金属力学性能.
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金属材料的力学性能及其测试方法金属材料是广泛应用于各种机械、电子、汽车等领域中的材料。
其作为一种材料,具有许多优点,如高强度、高可塑性、热稳定性和化学稳定性等。
在应用中,金属材料的力学性能是十分重要的参数。
因此,本文主要介绍金属材料的力学性能及其测试方法,以期对相关领域的工作者有所帮助。
第一节:金属材料的力学性能金属材料的力学性能通常包括弹性模量、屈服强度、延伸率、断裂韧性和硬度等。
这里从简单到复杂介绍这些性能参数。
1. 弹性模量弹性模量是金属材料在弹性变形范围内受到应力作用时所表现的一种机械性质。
它的表达式为:E = σ / ε其中E为杨氏模量,单位为MPa;σ为所受应力,单位为MPa;ε为所受弹性应变,无量纲。
弹性模量是金属材料的一个重要指标,它可以衡量金属材料抵抗形变能力的大小。
对于不同的金属材料而言,其弹性模量不同。
2. 屈服强度屈服强度是金属材料在单向轴向拉伸状态下特定应变量时所表现出来的应力大小。
它是指材料能承受的最大应力,以使材料不发生塑性变形。
对于各种金属材料而言,其屈服强度不同。
3. 延伸率延伸率是一个指标,它可以衡量金属材料在受到拉伸应力时,其在一定程度内能够进行延伸的能力。
延伸率的计算公式如下:%EL = (L2 - L1) / L1 × 100%其中%EL表示材料的延伸率,L1和L2分别表示金属材料在断裂前和断裂后的长度,单位为毫米。
4. 断裂韧性断裂韧性是指金属材料在受到极限应力作用下未能抗下,而在断裂破裂时所表现出来的承受能力。
这个承受能力在物质的许多特性中是最为重要的指标之一。
金属材料的断裂韧性通常使用KIC值(裂纹扩展韧性指数)来表达。
5. 硬度硬度是材料抵抗硬物的能力。
一般来说,硬度越高的材料,则可以抵御更大的压力,并且更耐磨。
对于金属材料而言,其硬度主要有三种测试方法,分别是洛氏硬度试验、布氏硬度试验和维氏硬度试验。
第二节:金属材料的测试方法要测试金属材料的一些力学性能参数,需要运用不同的测试方法。
金属材料的力学性能金属材料的力学性能引言:金属材料是一类具有良好力学性能的材料,广泛应用于工业生产和日常生活中。
它们具有高强度、高刚度和良好的塑性变形能力,使其在结构工程中发挥重要作用。
本文将介绍金属材料的力学性能,包括强度、刚度、韧性和延展性等方面的特性。
一、强度强度是金属材料的抵抗外力破坏和变形的能力。
常见的强度指标有屈服强度、抗拉强度、抗压强度、剪切强度等。
屈服强度是指金属材料开始塑性变形时的应力值,抗拉强度是金属材料抗拉应力下发生断裂的能力,抗压强度是金属材料抗压应力下发生断裂的能力,剪切强度是金属材料发生滑移断裂的能力。
强度与金属材料内部的晶体结构密切相关,晶体间的结合力越强,金属材料的强度越高。
二、刚度刚度是指金属材料抵抗外力变形的能力,也称为弹性模量。
刚度与材料的原子结构相关,原子之间的键合越紧密,材料的刚度就越高。
刚度是测量金属材料在受力作用下的弹性恢复能力。
常见的刚度指标是杨氏模量和剪切模量,取决于金属材料中原子之间的键合性质和晶体结构。
三、韧性韧性是指金属材料在受力作用下能够吸收大量能量而不断裂的能力。
韧性是将金属材料弯曲、扭转或拉伸时的表现,具有良好的韧性的材料可以获得较大的塑性变形能力。
韧性材料能够在受到冲击或震动时,通过塑性变形来吸收能量,从而减少外界力量对结构的破坏。
韧性与金属材料内部晶粒的细化、晶界的加强以及材料中的组织缺陷等因素有关。
四、延展性延展性是指金属材料在外力作用下能够发生塑性变形,较大程度延长而不发生断裂的能力。
延展性与金属材料的晶粒形态及其排列方式密切相关,也与材料中晶界的运动有关。
延展性较好的材料可以用于制造需要大变形的构件,如容器、管道等。
延展性较差的材料容易发生局部失稳和断裂。
结论:综上所述,金属材料具有优异的力学性能,包括强度、刚度、韧性和延展性等方面的特点。
这些性能是由金属材料的晶体结构和内部组织决定的。
对于不同的应用需求,可以选择不同力学性能的金属材料来满足要求。
金属的力学性能有哪些金属材料的力学性能包括强度、屈服点、抗拉强度、延伸率、断面收缩率、硬度、冲击韧性等。
金属材料力学性能包括其中包括:弹性和刚度、强度、塑性、硬度、冲击韧度、断裂韧度及疲劳强度等,它们是衡量材料性能极其重要的指标。
1、强度:材料在外力(载荷)作用下,抵抗变形和断裂的能力。
材料单位面积受载荷称应力。
2、屈服点(6s):称屈服强度,指材料在拉抻过程中,材料所受应力达到某一临界值时,载荷不再增加变形却继续增加或产生0.2%L。
时应力值,单位用牛顿/毫米2(N/mm2)表示。
3、抗拉强度(6b)也叫强度极限指材料在拉断前承受最大应力值。
单位用牛顿/毫米2(N/mm2)表示。
如铝锂合金抗拉强度可达689.5MPa 4、延伸率(δ):材料在拉伸断裂后,总伸长与原始标距长度的百分比。
工程上常将δ≥5%的材料称为塑性材料,如常温静载的低碳钢、铝、铜等;而把δ≤5%的材料称为脆性材料,如常温静载下的铸铁、玻璃、陶瓷等。
5、断面收缩率(Ψ)材料在拉伸断裂后、断面最大缩小面积与原断面积百分比。
6、硬度:指材料抵抗其它更硬物压力其表面的能力,常用硬度按其范围测定分布氏硬度(HBS、HBW)和洛氏硬度(HRA、HRB、HRC)。
7、冲击韧性(Ak):材料抵抗冲击载荷的能力,单位为焦耳/厘米2(J/cm2)。
什么是金属材料金属材料是指具有光泽、延展性、容易导电、传热等性质的材料。
一般分为黑色金属和有色金属两种。
黑色金属包括铁、铬、锰等。
其中钢铁是基本的结构材料,称为“工业的骨骼”。
由于科学技术的进步,各种新型化学材料和新型非金属材料的广泛应用,使钢铁的代用品不断增多,对钢铁的需求量相对下降。
但迄今为止,钢铁在工业原材料构成中的主导地位还是难以取代的。
金属材料的力学性能指标金属材料是工程中常用的材料之一,其力学性能指标对于材料的选择和设计具有重要意义。
力学性能指标是评价金属材料力学性能的重要依据,主要包括强度、韧性、塑性、硬度等指标。
下面将对金属材料的力学性能指标进行详细介绍。
首先,强度是评价金属材料抵抗外部力量破坏能力的指标。
强度可以分为屈服强度、抗拉强度、抗压强度等。
其中,屈服强度是材料在受到外部力作用下开始产生塑性变形的应力值,抗拉强度是材料在拉伸状态下抵抗破坏的能力,抗压强度是材料在受到压缩力作用下抵抗破坏的能力。
强度指标直接影响着材料的承载能力和使用寿命。
其次,韧性是材料抵抗断裂的能力。
韧性指标包括冲击韧性、断裂韧性等。
冲击韧性是材料在受到冲击载荷作用下抵抗破坏的能力,断裂韧性是材料在受到静态载荷作用下抵抗破坏的能力。
韧性指标反映了材料在受到外部冲击或载荷作用下的抗破坏能力,对于金属材料的使用安全性具有重要意义。
再次,塑性是材料在受力作用下产生塑性变形的能力。
塑性指标包括伸长率、收缩率等。
伸长率是材料在拉伸破坏前的延展性能指标,收缩率是材料在受力破坏后的收缩性能指标。
塑性指标直接影响着金属材料的加工性能和成形性能,对于金属材料的加工工艺和成形工艺具有重要影响。
最后,硬度是材料抵抗划伤、压痕等表面破坏的能力。
硬度指标包括洛氏硬度、巴氏硬度等。
硬度指标反映了材料表面的硬度和耐磨性能,对于金属材料的耐磨性和使用寿命具有重要意义。
综上所述,金属材料的力学性能指标是评价材料性能的重要依据,强度、韧性、塑性、硬度等指标直接影响着材料的使用性能和工程应用。
在工程设计和材料选择中,需要根据具体的工程要求和使用环境,综合考虑各项力学性能指标,选择合适的金属材料,以确保工程的安全可靠性和经济性。
金属的力学性能及试验方法金属是指具有良好导电、导热性能,具有一定塑性和可锻性,通常为固态的元素或化合物。
在工业生产和建筑施工中,常常用到金属材料,因此了解金属的力学性能和试验方法非常重要。
本文将从金属的力学性能、力学试验和金属材料的应用等方面进行阐述。
1. 强度金属材料的强度是指抵抗外力破坏的能力,通常用抗拉、抗压、抗剪等强度来表示。
抗拉强度是指钢材在受到拉应力时发生的拉断应力最大值,抗压强度是指钢材在受到压应力时发生的压缩应力最大值,抗剪强度是指钢材在受到剪应力时发生的剪切应力最大值。
不同的金属材料的强度不同,可以通过力学测试来得到不同金属材料的强度值。
2. 塑性金属材料的塑性是指金属在受到外力作用下发生形变的能力。
通常用屈服点、延伸率和冷弯性能等来表示。
屈服点是指金属在受到拉应力时发生的弹性变形后,开始出现塑性变形的应力值。
延伸率是指金属在拉伸过程中能够完全拉开的长度与原长度之比,冷弯性能是指金属材料在冷弯时所能承受的最大应力值,一般来说,塑性强的金属材料能够承受更大的拉应力,延伸率也会更高,因此在一些需要有一定塑性和可锻性的场合,如汽车制造和机械制造等,常常使用具有良好塑性和可锻性的金属材料。
3. 硬度硬度是指金属材料抵抗刻擦的能力,即金属材料的表面极其内部能够承受的压力的大小。
硬度的测量有多种方法,如布氏硬度、Vickers硬度、洛氏硬度等。
不同的测量方法所得到的硬度值也不同。
1. 拉伸试验拉伸试验是最为常见的一种力学试验方法,用于测量金属材料的强度、塑性和弹性等力学性能。
试样用钳夹好,一头通过万能试验机的拉伸机械臂和传感器连接,另一头通过夹具固定。
在破断前,可以通过读数器和试验机的力值计算出试样在拉伸过程中出现的最大应力值。
2. 压缩试验压缩试验是测量金属材料抵抗压缩力的试验方法,试样一般为柱形。
试样被夹具夹紧,然后放入万能试验机的压缩机械臂下方进行压缩。
通过试验机内的传感器可以测量到试样在压缩过程中的应力值,以及当试样发生变形时所受到的最大压力值。
金属材料的力学性能
金属材料的力学性能是指材料在受到力的作用下的行为和性能。
常见的金属材料(如钢、铝、铜等)具有较高的强度和刚性,具有良好的塑性和延展性。
其主要的力学性能包括以下几个方面:
1. 强度:金属材料的强度是指材料在受到外力作用下抵抗变形和破坏的能力。
常见的强度指标有屈服强度、抗拉强度、抗压强度等。
2. 延展性:金属材料具有较好的延展性,即在受到外力作用下能够发生塑性变形。
延展性可以通过材料的延伸率、断面收缩率等指标来描述。
3. 韧性:金属材料的韧性是指材料能够在承受外力作用下吸收较大的能量而不发生断裂或破坏的能力。
韧性也可以通过断裂韧性、冲击韧性等指标来描述。
4. 硬度:金属材料的硬度是指材料抵抗局部变形和外界划
痕的能力。
硬度可以通过洛氏硬度、布氏硬度等进行测量。
5. 弹性模量:金属材料的弹性模量是指材料在受到外力后,能够恢复到原来形状的能力。
弹性模量可以描述材料的刚
度和变形的程度。
6. 疲劳性能:金属材料的疲劳性能是指材料在受到交替或
重复载荷下的疲劳寿命和抗疲劳性能。
疲劳性能可以通过
疲劳寿命、疲劳极限等指标来描述。
以上是金属材料的一些常见力学性能参数,不同的金属材
料在这些性能方面有所差异。
这些性能参数的好坏直接决
定了金属材料在工程实践中的应用范围和性能优势。
金属材料的力学性能金属材料是工程领域中常用的材料之一,其力学性能对于材料的使用和应用起着至关重要的作用。
力学性能是指材料在受力作用下所表现出的力学特性,包括强度、韧性、硬度、塑性等方面。
本文将对金属材料的力学性能进行详细介绍,以便读者对金属材料有更深入的了解。
首先,我们来谈谈金属材料的强度。
金属材料的强度是指其抵抗外部力量破坏的能力,通常用抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等指标来表示。
金属材料的强度与其内部晶体结构、晶界、位错等因素密切相关,不同的金属材料具有不同的强度特点。
其次,韧性是金属材料的另一个重要力学性能。
韧性是指材料在受到外部冲击或载荷作用下能够抵抗破坏的能力。
金属材料的韧性与其内部晶粒大小、晶界结构、断裂韧性等因素有关。
一般来说,细小的晶粒和均匀的晶界结构有利于提高金属材料的韧性。
此外,硬度也是金属材料的重要力学性能之一。
硬度是指材料抵抗局部变形和划伤的能力,通常用洛氏硬度、巴氏硬度等指标来表示。
金属材料的硬度与其晶粒大小、晶界结构、合金元素含量等因素密切相关,不同的金属材料具有不同的硬度特点。
最后,塑性是金属材料的另一个重要力学性能。
塑性是指材料在受力作用下发生变形的能力,通常用屈服强度、延伸率、收缩率等指标来表示。
金属材料的塑性与其晶粒大小、晶界结构、位错密度等因素有关,一般来说,细小的晶粒和均匀的晶界结构有利于提高金属材料的塑性。
综上所述,金属材料的力学性能包括强度、韧性、硬度、塑性等方面,这些力学性能对于金属材料的使用和应用具有重要的意义。
通过对金属材料力学性能的深入了解,可以更好地选择合适的金属材料,并对其进行合理的应用和设计,从而发挥其最大的效益。
希望本文对读者有所帮助,谢谢阅读!。
材料力学行为与性能材料常规力学性能指标材料在常温下的力学行为与性能▪屈服强度,抗拉强度▪疲劳强度,蠕变强度▪延伸率,R值,n值▪硬度,弹性模量▪冲击韧性▪断裂韧性▪各向异性▪冲压成型性第1章金属在单向静拉伸载荷下的力学性能§1.1 单向拉伸时的力学行为▪退火低碳钢在拉伸力作用下的变形过程可分为弹性变形、不均匀屈服塑性变形、均匀塑性变形、不均匀集中塑性变形四个阶段不同材料的应力应变曲线:1)退火低碳钢:2)多数塑性金属材料:§1.2 弹性变形▪ 一、弹性变形及其实质▪ 弹性变形:可逆变形,是金属晶格中原子自平衡位置产生可逆位移的反映 ▪ 弹性变形量较小(一般小于0.5~1%),相当于原子间距的几分之一。
二、虎克定律▪ 在弹性变形阶段,大多数金属的应力-应变之间符合虎克定律的正比关系,如 ▪ 拉伸时: ( E —弹性模量 )▪ 剪切时: ( G —切变模量 )三、弹性模量1、物理意义——表示材料在外载荷下抵抗弹性变形的能力▪ 工程上E 称做材料的刚度 ↑,则在相同应力下产生的弹性变形↓。
2、影响因素——主要取决于结合键的本性和原子间的结合力▪ 弹性模量和材料的熔点成正比,越是难熔的材料弹性模量也越高▪ 金属的弹性模量是一个组织不敏感的力学性能指标,合金化、热处理(显微组织)、冷塑性变形对E 值影响不大;而高分子和陶瓷材料的弹性模量则对结构与组织很敏感滞弹性的概念普通灰铸铁在拉伸时,其在弹性变形范围内应力和应变并不遵循直线AC 关系。
加载时沿着直线ABC ,储存的变形功为ABCE ;卸载时不是沿着原途径,而是沿着CDA 恢复原状,释放的弹性变形能为ADCE 。
这样在加载与卸载的循环中,试样储存的弹性能为ABCDA ,即图中阴影线面积▪ 1、定义:在弹性范围内快速加载或卸载后,随时间延长产生附加弹性应变的现象(即应变落后于应力现象)。
▪ 材料组织越不均匀,滞弹性倾向越大。
循环韧性/内耗——金属材料在交变载荷(振动) 下吸收不可逆变形功的能力(消振性)εσE =γτG =▪2、实际意义▪应用:减振(此时选用循环韧性较高的材料,如铸铁、高铬不锈钢)▪缺点:如在精密仪表中的弹簧、油压表或气压表的测力弹簧,要求弹簧薄膜的弹性变形能灵敏地反映出油压或气压的变化,因此不允许材料有显著的滞弹性。
六、包申格效应及其意义▪1、定义▪金属材料经过预先加载产生少量塑性变形(残余应变小于1~4%),卸载后再同向加载,规定残余伸长应力(弹性极限或屈服强度)增加;反向加载,规定残余伸长应力降低(特别是弹性极限在反向加载时几乎下降到零)的现象▪包申格效应是多晶体金属所具有的普遍现象(所有退火态和高温回火的金属与合金都有),它与金属材料中位错运动所受的阻力变化有关。
▪2、意义▪⑴对于承受疲劳载荷作用的机件寿命很重要;▪⑵工程上材料加工成型工艺需要考虑包辛格效应。
▪3、消除包申格效应的方法预先进行较大的塑性变形在第二次反向受力前进行退火§1.3 塑性变形▪一、屈服强度及其影响因素▪1、屈服强度▪⑴不连续屈服:有屈服平台(屈服齿)表示:σs σsl▪⑵连续屈服:拉伸时无明显屈服现象▪屈服强度用规定微量塑性伸长应力表征:▪1)规定非比例伸长应力(σp)σp0.01▪2)规定残余伸长应力(σr)σr0.2▪3)规定总伸长应力(σt)σt0.52、影响屈服强度的因素⑴内在因素:结合键、组织、结构、原子本性四大强化机制:沉淀强化和细晶强化是工业合金中提高材料屈服强度最常用的手段⑵外在因素:温度、应变速率、应力状态▪温度降低、应变速率增高,材料的屈服强度升高。
尤其是体心立方金属对温度和应变速率特别敏感,这导致了钢的低温脆化。
▪应力状态不同,屈服强度值也不同。
我们通常所说的材料的屈服强度一般是指在单向拉伸时的屈服强度。
3、屈服强度的工程意义▪ 传统的强度设计方法,对塑性材料,以屈服强度为标准,规定许用应力[σ]=σs/n ,安全系数n 一般取2或更大;对脆性材料,以抗拉强度为标准,规定许用应力[σ]=σb/n ,安全系数n 一般取6。
▪ 屈服判据(屈服条件)是机件开始塑性变形的强度设计准则▪ 需要注意的是,按照传统的强度设计方法,必然会导致片面追求材料的高屈服强度,但是随着材料屈服强度的提高,材料的抗脆断强度在降低,脆断危险性增加了。
二、加工硬化和真实应力-应变曲线▪ 1. 真实应力-应变曲线▪ 从试样开始屈服到发生颈缩,即均匀塑性变形阶段真实应力和应变的关系:▪ 式中n ——加工硬化指数▪ K ——硬化系数(强度系数),是真实应变等于 1.0时的真实应力▪ 2、加工硬化指数n 的实际意义▪ 反映了金属材料开始屈服以后抵抗继续塑性变形的能力,是表征材料应变硬化行为的性能指标。
它决定了材料开始发生颈缩时的最大应力。
▪ n 还决定了材料能够产生的最大均匀应变量,这一数值在冷加工成型工艺中是很重要的。
▪ 大多数金属材料n 在0.1~0.5之间,与层错能、冷热变形有关▪ 对于工作中的零件,材料的加工硬化能力是零件安全使用的可靠保证。
▪ 形变硬化是提高材料强度的重要手段。
三、颈缩条件和抗拉强度▪ 1.颈缩条件▪ 出现颈缩时正是相当于负荷-变形曲线上的最大载荷处,因此,应有dF=0 ▪ dF=d(S·A)=AdS+SdA=0 ▪ 即 -dA/A=dS/S又按体积不变定理有dL/L=-dA/A=de▪ 故有 d S /d e =S ▪ 颈缩的条件:▪ 当加工硬化速率等于该处的真应力时▪ 或当硬化指数等于最大真实均匀塑性应变量时n =eBnKe S▪ 2.抗拉强度▪ (1)定义:韧性金属试样拉断过程中最大试验力(F b )所对应的应力▪ σb 只代表金属材料所能承受的最大拉伸应力,表征金属材料对最大均匀塑性变形的抗力 ▪ (2)实际意义:▪ 1)标志韧性金属材料在静拉伸条件下的实际承载能力(但不作为设计参数) ▪ 2)对脆性材料即为断裂强度,用于产品设计时其许用应力以σb 为依据。
▪ 3)σb 的高低决定于屈服强度和应变硬化指数。
▪ 4)σb 与HB 、σ-1之间有一定关系:σb ≈1/3HB ,σ-1≈1/2σb (淬火回火钢)四、塑性▪ 1、塑性与塑性指标▪ 塑性——材料断裂前发生不可逆永久(塑性)变形的 能力 ▪ 塑性指标:断后伸长率δ(最大试验力下的总伸长率δ gt ) ▪ 断面收缩率ψ ▪ 2、塑性的实际意义▪ ⑴塑性指标是安全力学性能指标(对静载下工作的机件,要求材料具有一定塑性,以防偶然过载时突然破坏)▪ ⑵金属的成形加工(如轧制、挤压)和机器装配、修复工序要求一定塑性▪ ⑶金属材料的塑性常与强度性能有关:塑性越高,强度一般较低、屈强比越小 ▪§1.4 金属材料的断裂▪ 一、断裂的类型▪ 机件的三种主要失效形式:▪ 磨损、腐蚀、断裂(危害最大) ▪ 断裂▪ 1、韧性断裂与脆性断裂(按断裂前有无明显的塑性变形)▪ 脆、韧断裂的划分:<5% 脆断 >5%为韧断 (光滑拉伸试样的断面收缩率) ▪ ⑴韧性断裂:断裂前产生明显宏观塑性变形的断裂▪ 特点:1)断裂有一个缓慢的撕裂过程,在裂纹扩展过程中不断消耗能量 ▪ 2)断裂面一般平行于最大切应力并与主应力成45度角 ▪ 3)断口呈纤维状,灰暗色▪ 断口特征三要素:纤维区、放射区、剪切唇▪ 影响这三个区比例的主要因素是材料强度和试验温度。
一般材料强度提高,塑性降低,则放射区比例增⎩⎨⎧裂纹不完全断裂:内部存在几个部分下,材料被分成两个或完全断裂:在应力作用大;试样尺寸加大,放射区增大明显,而纤维区变化不大▪ 2、正断与切断(按断裂面的取向) ▪ 正断:断裂垂直于最大正应力 ▪ 切断:沿着最大切应力方向断开▪ 注意:正断不一定就是脆断,正断也可以有明显的塑性变形。
但切断是韧断,反过来韧断就不一定是切断了。
▪ 3、穿晶断裂与沿晶断裂(按裂纹扩展的途径) ▪ 穿晶断裂:裂纹穿过晶内(韧断或脆断) ▪ 沿晶断裂:裂纹沿晶界扩展(多为脆断),断口呈冰糖状(如应力腐蚀、氢脆、回火脆性、淬火裂纹、磨削裂纹等)▪ 沿晶断裂产生原因:晶界上的一薄层连续或不连续脆性第二相、夹杂物破坏了晶界的连续性;或杂质元素向晶界偏聚引起。
▪ 4、纯剪切断裂与微孔聚集型断裂、解理断裂(按断裂机理)▪ ⑴剪切断裂:在切应力作用下沿滑移面分离而造成的滑移面分离断裂 ▪ 纯剪切断裂:完全由滑移流变造成断裂——纯金属尤其是单晶体▪ 微孔聚集型断裂:通过微孔形核、长大聚合而导致分离——常用金属材料▪ ⑵解理断裂:金属材料在一定条件下(如低温、应变速率较高,或是有三向拉应力状态),当外加正应力达到一定数值后,以极快速率沿一定晶体学平面(解理面)产生的穿晶断裂——脆断▪ 穿晶的解理断裂常见于bcc 和hcp 金属中。
▪ 解理面一般是低指数晶面或表面能最低的晶面(如bcc 金属的解理面为(100)二、解理断裂▪ 1、解理裂纹的形成和扩展▪ 裂纹形成↔塑性变形←位错运动 ▪ ⑴甄纳-斯特罗位错塞积理论▪ 当位错塞积头处的应力集中不能为塑性变形所松弛,则塞积头处的最大拉应力σfmax 能够等于理论断裂强度σm 而形成裂纹。
▪ 解理断裂过程:塑性变形形成裂纹→裂纹在同一晶粒内初期长大→裂纹越过晶界向相邻晶粒扩展 ▪ 屈服时产生解理断裂的判据:▪ 晶粒直径(或第二相质点间距)d ↓,裂纹扩展所需的应力或裂纹体的实际断裂强度 ↑▪ ⑵柯垂耳位错反应理论▪ ——柯垂耳为解释晶内解理和bcc 晶体中的解理面而提出 ▪ 裂纹成核:位错反应形成不动位错→位错群塞积→裂纹 2、解理断裂的微观断口特征 ▪ ⑴解理断裂▪ 基本微观特征:解理台阶、河流花样、舌状花样 ▪ ⑵准解理▪ 常见于淬火回火的高强度钢中,或者是组织为贝氏体的钢中(弥散细小的碳化物质点影响裂纹形成与扩展)▪ 与解理断裂的共同点:均为穿晶断裂;有小解理刻面;有河流花样▪ 不同点:准解理小刻面不是晶体学解理面。
真正解理裂纹常源于晶界,而准解理裂纹常源于晶内硬质点,形成从晶内某点发源的放射状河流花样dk G y s c γσ2=三、微孔聚合断裂▪ 1、微孔形核和长大▪ 微孔聚集断裂过程:微孔成核、长大、聚合、断裂▪ 微孔成核:第二相或夹杂物质点破裂;第二相或夹杂物与基体界面脱离 ▪ 2、断口特征:韧窝(即凹坑)▪ 等轴状韧窝:微孔在垂直于正应力的平面上各方向长大倾向相同(如拉伸时颈缩试样的中心部分) ▪ 拉长韧窝:在扭转载荷或双向不等拉伸条件下,因切应力作用而形成。
断口上韧窝方向相反(如拉伸试样剪切唇部分)▪ 撕裂韧窝:σmax 沿截面分布不均,在边缘部分很大(表面有缺口或裂纹的试样断口) ▪ 注意:微孔聚集断裂一定有韧窝存在,但有韧窝出现不一定就是韧性断裂▪第2章 金属在其它静载荷下的力学性能研究金属材料在常温静载下力学性能:▪ 拉伸、压缩、弯曲、扭转▪ 不同加载方式在试样中产生的应力状态不同,材料所表现出的力学行为不完全相同§2.1 应力状态软性系数▪ 应力状态软性系数:表示应力状态对材料塑性变形的影响式中最大切应力τmax 按第三强度理论计算,即τmax=(σ1-σ3)/2 ,σ1,σ3分别为最大和最小主应力。