【正文】 ＜彎曲強(qiáng)度 81 應(yīng)變硬化 （形變強(qiáng)化） ?定義： ?在金屬整個變形過程中，當(dāng)外力超過屈服強(qiáng)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(jìn)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 。 ?塑性應(yīng)變是硬化的原因，而硬化則是塑性應(yīng)變的結(jié)果。 應(yīng)變硬化是位錯增殖、運動受阻所致。 82 應(yīng)變硬化 （形變強(qiáng)化） ?應(yīng)變硬化的作用： ?（ 1）應(yīng)變硬化可使金屬機(jī)件具有一定的抗偶然過載能力，保證機(jī)件安全。 ?（ 2）應(yīng)變硬化和塑性變形適當(dāng)配合可使金屬均勻塑性變形，保證冷變形工藝順利實施。 ?（ 3）可降低塑性，改善低碳鋼的切削加工性能。 83 縮 頸現(xiàn)象和抗拉強(qiáng)度 ?（一）定義 ?縮頸是韌性金屬材料在拉伸試驗時 變形集中于局部區(qū)域 的特殊現(xiàn)象，這是 應(yīng)變硬化（物理因素）與截面減?。◣缀我蛩兀?共同作用的結(jié)果。 ? 縮 頸 一旦產(chǎn)生，拉伸試樣原來所受的單向應(yīng)力狀態(tài)就被破壞，而在縮頸區(qū)出現(xiàn)三向應(yīng)力狀態(tài)。 84 塑性 ?（一）塑性與塑性指標(biāo) ?塑性定義： 指金屬材料斷裂前發(fā)生塑性變形（不可逆永久變形）的能力。 ?金屬材料斷裂前所產(chǎn)生的塑性變形由均勻塑性變形和集中塑性變形兩部分構(gòu)成。 試樣拉伸至縮頸前的塑性變形是 均勻塑性變形 ，縮頸后縮頸區(qū)的塑性變形是 集中塑性變形 。 ?金屬材料常用的塑性指標(biāo)為 斷后伸長率 和 斷面收縮率 。 ?斷后伸長率 是試樣拉斷后標(biāo)距的伸長與原始標(biāo)距的百分比，用 δ表示 ?式中： L0：試樣原始標(biāo)距長度； L1：試樣斷裂后的標(biāo)距長度。 85 %10 0001 ???LLL? 塑性 ?斷面收縮率 是試樣拉斷后，縮頸處橫截面積的最大縮減量與原始橫截面積的百分比，用符號 ψ表示 ?式中： A0：試樣原始橫截面積； A1：縮頸處最小橫截面積。 86 %100010 ???AAA? 塑性 87 塑性 ?（二）塑性的意義與影響因素 ?對機(jī)件來講，都要求材料具有一定的塑性，以防止機(jī)件偶然過載時產(chǎn)生突然破壞。 ?影響因素： （ 1）溶質(zhì)元素會降低鐵素體的塑性； （ 2）鋼的塑性受碳化物體積比以及形狀的影響； （ 3）細(xì)化顆?？墒共牧系乃苄栽黾?。 88 ? 斷裂的類型 ? 解理斷裂 ? 微孔聚集斷裂 第四節(jié) 金屬的斷裂 89 第四節(jié) 金屬的斷裂 ?斷裂 是工程材料的主要失效形式之一。工程結(jié)構(gòu)或機(jī)件的斷裂會造成重大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至人員傷亡。因此，如何提高材料的斷裂抗力，防止斷裂事故發(fā)生，一直是人們普遍關(guān)注的課題。在材料塑性變形過程中，也在產(chǎn)生微孔損傷。微孔的產(chǎn)生與發(fā)展，即損傷的累積，導(dǎo)致材料中微裂紋的形成與長大，即連續(xù)性的不斷喪失，這種損傷達(dá)到臨界狀態(tài)時，裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展，實現(xiàn)最終的斷裂?？梢哉f， 任何斷裂過程都是由裂紋形成和擴(kuò)展兩個過程組成的，而裂紋形成則是塑性變形的結(jié)果。 對斷裂的研究，主要關(guān)注的是斷裂過程的機(jī)理及其影響因素，其目的在于根據(jù)對斷裂過程的認(rèn)識制訂合理的措施，實現(xiàn)有效的斷裂控制。 90 斷裂 的 類型 ?磨損、腐蝕和斷裂是機(jī)件的三種主要失效形式，其中以斷裂的危害最大 。 ?在應(yīng)力 作用 下（有時 還兼有熱及介質(zhì)的共同 作用）， 金屬材料被分成兩個或幾個部分 ，稱為 完全 斷裂 ；內(nèi)部 存在裂紋，則為不完全斷裂 。 91 斷裂 的 類型 ?按斷裂前有無產(chǎn)生明顯的宏觀塑性變形 分類： ?（一）韌性 斷裂與脆性斷裂 ?韌性斷裂 ： 指金屬斷裂前產(chǎn)生明顯的宏觀塑性變形的斷裂，這種斷裂有一個緩慢的撕裂過程，在裂紋擴(kuò)展過程中不斷消耗能量。 ?韌性 斷裂的斷裂面一般 平行于最大切應(yīng)力并與主應(yīng)力 成 45176。 角 。用肉眼或放大鏡觀察時， 斷口呈 纖維 狀， 灰暗色 。纖維狀 是塑性變形 過程中微裂紋不斷 擴(kuò)展和 相互連接造成的，而灰暗色則是纖維斷口 表面對光反射 能力很弱所致。 92 斷裂 的 類型 ?中、低強(qiáng)度鋼的光滑圓柱試樣在室溫下的 靜拉伸斷裂是典型的韌性斷裂，其宏觀斷口呈 杯 錐形 ，由 纖維區(qū) 、 放射區(qū) 和 剪切唇 三個區(qū)域 組成（圖 117）， 即所謂的 斷口特征三要素 。這種斷口的形成過程如 圖 118所示。 93 斷裂 的 類型 ?這種 斷口的形成過程如 圖 118所示。 94 斷裂 的 類型 ?當(dāng)光滑圓柱拉伸試樣受 拉伸力作 用，在試驗力達(dá)到拉伸力 — 伸長曲線 最高點時 ，便在試樣局部區(qū)域產(chǎn)生縮頸，同時試樣的 應(yīng)力狀態(tài) 也由單向變?yōu)槿?，且中心軸向應(yīng)力最大。 在中心三向 拉應(yīng)力 作用下， 塑性變形難于 進(jìn)行 ，致使試樣中心部分的夾雜物或第二相 質(zhì)點本身 碎裂、或使夾雜物質(zhì)點與基體界面脫離 而形成 微孔。微孔不斷長大和聚合就形成顯微 裂紋 。 早期形成的顯微裂紋，其端部產(chǎn)生較大 塑性變形，且集中 于極窄的高 變形帶內(nèi)。這些剪切 變形 帶從 宏觀上看 大致與徑向 呈 50176。 ~60176。 角 。 新的 微孔就在變形帶內(nèi)成核、長大和聚合，當(dāng)其 與裂紋 連接時，裂紋便向前擴(kuò)展 了一段 距離。 這樣的 過程 重復(fù)進(jìn)行 就 形成鋸齒 形的纖維區(qū)。 纖維區(qū)所在平面（即 裂紋擴(kuò)展的宏觀 平面）垂直 于拉伸應(yīng)力 方向。 95 斷裂 的 類型 ?纖維區(qū)中裂紋擴(kuò)展的速率是很慢的，當(dāng)其達(dá)到臨界尺寸后就快速 擴(kuò)展而形成放射區(qū)。 放射區(qū)是 裂紋作 快速低能量 撕裂形成的。 放射區(qū)有放射線花樣特征。 放射線 平行于裂紋擴(kuò)展 方向而垂直 于裂紋前 瑞（每一瞬間）的 輪廓線，并 逆指向裂紋源 。 撕裂時 塑性變形量越大，則放射線越粗。 對于幾乎不產(chǎn)生塑性變形的極 脆材料，放射線 消失。溫度降低或材料強(qiáng)度增加，由于塑性降低，放射線由粗 交細(xì)乃至 消失 。 ?試樣 拉伸斷裂的最后階段形成杯狀或錐狀的 剪切唇。剪切唇表面光滑，與 拉伸 軸呈 45 176。 ， 是典型的切斷型斷裂。 96 斷裂 的 類型 ?韌性斷口的宏觀斷口同時具有上述三個區(qū)域，而脆性斷口纖維區(qū)很小，剪切唇幾乎沒有 。 ?一般說來，材料強(qiáng)度提高 ，塑性 降低，則放射區(qū)比例 增大；試樣 尺寸 加大，放射 區(qū)增大明顯，而纖維區(qū) 變化不大 。 97 斷裂 的類型 ?脆性斷裂 是突然發(fā)生的斷裂，斷裂前基本上不發(fā)生塑性變形，沒有明顯征兆，因而 危害性很大 。 脆性斷裂的斷裂面一般與正應(yīng)力垂直，斷口 平齊而光亮 ，常呈 放射狀或 結(jié)晶狀 。 板狀矩形拉伸試樣斷口中的人字紋花樣如圖119所示。 98 斷裂 的類型 ?人字紋花樣的放射方向也與裂紋擴(kuò)展方向平行，但其尖頂指向裂紋源。 實際多晶體金屬斷裂時主裂紋向前擴(kuò)展，其前沿可能形成一些次生裂紋，這些裂紋向后擴(kuò)展借低能量撕裂與主裂紋連接便形成人字紋。 99 斷裂 的類型 ?通常，脆斷前也產(chǎn)生微量塑性變形。 一般規(guī)定光滑拉伸試樣的斷面收縮率小于 5％者為脆性斷裂；反之，大于 5％者為韌性斷裂。 由