷性能和實驗條件有關(guān) 材料的硬度和強度很高，則放射區(qū)比例增大 低溫環(huán)境，試樣尺寸增大，放射區(qū)比例增大 脆性斷裂的宏觀斷口： 平齊 光亮 呈放射狀或結(jié)晶狀 裂紋擴展方向 板狀矩形試樣拉伸形成人字紋花樣 三、斷裂強度 （一）理論斷裂強度 τ τ τ m= G/2π G=1045 MPa 實際測得 τ 在 110 MPa 決定材料強度的最基本因素： 原子間結(jié)合力 理論切變強度： 在切應(yīng)力作用下，兩原子面作剛性滑移所需的理論切應(yīng)力 理論斷裂強度： 在正應(yīng)力作用下，將晶體的兩個原子面沿垂直于外力方向拉斷所需的應(yīng)力 理論斷裂強度： 理論斷裂強度即相當(dāng)于克服最大引力 σ m。 與解理的共同點 : 有小解理刻面、臺階及河流花樣等 四、微孔聚集斷裂機理和微觀斷口特征 （一）微孔聚集斷裂機理 斷裂過程：微孔形核、長大、聚合直到斷裂 形核方式：第二相（或夾雜物）質(zhì)點本身破碎或它們與基體界面脫離而成 在第二相處形核原因：位錯引起應(yīng)力集中；第二相與基體塑性變形不協(xié)調(diào)而產(chǎn)生分離 a e d b c 微孔形核長大模型 微孔長大和聚合模型 （二）微觀斷口特征 韌窩 20CrMo淬火高溫回火斷口微孔聚集型 (微孔多萌生于碳化物界面 ) 59黃銅斷口 等軸韌窩 拉長韌窩 撕裂韌窩 軸向 扭轉(zhuǎn) 拉彎聯(lián)合 韌窩的 形狀 取決于應(yīng)力狀態(tài) 軸向 扭轉(zhuǎn) (切應(yīng)力）拉彎聯(lián)合 塑性好，則韌窩大而深 韌窩的 大小和深淺 : 第二相密度高，間距小，則韌窩小 加工硬化能力強，則韌窩大而淺。 γ s實際由表面能和塑性變形功組成，稱有效表面能。 q ↑ 脆性 ↓ 。 位錯運動速率 ↑ 脆性 ↑ 。 合金元素： ↑ ky 、 σ i和 ↓ γ s → 脆性 ↑ ， 形成粗大的第二相，脆性 ↑ 三向拉伸 q =1/3， 拉伸 q =1，扭轉(zhuǎn) q =2， 。 ↓ d（細化晶粒） → 脆性 ↓ q，表示應(yīng)力狀態(tài)的系數(shù)， 滑移面 上切應(yīng)力與正應(yīng)力之比。細晶材料的韌性好。 各種因素對材料韌脆性的影響： ky， 釘扎常數(shù)。 G高，強度高。 nb r τ τ i σ fmax 斯特羅指出 如果塞積頭處的應(yīng)力集中不能為塑性變性所松馳，則塞積頭處的最大拉應(yīng)力 σfmax能夠等于理論斷裂強度形成裂紋 . nb r τ τ i σ fmax σ fmax=（ τ τ i ）（ d/2r） 1/2 τ –τ i:滑移面上的有效切應(yīng)力 σ m =(Eγ s /a0)1/2 τ f =τ i+ (2rEγ s /da0)1/2 若 r與 a0相當(dāng)， E=2G（ 1+υ ）代入得 τ f =τ i+ (4 G（ 1+υ ） Eγ s /d)1/2 裂紋擴展條件（柯垂耳） σ nb=2γ s nb r τ τ i σ c= 2γ sG/d（ τ τ i） （ τ s τ i） =kyd（ 1/2） σ c= 2γ s G /kyd（ 1/2） nb=d（ τ τ i） /G d（ 1/2） σ c= 2γ s G /ky d（ 1/2） σ s = σ i+ kyd（ 1/2） ef (二 )解理斷裂的微觀斷口特征 解理斷裂的基本微觀特征 (微觀斷口特征 ): 解理臺階、河流花樣、解理舌 河流花樣 解理臺階形成方式： 解理裂紋與螺旋位錯相交 二次解理或撕裂 河流花樣形成示意圖 河流通過傾斜晶界 河流通過扭轉(zhuǎn)晶界 重新形核 舌狀花樣及形成示意圖 （三）準(zhǔn)解理 原因 :細小的第二相 它是解理斷裂的變種 不同點 : 準(zhǔn)解理小刻面不是晶體學(xué)解理面 。微孔形成、長大、相連（聚合） 放射區(qū)：裂紋快速擴展形成。 八、靜力韌度 韌性： 抗抵裂紋擴展的能力。 六 抗拉強度 σ b 材料在拉伸過程中最大試驗力所對應(yīng)的應(yīng)力 . 脆性材料 ： 在材料不產(chǎn)生縮頸時抗拉強度代表斷裂抗力 . 塑性材料：代表產(chǎn)生最大均勻塑性變形抗力 它表示了材料在靜拉伸條件下的極限承載能力。 n=eb ???????? 10dlldlldlde?? ??1SddSs=ken ds/de=kne (n1) 在縮頸點 : ds/de=kneb (n1) ds/de=sb n=eb = kebn kne (n1)= kebn 金屬材料的應(yīng)變硬化指數(shù)等于最大真實均勻塑性應(yīng)變量時 ,縮頸便會產(chǎn)生。對于工作中的零件，要求材料有一定的加工硬化能力 . 2) 金屬的 加工硬化指數(shù)（能力） ，對冷加工成型工藝是很重要的。 開始塑性變形時 ,可動 ρ 小 ,要求 V大 要求 τ 大 塑性變形后 ρ ↑ 要求 V小 要 ↓ τ BCC: m′20, 屈服明顯 FCC: m′ 100~200， 屈服不明顯 ε = bρ V . V=（ τ /τ 0） m39。 V— 位錯運動平均速率 ρ —可動位錯密度 b— 柏氏矢量的模 τ —滑移面上的分切應(yīng)力 τ 0—位錯以單位速率運動所需的切應(yīng)力 m39。 作用：循環(huán)軟化，塑性變形抗力下降 反向成形 消除：回復(fù)或再結(jié)晶退火 較大的塑性變形 第三節(jié) 金屬材料的塑性變形 一、塑性變形 塑性變形的主要方式 滑移 和 孿生 滑移 :金屬材料在切
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