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    鋼材材料性能知識大匯總

    發布時間 : 2019-01-30 09:37:01      訪問量 : 1808次

    1、  關于拉伸力-伸長曲線和應力-應變曲線的問題

    低碳鋼的應力-應變曲線

    a、拉伸過程的變形:

    彈性變形,屈服變形,加工硬化(均勻塑性變形),不均勻集中塑性變形。

    b、相關公式:

    工程應力 σ=F/A0 ;工程應變ε=ΔL/L0;比例極限σP;彈性極限σε;屈服點σS;抗拉強度σb;斷裂強度σk

    真應變 e=ln(L/L0)=ln(1+ε) ;真應力 s=σ(1+ε)= σ*eε 指數e為真應變。

    c、相關理論:

    真應變總是小于工程應變,且變形量越大,二者差距越大;真應力大于工程應力。彈性變形階段,真應力—真應變曲線和應力—應變曲線基本吻合;塑性變形階段兩者出線顯著差異。

    2、關于彈性變形的問題

    a、相關概念

    彈性:表征材料彈性變形的能力

    剛度:表征材料彈性變形的抗力

    彈性模量:反映彈性變形應力和應變關系的常數, E=σ/ε ;工程上也稱剛度,表征材料對彈性變形的抗力。

    彈性比功:稱彈性比能或應變比能,是材料在彈性變形過程中吸收變形功的能力,評價材料彈性的好壞。

    包申格效應:金屬材料經預先加載產生少量塑性變形,再同向加載,規定殘余伸長應力增加;反向加載,規定殘余伸長應力降低的現象。

    滯彈性:(彈性后效)是指材料在快速加載或卸載后,隨時間的延長而產生的附加彈性應變的性能。

    彈性滯后環:非理想彈性的情況下,由于應力和應變不同步,使加載線與卸載線不重合而形成一封閉回線。

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    金屬材料在交變載荷作用下吸收不可逆變形功的能力,稱為金屬的循環韌性,也叫內耗

    b、相關理論:

    彈性變形都是可逆的。

    理想彈性變形具有單值性、可逆性,瞬時性。但由于實際金屬為多晶體并存在各種缺陷,彈性變形時,并不是完整的。

    彈性變形本質是構成材料的原子或離子或分子自平衡位置產生可逆變形的反映單晶體和多晶體金屬的彈性模量,主要取決于金屬原子本性和晶體類型。

    包申格效應;滯彈性;偽彈性;粘彈性。

    包申格效應消除方法:預先大塑性變形,回復或再結晶溫度下退火。

    循環韌性表示材料的消震能力。

    3、關于塑形變形的問題

    a、相關概念

    滑移:滑移系越多,塑性越好;滑移系不是唯一因素(晶格阻力等因素);滑移面——受溫度、成分和變形的影響;滑移方向——比較穩定

    孿生:fccbcchcp都能以孿生產生塑性變形;一般在低溫、高速條件下發生;變形量小,調整滑移面的方向。

    屈服現象:退火、正火、調質的中、低碳鋼和低合金鋼比較常見,分為不連續屈服和連續屈服;

    屈服點:材料在拉伸屈服時對應的應力值,σs

    上屈服點:試樣發生屈服而力首次下降前的最大應力值,σsu

    下屈服點:試樣屈服階段中最小應力,σsl

    屈服平臺(屈服齒):屈服伸長對應的水平線段或者曲折線段;

    呂德斯帶:不均勻變形;對于沖壓件,不容許出現,防止產生褶皺。

    屈服強度:表征材料對微量塑性變形的抗力

    連續屈服曲線的屈服強度:用規定微量塑性伸長應力表征材料對微量塑性變形的抗力

    1)規定非比例伸長應力σp

    2)規定殘余伸長應力σr:試樣卸除拉伸力后,其標距部分的殘余伸長達到規定的原始標距百分比時的應力;殘余伸長的百分比為0.2%時,記為σr0.2

    3)規定總伸長應力σt:試樣標距部分的總伸長(彈性伸長加塑性伸長)達到規定的原始標距百分比時的應力。

    晶格阻力(派納力);位錯交互作用阻力

    Hollomon公式: S=Ken S為真應力,e為真應變;n—硬化指數0.1~0.5n=1,完全理想彈性體,n=0,沒有硬化能力;K——硬化系數

    縮頸是:韌性金屬材料在拉伸試驗時變形集中于局部區域的特殊現象。

    抗拉強度:韌性金屬試樣拉斷過程中最大試驗力所對應的應力。代表金屬材料所能承受的最大拉伸應力,表征金屬材料對最大均勻塑性變形的抗力。與應變硬化指數和應變硬化系數有關。等于最大拉應力比上原始橫截面積。

    塑性是指金屬材料斷裂前發生不可逆永久(塑性)變形的能力。

    b、相關理論

    常見的塑性變形方式:滑移,孿生,晶界的滑動,擴散性蠕變。

    塑性變形的特點:各晶粒變形的不同時性和不均勻性(取向不同;各晶粒力學性能的差異);各晶粒變形的相互協調性(金屬是一個連續的整體,多系滑移;Von Mises 至少5個獨立的滑移系)。

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    硬化指數的測定:①試驗方法;②作圖法lgS=lgK+nlge

    硬化指數的影響因素:與層錯能有關,層錯能下降,硬化指數升高;對金屬材料的冷熱變形也十分敏感;與應變硬化速率并不相等。縮頸的判據(失穩臨界條件)拉伸失穩或縮頸的判據應為dF=0

    兩個塑性指標:斷后伸長率δ=(L1-L0)/LO*100%

    斷后收縮率:ψ=(A0-A1)/A0*100%

    ψ>δ,形成為縮頸

    ψ=δ或ψ<δ,不形成縮頸

    4、關于金屬的韌度斷裂問題

    a、相關概念

    韌性:斷裂前吸收塑性變形功和斷裂功的能力

    韌度:單位體積材料斷裂前所吸收的功

    韌性斷裂:裂紋緩慢擴展過程中消耗能量;斷裂最先發生在纖維區,然后快速擴展形成放射最后斷裂形成剪切唇,放射區在裂紋快速擴展過程中形成,一般放射區匯聚方向指向裂紋源。

    脆性斷裂:基本不產生塑性變形,危害性大。低應力脆斷,工作應力很低,一般低于屈服極限;脆斷裂紋總是從內部的宏觀缺陷處開始;溫度降低,應變速度增加,脆斷傾向增加。

    穿晶斷裂:裂紋穿過晶內,可以是韌性斷裂,也可以是脆性斷裂,斷口明亮。

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