【正文】 示材料應(yīng)變硬化使試樣承載能力增加，第二項(xiàng)為負(fù)值，表示試樣截面收縮使其承載能力下降。 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)。在三向應(yīng)力狀態(tài)下，材料的塑性變形較困難。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。 為了補(bǔ)償頸部徑向應(yīng)力、切向應(yīng)力對(duì)軸向應(yīng)力的影響，求得仍然是均勻軸向應(yīng)力狀態(tài)下的真實(shí)應(yīng)力，以得到真實(shí)的應(yīng)力 應(yīng)變曲線，必須對(duì)頸部應(yīng)力進(jìn)行修正。 39。 2(1 ) l n( 1 )2SSRaaR???修正公式： （ 3）縮頸頸部應(yīng)力修正 47 抗拉強(qiáng)度（ σb ） （ 1）定義： 韌性金屬試樣拉斷過程中最大試驗(yàn)力所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力。 （ 2）意義： ① 標(biāo)志塑性金屬材料的實(shí)際承載能力，但這種承載能力也僅限于光滑試樣單向拉伸的受載條件，且韌性材料的不能作為設(shè)計(jì)參數(shù)。 ② 就是脆性材料的斷裂強(qiáng)度，用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)，其許用應(yīng)力便以 σb為判據(jù)。 ③ 的高低取決于屈服強(qiáng)度和應(yīng)變硬化指數(shù)。 ④ 與布氏硬度 HB、疲勞極限 等之間有一定經(jīng)驗(yàn)關(guān)系 。 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。 (δ、 Ψ) (1)斷后伸長(zhǎng)率 (δ)：試樣拉斷后標(biāo)距的伸長(zhǎng)與原始標(biāo)距的百分比。 式中 , —— 試樣原始標(biāo)距長(zhǎng)度 。 —— 試樣斷裂后的標(biāo)距長(zhǎng)度。 比例試樣： L0=5d0（短）或 L0=10d0（長(zhǎng)） 由于大多數(shù)材料的集中塑性變形量大于均勻變形量，故 δ5δ10 。 最大力下的總伸長(zhǎng)與原始標(biāo)距的百分比 δgt，實(shí)際上是金屬材料拉伸時(shí)產(chǎn)生的最大均勻塑性變形（工程應(yīng)變量） ∵ eB=ln(1+δgt) δgt對(duì)于評(píng)定沖壓用板材的成型能力非常有用（ 根據(jù) eB可求出硬化指數(shù) n ) %1 0 0L LL001 ????0L1L49 根據(jù) Ψ與 δ的相對(duì)大小，可以判斷是否存在縮頸現(xiàn)象： Ψδ金屬拉伸時(shí)產(chǎn)生縮頸；反之，不產(chǎn)生 (2) 斷面收縮率 (ψ):試樣拉斷后，縮頸處橫截面積的最大縮減 量與原始橫截面積的百分比。 式中 , —— 試樣原始橫截面積 。 —— 縮頸處最小橫截面積。 %100A AA010 ????0A1A塑性指標(biāo)的選用原則： 單一拉伸條件下工作的長(zhǎng)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(duì)總伸長(zhǎng)無影響。 非長(zhǎng)形零件：用 Ψ，因?yàn)?Ψ反映了材料斷裂前的最大塑性變形 量，而 δ則不能顯示材料的最大塑性變形。 50 塑性的意義和影響因素 意義： a）安全，防止產(chǎn)生突然破壞； b）緩和應(yīng)力集中； c）軋制、擠壓等冷熱加工變形； 影響因素： （ a）細(xì)化晶粒，塑性 ↑ ； （ b）軟的第二相塑性 ↑ ； （ c）溫度提高，塑性 ↑ ； （ d）固溶、硬的第二相等，塑性 ↓ 。 塑性的綜合性能指標(biāo) σs/σb （屈強(qiáng)比） σs/σb ↓ ，材料的塑性 ↑ 。 σb/V （體積比強(qiáng)度） σb/V↑ ，減輕構(gòu)件的重量。 51 七、靜力韌度 韌性：材料斷裂前吸收塑性變形功和斷裂功的能力，或材料抵抗裂紋擴(kuò)展的能力。 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。 J/m3 靜力韌度對(duì)按屈服強(qiáng)度設(shè)計(jì)，有可能偶然過載的機(jī)件必須考慮。 TbU ??? 1 ()2T S bU ? ? ???或 計(jì)算公式： 52 167。 金屬的斷裂 斷裂：材料完全破斷為兩個(gè)部分以上的現(xiàn)象。（斷裂使材料失去完整性，是機(jī)件三大失效形式之一。） 斷裂不僅出現(xiàn)在高應(yīng)力和高應(yīng)變條件下，也發(fā)生在低應(yīng)力和無明顯塑性變形條件下。 一、斷裂的基本類型 根據(jù)斷裂前塑性變形大小分類：脆性斷裂；韌性斷裂 根據(jù)斷裂面的取向分類： 正斷；切斷 根據(jù)裂紋擴(kuò)展的途徑分類： 穿晶斷裂；沿晶斷 裂 根據(jù)斷裂機(jī)理分類： 解理斷裂，微孔聚集型斷裂；純剪切斷裂 53 54 二、斷裂及斷口特征 （一）韌性斷裂與脆性斷裂（宏觀） 1. 韌性斷裂 （ 1）斷裂特點(diǎn)：斷裂前產(chǎn)生明顯 宏觀塑性變形，過程緩慢； 斷裂面一般平行于最大切應(yīng)力， 并與主應(yīng)力成 45o角。 （ 2）斷口特征 斷口呈纖維狀，灰暗色。 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。 放射區(qū)：裂紋快速低能量撕裂，撕裂時(shí)塑性變形量大，放射線粗。 剪切唇：切斷。 （ 3）危害，不及脆性斷裂，斷裂前機(jī)件已變形失效。 55 脆性斷裂 （ 1）斷裂特點(diǎn) 斷裂前基本不發(fā)生塑性變形，無明顯前兆； 斷口與正應(yīng)力垂直。 （ 2）斷口特征 平齊光亮，常呈放射狀或結(jié)晶狀； 人字紋花樣的放射方向與裂紋擴(kuò)展方向平行。 材料的韌性與脆性行為會(huì)隨環(huán)境條件而改變。 例如： T↓↓ 、脆性 ↑ 。一般是變形 75%為韌性斷裂。 56 （二）穿晶斷裂與沿晶斷裂（微觀） 穿晶斷裂：裂紋穿過晶界，可以是韌性或脆性斷 裂，兩者有時(shí)可混合發(fā)生。 沿晶斷裂，裂紋沿晶擴(kuò)展，多數(shù)是脆性斷裂。 57 （三）純剪切斷裂、微孔聚集型斷裂和解理斷裂 (機(jī)理 ) （ 1）純剪切斷裂：金屬材料在切應(yīng)力作用下沿滑移面分離而