【正文】 eE（ 1） 彈性模量 E ?43 材料的彈性模量具有組織不敏感性！ （ 1） 彈性模量 E 44 懸臂梁撓度與彈性模量 聚苯乙烯 鋁 鋼 45 ? 對于拉伸曲線上有明顯的屈服平臺的材料，塑性變形硬化不連續(xù)，屈服平臺所對應(yīng)的應(yīng)力即為 屈服強度 ，記為 ss ss = Ps / A0 ? 對于拉伸曲線上沒有屈服平臺的材料，塑性變形硬化過程是連續(xù)的，此時 將屈服強度定義為產(chǎn)生 % 殘余伸長時的應(yīng)力 ，記為 σ ss = σ = / A0 （ 2）屈服強度 46 （ 2）屈服強度 47 ?小塑性變形抗力指標 （ 2）屈服強度 48 抗拉強度 sb： ?定義為試件斷裂前所能承受的最大工程應(yīng)力，以前稱為強度極限。試驗時測出斷裂點的截荷Pf，試件的最小截面積 Af，則斷裂時的平均真應(yīng)力，即平均斷裂強度值， σ f表示如下 σ f = Pf / Af ?大塑性變形抗拉指標 （ 4）真實斷裂強度 50 ?斷裂前不發(fā)生明顯塑性變形 —— 脆性 ? 玻璃、陶瓷、硬塑料 ? 高強度鋼 ?斷裂前發(fā)生明顯塑性變形 —— 韌性 ? 低強度鋼、銅、鋁、鉛 … 脆性與韌性 51 Brittle fracture Ductile fracture ?“脆性斷裂 ”所需的能量：分開原子＋新表面的表面能 ?“韌性斷裂 ”所需的能量：分開原子＋新表面的表面能 +塑性變形消耗的能量（遠大于前兩者之和） Brittle fracture Ductile fracture 脆性斷裂 韌性斷裂 52 應(yīng)變 應(yīng)變 應(yīng)力 應(yīng)力 塑性材料 脆性材料 玻璃、陶瓷 下面兩種材料強度相近，誰的韌性大？ 脆性與韌性 53 ? 彈性變形及其實質(zhì) ? 胡克定律 ? 彈性模量 ? 彈性比功 ? 滯彈性 ? 包申格（ Bauschinger）效應(yīng) 第二節(jié) 彈性變形 54 ? 金屬彈性變形是一種可逆變形（卸載后可以恢復(fù)變形前形狀的變形）； ? 彈性變形微觀解釋：變形的實質(zhì) —— 雙原子模型 彈性 變形及其實質(zhì) 55 ? 圖 14中，在沒有外加載荷作用時，金屬中的原子 N N2在其平衡位置附近產(chǎn)生振動。引力與斥力都是原子間距的函數(shù)。合力曲線 3在原子平衡位置處為零。原子的位移總和在宏觀上就表現(xiàn)為變形。這就是彈性變形的 可逆性 。這是因為原子彈性位移量只相當于原子間距的幾分之一，所以彈性變形量小于 1％。 ε E：彈性模量 ? 剪切和扭轉(zhuǎn) ? η = G ?這個定義對金屬來講是沒有任何意義的，這是因為金屬材料所能產(chǎn)生的彈性變形量是很小的。 ?機器零件或構(gòu)件的剛度與材料剛度不同 ，前者除與材料剛度有關(guān)外，尚與其截面形狀和尺寸以及載荷作用的方式有關(guān)。一些機件或構(gòu)件在選材或設(shè)計時常要用到它。 溫度、加載速率等外在因素對其影響也不大。 一般用金屬開始塑性變形前單位體積吸收的最大彈性變形功表示 。 彈性比功 61 ?彈性極限表示材料對微量塑性變形的抗力，是對組織敏感的力學性能指標。由于彈件模量是組織不敏感性能，因此， 對于一般金屬材料，只有用提高彈性極限的方法才能提高彈性比功。但實際上，如上所述， 彈性變形時加載線與卸載線并不重合，應(yīng)變落后于應(yīng)力 ，存在著彈性后效、彈性滯后、包申格效應(yīng)等。 滯彈性 63 ?把一定大小的應(yīng)力驟然加到多晶體試樣上，試樣立即產(chǎn)生的彈性應(yīng)變僅是該應(yīng)力所應(yīng)該引起的總應(yīng)變 (OH)中的一部分(Oa)，其余部分的應(yīng)變 (aH)是在保持該應(yīng)力大小不變的條件下逐漸產(chǎn)生的，此現(xiàn)象稱為 正彈性后效 。 ?工程上通常所說的彈性后效就是指的這種反彈性后效。 ?在彈性范圍內(nèi)快速加載或卸載后，隨著時間延長產(chǎn)生的附加彈性應(yīng)變的現(xiàn)象，稱為 滯彈性 。 ? 意義： ? 循環(huán)韌性越高，機件依靠自身的消振能力越好，所以高循環(huán)韌性對于降低機器的噪聲，抑制高速機械的振動，防止共振導(dǎo)致疲勞斷裂意義重大。曲線 1為初始拉伸，ζe=240MPa；曲線 2為初始壓縮， ζe=176MPa；如果將初始壓縮后的試樣卸載，再進行第二次壓縮，則 ζe=287MPa（曲線 3）；如果將初始壓縮后的試樣卸載，再進行第二次拉伸，則ζe=85MPa（曲線 4）。卸載后再同向加載，規(guī)定殘余伸長應(yīng)力 (彈性極限或屈服強度，下同 )增加；反向加載，規(guī)定殘余伸長應(yīng)力降低（特別是彈件極限在反向加載時幾乎降低到零）的現(xiàn)象，稱為 包申格效應(yīng) 。 包申格 （ Bauschinger）效應(yīng) 68 ?T10鋼淬火 350℃ 回火試樣，拉伸時屈服強度為 1130MPa，但如事先經(jīng)過預(yù)壓縮變形再拉伸時，其屈服強度就降至 880MPa。以免管子成型后強度損失。 包申格 （ Bauschinger）效應(yīng) 70 ?消除包申格效應(yīng)的方法： ?（ 1）預(yù)先進行較大的塑性變形； ?（ 2）在第二次反向受力前先使金屬材料于回復(fù)或再結(jié)晶溫度下退火，如鋼在 400~500℃ ，銅合金在 250~270℃ 退火。通常，滑移面是原子最密排的晶面，而滑移方向是原子最密排的方向。 ?（ 2）孿生 孿生也是金屬材料在切應(yīng)力作用下的一種塑性變形方式。 塑性變形 方式及特點 73 塑性變形 方式及特點 ?多晶體金屬中，每一晶?；谱冃蔚囊?guī)律與單晶體金屬相同。 ?金屬材料從彈性變形階段向塑性變形階段的過渡明顯，表明外力保持恒定時試樣仍繼續(xù)伸長，或者外力增加到一定數(shù)值時突然下降，然后外力幾乎不變時，試樣仍繼續(xù)伸長變形，這就是 屈服現(xiàn)象 。 75 影響 屈服強度的因素 ?（一）內(nèi)在因素 ?1. 金屬本身及晶格類型 ?一般多相合金的塑性變形主要沿基體相進行，這表明位錯主要分布在基體相中。 純金屬單晶體的屈服強度從理論上來說是使位錯開始運動的臨界切應(yīng)力，其值由位錯運動所受的各種阻力決定。不同的金屬及晶格類型，位錯運動所受的各種阻力并不相同。因而， 減小晶粒尺寸將增加位錯運動障礙的數(shù)目，減小晶粒內(nèi)位錯塞積群的長度，使屈服強度提高 （ 細晶強化 ）。 ?亞晶界的作用與晶界類似，也阻礙位錯運動。 ?通常，間隙固溶體的強化效果大于置換固溶體。 據(jù)此可將第二相質(zhì)點分為不可變形的 （如鋼中的碳化物與氮化物等） 和可變形的 （如時效鋁合金中 GP區(qū)的共格析出物 θ〃 相及粗大的碳化物等） 兩類 。 ?表征金屬微量塑性變形抗力的屈服強度是一個對成分、組織極為敏感的力學性能指標 ，受許多內(nèi)在因素的影響， 改變合金成分或熱處理工藝 都可使屈服強度產(chǎn)生明顯變化。 ?2. 應(yīng)變速率 ?因應(yīng)變速率增加而產(chǎn)生的強度提高效應(yīng)，稱為 應(yīng)變速率硬化 現(xiàn)象。 ?扭轉(zhuǎn)強度＜拉伸強度＜彎曲強度 81 應(yīng)變硬化 （形變強化） ?定義： ?在金屬整個變形過程中，當外力超過屈服強度之后，塑性變形并不是像屈服平臺那樣連續(xù)流變下去，而需要不斷增加外力才能繼續(xù)進行，這說明金屬有一種阻止繼續(xù)塑性變形的抗力，這種抗力就是 應(yīng)變硬化性能 。 應(yīng)變硬化是位錯增殖、運動受阻所致。