【正文】 四、應(yīng)變強(qiáng)化 （形變強(qiáng)化，加工硬化） （ 1）應(yīng)變硬化和塑性變形適當(dāng)配合，可使金屬進(jìn)行均勻塑性變形。 （ 2）應(yīng)變硬化機(jī)理 41 應(yīng)變硬化指數(shù) 真實(shí)應(yīng)力 應(yīng)變曲線上，均勻塑性變形階段，應(yīng)力與應(yīng)變之間符合 Hollomon關(guān)系式： S=ken n— 應(yīng)變硬化指數(shù)； k— 硬化系數(shù) 應(yīng)變硬化指數(shù) ：反映金屬材料抵抗繼續(xù)塑性變形的能力。 B點(diǎn)是最大力點(diǎn)，也是局部塑性變形開始點(diǎn)，亦稱 拉伸失穩(wěn)點(diǎn)或塑性失穩(wěn)點(diǎn) 。為了繼續(xù)變形，就必須提高軸向應(yīng)力，因此縮頸處的真實(shí)應(yīng)力高于單向受力下的軸向真實(shí)應(yīng)力，并且隨著頸部進(jìn)一步變細(xì)，真實(shí)應(yīng)力還要不斷增加。 如： σb=1/3HBW, σb=2σ1 b?b?b?b? 1??48 六、塑性 塑性與塑性指標(biāo) 塑性：金屬材料斷裂前發(fā)生塑性變形的能力。 %100A AA010 ????0A1A塑性指標(biāo)的選用原則： 單一拉伸條件下工作的長形零件：用 δ或 δgt，因?yàn)楫a(chǎn)生縮頸 時(shí)局部區(qū)域的塑變量對總伸長無影響。 TbU ??? 1 ()2T S bU ? ? ???或 計(jì)算公式： 52 167。 剪切唇：切斷。 沿晶斷裂，裂紋沿晶擴(kuò)展，多數(shù)是脆性斷裂。 位錯(cuò)塞積理論 位錯(cuò)塞積頭處應(yīng)力集中，超過材料的理論斷裂強(qiáng)度而形成裂紋。 解離臺階的方式：解理裂紋與螺 位錯(cuò)相交形成；通過二次解理 成撕裂形成。是解理斷裂的變種。 ???? xS i nm2????? xxS i n 22 ?∵ 位移很小 , ∴ 67 a0— 原子間平衡距離， ?????? mNm dxxS i nU ?? ? 2200形成單位裂紋表面的功為： 此功應(yīng)等于表面能的 2倍，即： γ— 表面能 鐵： σm≈E/ ，實(shí)際金屬材料： σm=E/10~1000 0axEE ?? ??02 aEm ??? ?可得： 結(jié)合虎克定律： 210)( aEm ?? ?所以： ???? ms ?268 格雷菲斯裂紋理論（ 1921年） （ 1）出發(fā)點(diǎn) 材料中已存在裂紋；局部應(yīng)力集 中；裂紋擴(kuò)展（增加新的表面）， 系統(tǒng)的彈性 （ 2）格雷菲斯模型 a）單位厚度、無限寬薄板，僅施 加一拉應(yīng)力（平面應(yīng)力）。 65 66 完整晶體，原子間作用力與原子間位移關(guān)系式為： 五、斷裂強(qiáng)度 理論斷裂強(qiáng)度 理論斷裂強(qiáng)度：外加正應(yīng)力作用下，將晶體的兩個(gè)原子面沿垂直于 外力方向拉斷所需的應(yīng)力。 62 （ 3）準(zhǔn)解理 由于晶體內(nèi)存在彌散硬 質(zhì)點(diǎn)，解理裂紋起源于晶 內(nèi)硬質(zhì)處點(diǎn)，形成從晶內(nèi) 某點(diǎn)發(fā)源的放射狀河流花 樣。沿兩個(gè)高度不同的平行解理面上擴(kuò)展的解理裂紋相交時(shí)形成。 解理斷裂總是脆性斷裂。一般是變形 75%為韌性斷裂。 斷口特征三要素：纖維區(qū)、放射區(qū)、剪切唇 纖維區(qū)：裂紋快速擴(kuò)展。 J/m2 靜力韌度：靜拉伸時(shí)，單位體積材料斷裂前所吸收的功。 式中 , —— 試樣原始橫截面積 。 ③ 的高低取決于屈服強(qiáng)度和應(yīng)變硬化指數(shù)。 45 根據(jù)塑性變形時(shí)體積不變條件，即 dV=0 因 V=AL， 故 AdL+LdA=0 亦即： ???????1ddeLdLAdASdSAdA ??（ 121） 聯(lián)立式 (120)和 (121)： 縮頸判據(jù) （ 122） 或 （ 123） ???? 1SddSdedSS?解得 : ???????1ddeLdLAdA46 縮頸一旦產(chǎn)生，拉伸試樣的單向應(yīng)力狀態(tài)就被破壞，在縮頸區(qū)出現(xiàn)三向應(yīng)力狀態(tài)。在 B點(diǎn)之后，由于應(yīng)變硬化跟不上塑性變形發(fā)展，使變形集中于試樣局部區(qū)域產(chǎn)生縮頸。 c）拋物線硬化階段：交滑移，或雙 交滑移刃型位錯(cuò)不能產(chǎn)生交滑移。 低碳鋼 幾種金屬的屈服強(qiáng)度與溫度的關(guān)系 （二）外因（溫度、應(yīng)變速率、應(yīng)力狀態(tài)） 38 應(yīng)變速率： 應(yīng)變速率增大， σs↑。 金屬材料一般是多晶體合金，往往具有多相組織，因此，討論影響屈服強(qiáng)度的因素，必須注意以下三點(diǎn)： ① 屈服變形是位錯(cuò)增殖和運(yùn)動的結(jié)果，凡影響位錯(cuò)增殖和運(yùn)動的各種因素必然要影響屈服強(qiáng)度； ② 實(shí)際金屬材料的力學(xué)行為是由許多晶粒綜合作用的結(jié)果，因此，要考慮晶界、相鄰晶粒的約束、材料的化學(xué)成分以及第二相的影響； ③ 各種外界因素通過影響位錯(cuò)運(yùn)動而影響屈服強(qiáng)度。 規(guī)定微量塑性伸長應(yīng)力 ：人為規(guī)定拉伸試樣標(biāo)距部分產(chǎn)生 一定的微量塑性伸長率時(shí)的應(yīng)力。 五個(gè)獨(dú)立的滑移系開動，才能確保產(chǎn)生任何方向不受約束的塑性變形。 27 （ 2）孿生 孿晶：外形對稱，好象由兩個(gè)相同晶體對接起來的晶體；內(nèi) 部原子排列呈鏡面對稱于結(jié)合面?！?δ” 伸長率，“ ψ” 斷面收縮 率。 用處： （ 1）包申格效應(yīng)對于承受應(yīng)變疲勞載荷作用的機(jī)件在應(yīng)變疲勞過程中，每一周期內(nèi)都產(chǎn)生微量塑性變形，在反向加載時(shí)，微量塑性變形抗力 (規(guī)定殘余伸長應(yīng)力 )降低，顯示循環(huán)軟化現(xiàn)象。 圖 17為 20號鋼包申格效應(yīng)的拉伸、壓縮應(yīng)力 應(yīng)變曲線，壓縮應(yīng)力應(yīng)變曲線和拉伸曲線畫在同一象限內(nèi)。 18 循環(huán)韌性 ⑴彈性滯后環(huán) 由于應(yīng)變滯后于應(yīng)力，使加載曲線與卸載曲線不重合而形成的閉合曲線，稱為彈性滯后環(huán)。 e?e?e? 用途：制造彈簧的材料，要求彈性比功大 17 五、滯彈性（彈性后效） 純彈性體的彈性變形只與載荷大小有關(guān)，而與加載方向和加載時(shí)間無關(guān)。 12 表 11幾種金屬材料在常溫下的彈性模量 金屬材料 E/105MPa 鐵 銅 鋁 鐵及低碳鋼 鑄鐵 ~ 低合金鋼 ~ 奧氏體不銹鋼 ~ 13 ⑴金屬原子的種類和晶體學(xué)特性； 非過渡族：原子半徑 ↑ 、 E↓ ； 過渡族：原子半徑 ↑ 、 E↑ ，且 E一般都較大。 特點(diǎn) ：單調(diào)、可逆、變形量小 (＜ ~%) 金屬的彈性性質(zhì)是金屬 原子間結(jié)合力抵抗外力的 宏觀表現(xiàn)。 彈性變形 167。