金屬材料在靜拉伸載荷下的力學(xué)性能-展示頁(yè)
2025-05-14 22:31本頁(yè)面
【正文】 無加工硬化 冷拔鋼絲 真實(shí)應(yīng)力 應(yīng)變曲線 24dFAFS???ldlde ???ll ldle0第二節(jié) 彈性變形 一、彈性變形的實(shí)質(zhì) 金屬材料彈性變形是其晶格中的原子自平衡位置產(chǎn)生可逆位移的反應(yīng)。 外力去除后不能恢復(fù)原狀的變形。第一章 金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能 靜載荷： 加載速率 變形速率 絕對(duì)變形速率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)試樣長(zhǎng)度的增長(zhǎng)率。 dtd、 ?? ?.:1 應(yīng)力增長(zhǎng)率 在 5~10MPa/s. 1mm/s， 5mm/S dtdlV ?在 104~102/s， 相對(duì)變形速率：應(yīng)變速率 dtd?? ?.提高上述性能指標(biāo)的方向和途徑 物理概念與實(shí)用意義 彈性變形、塑性變形及斷裂的基本規(guī)律和原理 性能指標(biāo)的影響因素 主要內(nèi)容 : 測(cè)出最基本的力學(xué)性能指標(biāo)： 屈服強(qiáng)度、 抗拉強(qiáng)度、 斷后伸長(zhǎng)率 彈性模量 揭示三種失效方式： 過量彈性變形、 塑性變形 斷裂 一、拉伸試驗(yàn) （附錄 A： GB/T2282022：金屬材料室溫拉伸試驗(yàn) GB/T22887 ） 標(biāo)準(zhǔn)比例試樣：圓形試樣 L0=5d0或 L0=10d0 第一節(jié) 拉伸力 –伸長(zhǎng)曲線和應(yīng)力應(yīng)變曲線 拉伸實(shí)驗(yàn) 動(dòng)畫 oe :彈性變形 e點(diǎn)后 :塑性變形 力去除后能恢復(fù)原狀的變形。 ek ： 彈 塑性變形階段 e點(diǎn)后平臺(tái)： 屈服 外力不增加或是上下波動(dòng)而試樣繼續(xù)產(chǎn)生塑性變形而伸長(zhǎng)的現(xiàn)象。 雙原子模型： F=A/r2A(r0)2/r4 Fmax:在彈性狀態(tài)下的斷裂載荷 F F r 二、彈性模量 胡克定律： 單向拉伸時(shí) 切變模量 G =τ /γ 對(duì)金屬 υ 值約為 （或 1/3） 泊松比： υ = —ε X/ε Z )1(2 vEG??拉伸楊氏模量： E = σ /ε E?? ?)]([1)]([1)]([1213313223211?????????????????????vEvEvE廣義胡克定律物理意義： 產(chǎn)生單位應(yīng)變 所需的 應(yīng)力 技術(shù)意義： E， G稱為 材料的剛度 表征材料對(duì)彈性變形的抗力 E?? ?相同的 σ 下 :E↑ ε↓ 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 表 11幾種金屬材料在常溫下的彈性模量 合金化（加入某種金屬） 對(duì) E影響很小 首先決定于結(jié)合鍵： 應(yīng)力和應(yīng)變的關(guān)系實(shí)質(zhì)是 原子間作用力和原力間距的關(guān)系 . 共價(jià)鍵結(jié)合的材料彈性模量最高 SiC， Si3N4陶瓷材料有很高的彈性模量。 彈性模量是和材料的熔點(diǎn)成正比的 彈性模量 取決于原子本性和晶格類型 與原子序數(shù)有周期性關(guān)系 E=K/γ m K， m1特征常數(shù) γ原子半徑 γ↑E↓ 單晶體金屬?gòu)椥愿飨虍愋? 多晶體金屬?gòu)椥詡胃飨蛲? 金屬材料的彈性模量 是組織不敏感 的力學(xué)性能指標(biāo)： 合金化（加入某種金屬） 對(duì)其影響很小 熱處理對(duì) E影響不明顯 冷塑性變形對(duì) E影響不大 E↓ 4~6% 殘余應(yīng)力 溫度 T： E↓ （ 3%~5%/100） 加載速度 對(duì) E影響不大 三、彈性極限和比例極限 彈性極限 σe 材料只發(fā)生彈性變形所能承受的最大應(yīng)力 應(yīng)用：不允許產(chǎn)生微量塑性變形的機(jī)件 比例極限 σp 材料所受應(yīng)力與應(yīng)變成正比關(guān)系的最大應(yīng)力 應(yīng)用：應(yīng)力與應(yīng)變嚴(yán)格的直線關(guān)系的機(jī)件 注意： 多晶體材料，各晶粒變形不同時(shí)，很難測(cè)出準(zhǔn)確和唯一的 σe 和σp 用規(guī)定的微量塑性變形 (殘余伸長(zhǎng) )所需的應(yīng)力來表征。 儀表彈簧 因要求無磁性，鈹青銅，磷青銅等軟彈簧材料。 彈性比能 應(yīng)變比能 應(yīng)力 應(yīng)變曲線下彈性范圍所吸收的變形功 =σ e2/2E σe↑E↓ 理想的彈簧材料要求有高的彈性比功 表 12彈簧材料的彈性比功 材料 E/MPa σ e/MPa a e/ 高碳彈簧鋼 210000 965 () 65Mn 202200 1380 55Si2Mn 1480 50CrVA 1420 不銹鋼 (冷軋 ) 1000 鈹青銅 120220 588 磷青銅 101000 450 五 :彈性不完善性 (一 )、 滯彈性 (彈性后效 ) 0 t ? ?1 0 t e e1 e2 0 t e e1 e2 ?e1 ?e2 在彈性范圍內(nèi)快速加載或卸載后，隨時(shí)間 延長(zhǎng)而產(chǎn)生附加彈性應(yīng)變的現(xiàn)象， 滯彈性 卸載時(shí)應(yīng)變落后于應(yīng)力的現(xiàn)象，叫 反彈性后效 加載時(shí)應(yīng)變落后于應(yīng)力的現(xiàn)象，叫 正彈性后效 原因：點(diǎn)缺陷的運(yùn)動(dòng)有關(guān) 組織越不均勻，溫度越高，切應(yīng)力越大； 彈性后效越明顯。 （二）彈性滯后環(huán)和循環(huán)韌性 彈性滯后環(huán)：金屬的內(nèi)耗 循環(huán)韌性：金屬在交變載荷作用下吸收不可逆變形功的能力 消振性： （ 循環(huán)韌性） 吸收不可逆變形功的能力 ? 0 e 表 13 一些金屬材料的比循環(huán)韌性 材料 在不同應(yīng)力水平下的比循環(huán)韌性 碳鋼 (WC=%) 鎳鉻淬火回火鋼 1Cr13不銹鋼 188不銹鋼 灰鑄鐵 黃銅 (三 )包申格效應(yīng) 產(chǎn)生了少量塑性變形的材料 ， 再同向加載規(guī)定殘余伸長(zhǎng)應(yīng)力升高；反向加載 規(guī)定殘余伸長(zhǎng)應(yīng)力 降低的現(xiàn)象 。 包申格效應(yīng)變 原因：位錯(cuò)支運(yùn)動(dòng)阻力發(fā)生變化。當(dāng) φ +λ
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