金屬材料在靜拉伸載荷下的力學(xué)性能

《金屬材料在靜拉伸載荷下的力學(xué)性能》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。

1、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.d?1、應(yīng)力增長(zhǎng)率:??在5~10MPa/s.dt2、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。dlV?1mm/s，5mm/Sdt相對(duì)變形速率：應(yīng)變速率.d???在10-4~10-2/s，dt揭示三種失效方式：過量彈性變形、塑性變形斷裂測(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)率彈性模量主要內(nèi)容: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)的影響因素提高上述性能指標(biāo)的方向和途徑第一節(jié)拉伸力–伸長(zhǎng)曲線和應(yīng)力應(yīng)變曲線一、拉伸試驗(yàn)（附錄A：GB/T228-2002：金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)GB/T228-

2、87）1、標(biāo)準(zhǔn)比例試樣：圓形試樣L0=5d0或L0=10d02、拉伸實(shí)驗(yàn)動(dòng)畫oe:彈性變形力去除后能恢復(fù)原狀的變形。e點(diǎn)后:塑性變形外力去除后不能恢復(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。cB:均勻塑性變形階段B:點(diǎn)后局部縮頸現(xiàn)象低碳鋼在拉伸力作用下的變形過程：1、彈性變形2、不均勻屈服塑性變形3、均勻塑性變形4、不均勻集中塑性變形5、斷裂二、工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線和真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線1、工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線拉伸曲線----應(yīng)力?應(yīng)變曲線工程應(yīng)力――載荷除以試件的原始截面積即得工程應(yīng)力，σ=F／A0工程應(yīng)變――伸長(zhǎng)量除以原始標(biāo)距

3、長(zhǎng)度即得工程應(yīng)變?chǔ)牛?Δl／l02、拉伸性能指標(biāo)1）σe彈性極限2）σs屈服強(qiáng)度3)σb抗拉強(qiáng)度4)σK斷裂強(qiáng)度5）δ伸長(zhǎng)率6）E彈性模量3、不同材料的拉伸曲線圖a圖b圖c圖d無加工硬化有明顯的屈服現(xiàn)象無屈服現(xiàn)象無明顯的塑性變形低碳鋼鋁合金、銅合金、淬火高碳鋼、鑄鐵冷拔鋼絲中碳合金鋼4、真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線FFS??A?2d4dlde?lldle??l0l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)。雙原子模型：FrFF=A/r2-A(r0)2/r4Fmax:在彈性狀態(tài)下的斷裂載荷二、彈性模量?廣義胡克定律??E1??[??v(???)]112

4、3E1??[??v(???)]2231E1E??[??v(???)]G?33122(1?v)E表征材料對(duì)彈性變形的抗力???E相同的σ下:E↑ε↓表1-1幾種金屬材料在常溫下的彈性模量金屬材料E/105MPa鐵2.17銅1.25鋁0.72鐵及低碳鋼2.0鑄鐵1.7-1.9低合金鋼2.0-2.1奧氏體不銹鋼1.9-2.0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.材料的彈性模量與原子間結(jié)合力和原子間距有關(guān).首先決定于結(jié)合鍵：共價(jià)鍵結(jié)合的材料彈性模量最高SiC，SiN陶瓷材料有很高的彈性模量。34金屬鍵有較強(qiáng)的鍵力其彈性模量適中金屬的原子間作用力取決于原子本性和晶格類型彈性模量取決于原子

5、本性和晶格類型例如鐵(鋼)的彈性模量為210GPa，是鋁(鋁合金)的三倍(E≈70GPa)，Al彈性模量是和材料的熔點(diǎn)成正比的鎢的彈性模量又是鐵的2倍，鐵是鋁的3倍。單晶體金屬?gòu)椥愿飨虍愋远嗑w金屬?gòu)椥詡胃飨蛲匀?、彈性極限和比例極限1、彈性極限σeσeep材料只發(fā)生彈性變形所能承受的最大應(yīng)力σp應(yīng)用：不允許產(chǎn)生微量塑性變形的機(jī)件2、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。σ↑E↓→a↑ee理想的彈簧材料要求有高的彈性比功成分與熱處

6、理對(duì)彈性極限影響大，對(duì)彈性模量影響不大。儀表彈簧因要求無磁性，鈹青銅，磷青銅等軟彈簧材料。表1-2彈簧材料的彈性比功材料E/MPaσe/MPaae/MJ.m-3高碳彈簧鋼2100009650.228(2.21)65Mn13804.76155Si2Mn14805.47620000050CrVA14205.041不銹鋼(冷軋)10002.5鈹青銅1200005881.44磷青銅1010004501.0五:彈性不完善性?ee?e11?e1e2e2e1?e20t0t0t?0e表1-3一些金屬材料的比循環(huán)韌性在不同應(yīng)力水平下的比循環(huán)韌性材料31.5MPa46.23MPa77.28MPa碳鋼(WC=0.

7、10%)2.282.784.16鎳鉻淬火回火鋼0.380.490.71Cr13不銹鋼8.08.08.018-8不銹鋼0.761.163.8灰鑄鐵28.040.0黃銅0.50.86(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。2′?130.124.048.50e17.2828.73包申格效應(yīng)變施密特(Schmid)定律滑移方向上的分切應(yīng)力為：稱為取