金属及合金塑性变形与断裂
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金属学与热办理总结一、金属的晶体构造要点内容:面心立方、体心立方金属晶体构造的配位数、致密度、原子半径,八面体、四周体空隙个数;晶向指数、晶面指数的标定;柏氏矢量具的特征、晶界具的特征。
基本内容:密排六方金属晶体构造的配位数、致密度、原子半径,密排场上原子的堆垛次序、晶胞、晶格、金属键的观点。
晶体的特色、晶体中的空间点阵。
晶格种类fcc(A1)bcc(A2)hcp(A3)空隙种类正四周体正八面体四周体扁八面体四周体正八面体空隙个数84126126原子半径2a3a a442r A空隙半径32a22a53a23a62a21a 444442r B晶胞:在晶格中选用一个能够完整反应晶格特色的最小的几何单元,用来剖析原子摆列的规律性,这个最小的几何单元称为晶胞。
金属键:失掉外层价电子的正离子与洋溢此间的自由电子的静电作用而联合起来,这类联合方式称为金属键。
位错:晶体中原子的摆列在必定范围内发生有规律错动的一种特别构造组态。
位错的柏氏矢量拥有的一些特征:①用位错的柏氏矢量能够判断位错的种类;②柏氏矢量的守恒性,即柏氏矢量与回路起点及回路程径没关;③位错的柏氏矢量个部分均同样。
刃型位错的柏氏矢量与位错线垂直;螺型平行;混淆型呈随意角度。
晶界拥有的一些特征:①晶界的能量较高,拥有自觉长大和使界面平直化,以减少晶界总面积的趋向;②原子在晶界上的扩散速度高于晶内,熔点较低;③相变时新相优先在晶界出形核;④晶界处易于发生杂质或溶质原子的富集或偏聚;⑤晶界易于腐化和氧化;⑥常温下晶界能够阻挡位错的运动,提升资料的强度。
二、纯金属的结晶要点内容:均匀形核时过冷度与临界晶核半径、临界形核功之间的关系;细化晶粒的方法,铸锭三晶区的形成体制。
基本内容:结晶过程、阻力、动力,过冷度、变质办理的观点。
铸锭的缺点;结晶的热力学条件和构造条件,非均匀形核的临界晶核半径、临界形核功。
相起伏:液态金属中,时聚时散,起伏不定,不停变化着的近程规则摆列的原子公司。
第六章 金属和合金的塑性变形和再结晶金属材料(包括纯金属和合金)在外力的作用下引起的形状和尺寸的改变称为变形。
去除外力,能够消失的变形,称弹性变形;永远残留的变形,称塑性变形。
工业生产上正是利用塑性变形对金属材料进行加工成型的,如锻造、轧制、拉拔、挤压、冲压等。
塑性变形不仅能改变工件的形状和尺寸,还会引起材料内部组织和结构的变化,从而使其性能发生变化。
以再结晶温度为界,金属材料的塑性变形大致可分为两类:冷塑性变形和热塑性变形,在生产上,通常称为冷加工和热加工。
经冷塑性变形的金属材料有储存能,自由能高,组织不稳定。
若升高温度,使原子获得足够的扩散能力,则变形组织会恢复到变形前的状态,这个恢复过程包括:回复、再结晶和晶粒长大三个阶段。
从金属材料的生产流程来看,一般是先进行热加工,然后才进行冷加工和再结晶退火。
但为了学习的方便,本章先讨论冷加工,再讨论再结晶和热加工。
§6.1 金属材料的变形特性一、 应力—应变曲线金属在外力作用下,一般可分为弹性变形、塑性变形、断裂三个阶段。
图6.1是低碳钢拉伸时的应力—应变曲线,这里的应力和应变可表示为:000,L L L L L A F ∆=-==εσ 公式中F 是拉力,00,L A 分别是试样的原始横截面积和原始长度。
从图中可以得到三个强度指标:弹性极限e σ,屈服强度s σ,抗拉强度b σ。
当拉应力小于弹性极限e σ时,金属只发生弹性变形,当拉应力大于弹性极限e σ,而小于屈服强度s σ时,金属除发生弹性变形外,还发生塑性变形,当拉应力大于抗拉强度b σ时,金属断裂。
理论上,弹性变形的终结就是塑性变形的开始,弹性极限和屈服强度应重合为一点,但由于它们不容易精确测定,所以在工程上规定:将残余应变量为0.005%时的应力值作为弹性极限,记为005.0σ,而将残余应变量为0.2%时的应力值作为条件屈服极限,记为2.0σ。
s σ和2.0σ都表示金属产生明显塑性变形时的应力。
第一章:单向静拉伸试验:是应用最广泛的力学性能试验方法之一。
1)可揭示材料在静载下的力学行为(三种失效形式):即:过量弹性变形、塑性变形、断裂。
2)可标定出材料最基本力学性能指标:如:屈服强度、抗拉强度、伸长率、断面收缩率等。
拉伸力-伸长曲线拉伸曲线:拉伸力F -绝对伸长△L 的关系曲线。
在拉伸力的作用下,退火低碳钢的变形过程四个阶段:1)弹性变形:O ~e2)不均匀屈服塑性变形:A ~C3)均匀塑性变形:C ~B4)不均匀集中塑性变形:B ~k5)最后发生断裂。
k ~第二章:弹性变形:当外力去除后,能恢复到原形状或尺寸的变形。
特点:可逆性、单值线性、同相位、变形量小本质:都是构成材料的原子(离子)或分子从平衡位置产生可逆位移的反映。
弹性模量E :是表征材料对弹性变形的抗力,工程称材料的刚度.E 值越大,在相同应力下产生的弹性变形就越小。
弹性模量是结构材料的重要力学性能指标之一。
影响因素:1、键合方式 2、原子结构 3、晶体结构 4、化学成分 5.微观组织 6.温度 弹性模量 E 与切变模量 G 关系:(其中: ν-泊松比。
)比例极限σp :是材料弹性变形按正比关系变化的最大应力,即拉伸应力一应变曲线上开始偏离直线时的应力值。
弹性极限:材料由弹性变形过渡到弹-塑性变形时的应力,当应力超过弹性极限σe 后,便开始产生塑性变形。
(比例极限σp 和弹性极限σe 与屈服强度的概念基本相同,都表示材料对微量塑性变形的抗力,影响因素也基本相同。
)弹性比功ae :(弹性比能、应变比能)表示材料在弹性变形过程中吸收弹性变形功的能力。
一般用材料开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。
物理意义:吸收弹性变形功的能力。
几何意义:应力σ -应变ε曲线上弹性阶段下的面积。
欲提高材料的弹性比功:提高σe ,或降低 E2E G ν=(1+)弹簧钢:含碳较高并添加Si 、Mn 等合金元素强化基体,经淬火+中温回火获得回火托氏体组织及冷变形强化,以提高其弹性极限,使弹性比功ae 和弹性提高。
金属材料受力后会弯曲或断裂金属材料是一类常见的工程材料,广泛应用于建筑、航空、汽车制造等领域。
在使用过程中,金属材料会承受各种外部力的作用,如拉力、压力、弯曲力等。
然而,这些力的作用会导致金属材料发生变形,甚至出现弯曲或断裂的情况。
本文将针对金属材料在受力后发生弯曲或断裂的原因以及相应的预防措施进行探讨。
首先,金属材料在受力后发生弯曲的原因有多种。
主要原因之一是金属材料的内部结构造成的。
金属材料的内部由晶粒组成,晶粒与晶粒之间通过晶界连接着。
当外力作用到金属材料上时,晶粒之间的晶界可能发生滑移或移位,导致材料整体发生塑性变形。
这种滑移和移位会导致材料内部产生应力集中区域,从而造成金属材料整体弯曲。
此外,金属材料的晶粒尺寸和材料的纯度也会影响金属材料的强度和塑性,进而影响材料在受力后的弯曲情况。
其次,金属材料在受力后出现断裂的原因也有多方面。
一方面,金属材料的强度不足可能导致断裂。
当外力作用到金属材料上超过材料的强度极限时,金属材料就会发生破裂。
此外,金属材料的内部存在缺陷也可能导致断裂。
缺陷包括气孔、夹杂物、裂纹等,这些缺陷会导致材料内部应力集中,从而引起断裂。
此外,金属材料的应力集中也可能导致断裂。
当外力作用到金属材料上时,如果材料表面存在缺口或切口等形状不良的部分,外力就会在这些部分产生应力集中,进而引发断裂。
对于金属材料在受力后弯曲或断裂的情况,我们应该采取相应的预防措施。
首先,正确选择金属材料是非常重要的。
对于不同场合的应用,需要选择适合强度和塑性的金属材料,以免在受力下出现过度弯曲或断裂。
其次,合理设计金属结构也是关键。
在设计过程中,应该避免金属结构出现应力集中的部位,适当增加支撑或加强结构刚度等方式来预防弯曲或断裂。
此外,采用适当的材料处理方法也能有效预防金属材料受力后弯曲或断裂。
比如,通过热处理可以改善金属材料的强度和塑性,进而提高金属材料的抗弯曲和抗断裂能力。
此外,加强金属材料的监测和检测也是重要的一环。