《材料性能整合》word版

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1、第一章金属在单向静拉伸载荷下的力学性能1、拉伸力-伸长曲线和应力-应变曲线拉伸过程的变形：弹性变形，屈服变形，加工硬化（均匀塑性变形），不均匀集中塑性变形。低碳钢的应力－应变曲线（工程）应力；（工程）应变；比例极限；弹性极限；屈服点；抗拉强度；断裂强度（推导）：真应变；真应力真应变总是小于工程应变，且变形量越大，二者差距越大；真应力大于工程应力。弹性变形阶段，真应力—真应变曲线和应力—应变曲线基本吻合；塑性变形阶段两者出线显2、弹性变形弹性变形都是可逆的弹性变形本质：是构成材料的原子或离子或分子自平衡位置产生可逆变形的反映弹性模量：反映

2、弹性变形应力和应变关系的常数，;工程上也称刚度，表征材料对弹性变形的抗力。结构刚度与材料刚度不同；单晶体和多晶体金属的弹性模量，主要取决于金属原子本性和晶体类型。弹性比功又称弹性比能或应变比能，是材料在弹性变形过程中吸收变形功的能力，评价材料弹性的好坏。弹性：表征材料弹性变形的能力——弹簧使用一段时间，弹簧弓形越来越小，即产生塑性变形。（原因）弹性不足，弹性极限低所造成，可改变钢种，热处理等来提高钢的弹性极限。刚度：表征材料弹性变形的抗力——汽车没有满载，弹簧变形达最大。（原因）刚度不够，弹性模数是对成分、组织不敏感的性能，增大尺寸，改

3、进结构。理想弹性变形：单值性、可逆性，瞬时性弹性不完整性：但由于实际金属为多晶体并存在各种缺陷，弹性变形时，并不是完整的。包申格效应；滞弹性；伪弹性；粘弹性。包申格效应：金属材料经预先加载产生少量塑性变形，再同向加载，规定残余伸长应力增加；反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。度量包申格效应的基本定量指标是包申格应变。指给定应力下，正向加载与反向加载两应力－应变曲线之间的应变差。机理：包申格效应与金属材料中位错运动所受的阻力变化有关。金属产生少量塑性变形时，运动位错遇林位错而弯曲受阻，形成位错缠结或胞状组织。如受较大的塑性变形，位错增殖

4、和难于重分布，则不显示包申格效应。消除方法：预先大塑性变形，回复或再结晶温度下退火。滞弹性：（弹性后效）是指材料在快速加载或卸载后，随时间的延长而产生的附加弹性应变的性能。原因解释有多种，与金属松弛过程有关。弹性滞后环——非理想弹性的情况下，由于应力和应变不同步，使加载线与卸载线不重合而形成一封闭回线。金属材料在交变载荷作用下吸收不可逆变形功的能力，称为金属的循环韧性，也叫内耗。区别：循环韧性——塑性区；内耗——弹性区；循环韧性表示材料的消震能力。2、塑性变形常见的塑性变形方式：滑移，孪生，晶界的滑动，扩散性蠕变滑移：滑移系越多，塑性越

5、好；滑移系不是唯一因素（晶格阻力等因素）；滑移面——受温度、成分和变形的影响；滑移方向——比较稳定孪生：fcc、bcc、hcp都能以孪生产生塑性变形；一般在低温、高速条件下发生；变形量小，调整滑移面的方向塑性变形的特点：各晶粒变形的不同时性和不均匀性（取向不同；各晶粒力学性能的差异）；各晶粒变形的相互协调性（金属是一个连续的整体，多系滑移；VonMises至少5个独立的滑移系）屈服现象：退火、正火、调质的中、低碳钢和低合金钢比较常见，分为不连续屈服和连续屈服；屈服点：材料在拉伸屈服时对应的应力值，；上屈服点：试样发生屈服而力首次下降前的

6、最大应力值，；下屈服点：试样屈服阶段中最小应力，；屈服平台（屈服齿）：屈服伸长对应的水平线段或者曲折线段；吕德斯带：不均匀变形；对于冲压件，不容许出现，防止产生褶皱。影响屈服现象的因素：1.材料变形前可动位错密度很小；2.随塑性变形发生，位错能快速增殖；3.位错运动速率与外加应力有强烈的依存关系。屈服强度：表征材料对微量塑性变形的抗力连续屈服曲线的屈服强度：用规定微量塑性伸长应力表征材料对微量塑性变形的抗力（1）规定非比例伸长应力σp：（2）规定残余伸长应力σr：试样卸除拉伸力后，其标距部分的残余伸长达到规定的原始标距百分比时的应力；残

7、余伸长的百分比为0.2%时，记为σr0.2（3）规定总伸长应力σt：试样标距部分的总伸长（弹性伸长加塑性伸长）达到规定的原始标距百分比时的应力。屈服强度是重要的力学性能指标，对工艺性能的影响（屈服强度下降，冷加工和焊接性能提高）影响屈服强度的因素：1、影响位错增殖和运动的因素；2、考虑多晶粒的影响，如晶界、相邻晶粒的约束、化学成分及第二相等因素；3、各种影响位错运动的外界因素；内在因素：①金属本性及晶格类型：单晶体的屈服强度由位错运功的阻力决定。这些阻力有晶格阻力、位错间交互作用产生的阻力等。晶格阻力（派纳力）；位错交互作用阻力①平行位

8、错间交互作用产生，②运动位错与林位错间交互作用产生。②晶粒大小和亚结构：晶粒大小的影响是晶界影响的反映；晶粒尺寸↓，位错障碍↑，屈服强度↑（细晶强化）；霍尔—配奇公式，位错在基体金属中运动总阻力，d为晶粒平