材料的变形与断裂详解演示文稿
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《材料成形中的裂纹》课件
《材料成形中的裂纹》 PPT课件
欢迎大家来到本次《材料成形中的裂纹》Pபைடு நூலகம்T课件。我们将深入探讨裂纹形 成的条件、分类以及材料加工中的常见裂纹。
裂纹的定义
1 形成条件
2 分类
了解裂纹形成的关键因素，包括应力、温 度等因素。
掌握不同类型的裂纹，如表面裂纹、内部 裂纹和毛细裂纹。
裂纹的检测
直接观察法
学习通过目视观察材料表面来检测裂纹。
拉伸裂纹
探讨材料拉伸过程中可能发生的裂纹。
裂纹的预防与控制
材料选择
了解选材时需要考 虑哪些因素以预防 裂纹形成。
工艺控制
探讨如何调整材料 加工工艺以减少裂 纹的产生。
设备维护
介绍设备维护的重 要性及其对裂纹预 防的影响。
压力控制
讲解维持合适压力 对防止裂纹的重要 作用。
结论
裂纹对材料的影响
强调裂纹的危害性以及它对材料性能的影响。
预防裂纹的重要性
说明预防裂纹对材料加工和使用的重要性。
裂纹检测和修补的重要性
探讨检测裂纹和及时修补的意义。
磁粉检测法
学习使用磁粉来检测材料中的裂纹。
声发射法
了解利用声波特性进行裂纹检测的原理。
电子显微镜法
介绍使用电子显微镜来观察和检测微小裂纹。
材料加工中的裂纹
1
焊接裂纹
2
介绍焊接过程中常见的裂纹产生原因。
3
疲劳裂纹
4
讲解长期受力导致的疲劳裂纹的形成。
冷作硬化裂纹
讲解在金属冷加工过程中可能出现的 裂纹。
欢迎大家来到本次《材料成形中的裂纹》Pபைடு நூலகம்T课件。我们将深入探讨裂纹形 成的条件、分类以及材料加工中的常见裂纹。
裂纹的定义
1 形成条件
2 分类
了解裂纹形成的关键因素，包括应力、温 度等因素。
掌握不同类型的裂纹，如表面裂纹、内部 裂纹和毛细裂纹。
裂纹的检测
直接观察法
学习通过目视观察材料表面来检测裂纹。
拉伸裂纹
探讨材料拉伸过程中可能发生的裂纹。
裂纹的预防与控制
材料选择
了解选材时需要考 虑哪些因素以预防 裂纹形成。
工艺控制
探讨如何调整材料 加工工艺以减少裂 纹的产生。
设备维护
介绍设备维护的重 要性及其对裂纹预 防的影响。
压力控制
讲解维持合适压力 对防止裂纹的重要 作用。
结论
裂纹对材料的影响
强调裂纹的危害性以及它对材料性能的影响。
预防裂纹的重要性
说明预防裂纹对材料加工和使用的重要性。
裂纹检测和修补的重要性
探讨检测裂纹和及时修补的意义。
磁粉检测法
学习使用磁粉来检测材料中的裂纹。
声发射法
了解利用声波特性进行裂纹检测的原理。
电子显微镜法
介绍使用电子显微镜来观察和检测微小裂纹。
材料加工中的裂纹
1
焊接裂纹
2
介绍焊接过程中常见的裂纹产生原因。
3
疲劳裂纹
4
讲解长期受力导致的疲劳裂纹的形成。
冷作硬化裂纹
讲解在金属冷加工过程中可能出现的 裂纹。
第八章材料的变形与断裂
内应力场，位错在这内应立场中运动会受到阻力。 对一些合金还考虑弹性模量的差别。如尺寸上没有差别，溶
质原子切变模量较大，对位错有斥力，反之切变模量较小时则有 吸力。
第八章材料的变形与断裂
间隙式的溶质原子 对于间隙式的溶质原子，当其溶于体心立方中，会造成
不对称畸变。这时，溶质原子不仅和刃型位错，也和螺型位 错有强烈的交互作用，因而产生了很强的固溶强化效果。
第八章材料的变形与断裂
2）双交滑移机制 高层错能的面心立方和体心立方，变形时的 位错增殖主要是靠双交滑移。 见书上P342
第八章材料的变形与断裂
合金的变形与强化
固溶强化： 合金在形成单相固溶体后，变形时的临界切应力都高于
纯金属。
置换式的溶质原子，考虑溶质原子与溶剂原子尺寸的差别。 尺寸相差越大，溶解度越小，强化效果越大。 原子尺寸差别（或称错配）所引起的晶格畸变，会产生一
第八章材料的变形与断裂
三. 位错的增殖
1）F-R源（弗兰克－瑞德源） 塑性变形的过程中，尽管位错移出晶体产生滑移
台阶，但位错的数量(位错密度)却在不断的增加，这 是因为在外应力作用下发生塑性变形时位错会发生增 殖。
例如
第八章材料的变形与断裂
位错的增殖
利用Fnak-Read源说明增殖的过程。若滑移面上 有一段位错，CD两点钉住不可滑移，在外力作用下位 错应向右移动，这段位错将弯曲、扩张，相遇为异号 位错相消，产生一位错环，内部CD段还存在。反复可 生成一系列的位错环，扩展到晶体外的产生滑移台阶 可为柏氏矢量的整数倍。
3 消除：去应力退火。
第八章材料的变形与断裂
金属的断裂
一. 理论断裂强度 利用原子间结合力的模型可以求出金属的理论断裂强度。
第八章材料的变形与断裂
质原子切变模量较大，对位错有斥力，反之切变模量较小时则有 吸力。
第八章材料的变形与断裂
间隙式的溶质原子 对于间隙式的溶质原子，当其溶于体心立方中，会造成
不对称畸变。这时，溶质原子不仅和刃型位错，也和螺型位 错有强烈的交互作用，因而产生了很强的固溶强化效果。
第八章材料的变形与断裂
2）双交滑移机制 高层错能的面心立方和体心立方，变形时的 位错增殖主要是靠双交滑移。 见书上P342
第八章材料的变形与断裂
合金的变形与强化
固溶强化： 合金在形成单相固溶体后，变形时的临界切应力都高于
纯金属。
置换式的溶质原子，考虑溶质原子与溶剂原子尺寸的差别。 尺寸相差越大，溶解度越小，强化效果越大。 原子尺寸差别（或称错配）所引起的晶格畸变，会产生一
第八章材料的变形与断裂
三. 位错的增殖
1）F-R源（弗兰克－瑞德源） 塑性变形的过程中，尽管位错移出晶体产生滑移
台阶，但位错的数量(位错密度)却在不断的增加，这 是因为在外应力作用下发生塑性变形时位错会发生增 殖。
例如
第八章材料的变形与断裂
位错的增殖
利用Fnak-Read源说明增殖的过程。若滑移面上 有一段位错，CD两点钉住不可滑移，在外力作用下位 错应向右移动，这段位错将弯曲、扩张，相遇为异号 位错相消，产生一位错环，内部CD段还存在。反复可 生成一系列的位错环，扩展到晶体外的产生滑移台阶 可为柏氏矢量的整数倍。
3 消除：去应力退火。
第八章材料的变形与断裂
金属的断裂
一. 理论断裂强度 利用原子间结合力的模型可以求出金属的理论断裂强度。
第八章材料的变形与断裂
演示文稿第四章材料的断裂
第3页，共32页。
理论断裂强度 （P45）
基于弹性变形的双原子
模型给出的原子内结合
力随原子间距的变化关
系可得晶体沿某晶面被
拉开产生纯弹性正断的
理论断裂强度 ：
c
E
a0
可见，金属晶体纯弹性正断的理论断裂强度
是由三个材料常数决定的。
❖ 例：纯铁的理论断裂强度为40000MPa，经过一系列强化
，实际断裂强度也大致在2000 MPa左右。
如图，设有一单位厚度的无限宽 平板，先使其受均匀拉应力作用 而弹性伸长后，将两端固定形成 一个隔离系统。然后在此平板上 开一垂直于拉应力的、长度为2a 的裂纹，则平板内总能量为：
U U0 Ue Ur
释放的弹性应变能：U e
2a 2
E
裂纹新表面形成消耗的能量：U r 2(2a s ) 4a s
则系统总能量：
第5页，共32页。
4.2裂纹体的断裂强度-Griffith准则
❖ Griffith理论的出发点： 假定在实际材料中已经存在裂纹(可视为裂
纹体)，当名义应力很低时，在裂纹尖端的局 部应力已经达到很高数值（达到理论断裂强
度 ），从c 而使裂纹快速扩展并导致材料
脆性断裂。
第6页，共32页。
Griffith准则
第17页，共32页。
3．材料脆性或韧性的相对性
工程材料的韧脆是由内在和外在二方面因素共同决定 的。
❖ 内在因素：主要是材料的塑性和强度。如纯铁与玻璃。 前者塑性优良、强度较高，通常呈韧性断裂；后者塑 性差、强度较低，则一般呈脆性断裂。特别是在冲击 条件下。
❖ 外在因素：主要是温度、加载速度和应力状态（加载 方式）等。如：同一灰铸铁材料试样，分别进行拉伸 和硬度（相当于侧压）实验，结果是前者呈脆性断裂， 后者可只压出压痕而不断裂。
理论断裂强度 （P45）
基于弹性变形的双原子
模型给出的原子内结合
力随原子间距的变化关
系可得晶体沿某晶面被
拉开产生纯弹性正断的
理论断裂强度 ：
c
E
a0
可见，金属晶体纯弹性正断的理论断裂强度
是由三个材料常数决定的。
❖ 例：纯铁的理论断裂强度为40000MPa，经过一系列强化
，实际断裂强度也大致在2000 MPa左右。
如图，设有一单位厚度的无限宽 平板，先使其受均匀拉应力作用 而弹性伸长后，将两端固定形成 一个隔离系统。然后在此平板上 开一垂直于拉应力的、长度为2a 的裂纹，则平板内总能量为：
U U0 Ue Ur
释放的弹性应变能：U e
2a 2
E
裂纹新表面形成消耗的能量：U r 2(2a s ) 4a s
则系统总能量：
第5页，共32页。
4.2裂纹体的断裂强度-Griffith准则
❖ Griffith理论的出发点： 假定在实际材料中已经存在裂纹(可视为裂
纹体)，当名义应力很低时，在裂纹尖端的局 部应力已经达到很高数值（达到理论断裂强
度 ），从c 而使裂纹快速扩展并导致材料
脆性断裂。
第6页，共32页。
Griffith准则
第17页，共32页。
3．材料脆性或韧性的相对性
工程材料的韧脆是由内在和外在二方面因素共同决定 的。
❖ 内在因素：主要是材料的塑性和强度。如纯铁与玻璃。 前者塑性优良、强度较高，通常呈韧性断裂；后者塑 性差、强度较低，则一般呈脆性断裂。特别是在冲击 条件下。
❖ 外在因素：主要是温度、加载速度和应力状态（加载 方式）等。如：同一灰铸铁材料试样，分别进行拉伸 和硬度（相当于侧压）实验，结果是前者呈脆性断裂， 后者可只压出压痕而不断裂。
《变形及裂缝》PPT课件
A Bmin
(a)
Bmin
(b)
图9-4
• 提高刚度的有效措施 h0
• 或As 增加'
精选课件ppt
+
Mlmax
B MBmin －
(a) BBmin
(b) B1min 图9-5
14 9.2 受弯构件的挠度验算
第九章 钢筋混凝土构件的变形及裂缝宽度验算
4. 图表法 = 1 Mq / Mk
Mq ––– 永久荷载标准值产生的弯矩 Mk ––– 荷载短期效应组合产生的弯矩 • 实际上是限制跨高比l0/h0。
即形成了裂缝宽度。
精选课件ppt
25 9.3 钢筋混凝土构件的裂缝宽度验算
2. 裂缝宽度的计算公式：
粘结 ––– 滑移理论： Ncr+N
1
认为裂缝宽度是由
2
1
(a)
Ncr+N
于钢筋与混凝土之间的 粘结破坏。出现相对滑 移，引起裂缝处混凝土 的回缩引起的。
6.0 11101Nm2m
B M q(M 1 k)M kB s2.9(1 1 .24 2 ..4 0 7 1)4.4 75.9 21101 3.1 4110N 1m2m (注值 ：增 20 ） 加 %
则 f 4 5 M 8 B k l0 2 4 5 4 8 .4 3 .1 1 7 6 1 4 0 3 10 1 2 0 1 4 .7 m 3 0 l0 m /2 0 1 .2 m 0 5
（5）所有影响混凝土徐变和收缩的因素都将影响刚度的降低，使构
件挠度增大
精选课件ppt
11
第九章 钢筋混凝土构件的变形及裂缝宽度验算
2. 长期刚度 B的计算
M = Mk + (Mk – Mq)
金属及合金的塑性变形与断裂PPT课件
03
02
延性断裂的断口呈纤维状，色泽灰暗，表面 有明显的塑性变形。
04Biblioteka 脆性断裂：材料在断裂前几乎没有塑性变 形，断裂突然发生。
脆性断裂的断口呈结晶状，色泽光亮，没 有明显的塑性变形。
05
06
脆性断裂多发生在脆性材料中，如玻璃、 陶瓷等。
疲劳断裂与环境断裂
疲劳断裂：材料在循环载荷作用下发 生的断裂现象。
THANKS.
塑性变形机制
滑移
金属晶体在切应力作用下，晶体的一 部分相对于另一部分沿一定的晶面和 一定的晶向相对移动的现象。
孪生
金属晶体在切应力作用下，沿一定的 晶面和一定的晶向发生切变的现象。
晶界滑移
在多晶体金属中，晶界在切应力作用 下发生相对移动的现象。
晶界滑移与位错交互作用
晶界滑移与位错运动之间的相互作用， 影响金属的塑性变形行为。
金属及合金的塑性变形与断裂 涉及到材料科学、物理学、力 学等多个学科领域，开展跨学 科研究有助于深入理解其内在 机制，推动相关领域的发展。
通过实验与计算模拟相结合的 方法，可以更全面地揭示金属 及合金的塑性变形与断裂行为 ，为实际应用提供更准确的指 导。
将智能化与自动化技术应用于 金属及合金的塑性变形与断裂 研究中，可以提高研究效率， 降低实验成本，为实际生产提 供有力支持。
屈服准则
描述材料开始进入塑性变形的应力条件 。例如，Tresca和Von Mises屈服准则。
VS
应力-应变关系
描述金属或合金在塑性变形过程中应力与 应变之间的关系，通常呈现非线性特征。
加工硬化与软化现象
加工硬化
随着塑性变形的增加，金属或合金的强度和 硬度提高，但延展性和韧性下降的现象。
第5章材料的断裂ppt课件
特点：断裂面一般与正应力垂直，断口平齐而光亮，常呈放 射状或结晶状。
矩形截面板状试样脆性断口可见“人字纹花样”。
人字纹放射方向与裂纹扩展方向平行，其尖顶指向裂纹源。
（二）穿晶断裂与沿晶断裂
10
（二）穿晶断裂与沿晶断裂： 穿晶断裂：裂纹穿过晶内，可韧性断裂、也可脆性断裂。 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、有些淬火裂纹、磨削裂纹等。
3）解理断裂
27
2）解理断裂：
向拉应 力状态）下，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。
解理断裂常见于:体心立方（bcc）和密排六方（hcp)金属中。
解理面：一般是低指数面或表面能最低的晶面。
晶体结构 bcc（体心立方）
一、断裂的类型
2
一、断裂的类型： 断裂过程大都包括裂纹的形成与扩展两个阶段。
按照不同的分类方法，将断裂分为以下几种： 1）按宏观塑性变形程度：韧性断裂、脆性断裂。
2）按裂纹扩展途径：穿晶断裂、沿晶断裂。
3）按断裂机理分类：纯剪切断裂、微孔聚集型、解理断裂。
4）按断裂面取向分类：正断；切断。
3）撕裂韧窝： 在拉、弯应力联合作用下，微
孔在拉长、长大时同时被弯曲， 形成两匹配断口上方向相反的 撕裂韧窝。 （三点弯曲、冲击韧断试样）
26
韧窝的大小(直径和深度)决定于： 1）第二相质点的大小和密度。
第二相密度增大或其间距减小，则韧窝尺寸减小。 2）基体材料塑变能力和应变硬化指数。
18
（2）微孔成核的位错模型： a）位错运动遇到第二相时，将绕过并在其周围形成位错环。 b）位错环在外加应力作用下，于第二相质点处堆积。 c）位错环移向质点与基体界面，即沿滑移面分离而成微孔。
矩形截面板状试样脆性断口可见“人字纹花样”。
人字纹放射方向与裂纹扩展方向平行，其尖顶指向裂纹源。
（二）穿晶断裂与沿晶断裂
10
（二）穿晶断裂与沿晶断裂： 穿晶断裂：裂纹穿过晶内，可韧性断裂、也可脆性断裂。 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、有些淬火裂纹、磨削裂纹等。
3）解理断裂
27
2）解理断裂：
向拉应 力状态）下，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。
解理断裂常见于:体心立方（bcc）和密排六方（hcp)金属中。
解理面：一般是低指数面或表面能最低的晶面。
晶体结构 bcc（体心立方）
一、断裂的类型
2
一、断裂的类型： 断裂过程大都包括裂纹的形成与扩展两个阶段。
按照不同的分类方法，将断裂分为以下几种： 1）按宏观塑性变形程度：韧性断裂、脆性断裂。
2）按裂纹扩展途径：穿晶断裂、沿晶断裂。
3）按断裂机理分类：纯剪切断裂、微孔聚集型、解理断裂。
4）按断裂面取向分类：正断；切断。
3）撕裂韧窝： 在拉、弯应力联合作用下，微
孔在拉长、长大时同时被弯曲， 形成两匹配断口上方向相反的 撕裂韧窝。 （三点弯曲、冲击韧断试样）
26
韧窝的大小(直径和深度)决定于： 1）第二相质点的大小和密度。
第二相密度增大或其间距减小，则韧窝尺寸减小。 2）基体材料塑变能力和应变硬化指数。
18
（2）微孔成核的位错模型： a）位错运动遇到第二相时，将绕过并在其周围形成位错环。 b）位错环在外加应力作用下，于第二相质点处堆积。 c）位错环移向质点与基体界面，即沿滑移面分离而成微孔。
第五章固体材料的变形与断裂-PPT课件
塑性变形由一个晶粒过渡到相邻的另一个晶粒继续进行。
第 五 章 固 体 材 料 的 变 形 与 断 裂
5.3 多晶体的塑性变形
3、晶粒尺寸d对强度与塑性的影响
3.1、d对强度的影响
d小→L↓ →n↓ →应力集中↓ →要使相邻晶粒中硬位向的 滑移系开动，必须要加大工作应力，从而提高了强度。 d小→单位体积内的晶粒数目多，晶界数目也多，对位错 运动阻碍就大，提高了塑性变形抗力，从而提高了强度。 Hall—petch公式为：
固体材料的变形与断裂
主讲人：张立斌
第 五 章 固 体 材 料 的 变 形 与 断 裂
5.1 弹性变形 5.2 单晶体的塑性变形 5.3 多晶体的塑性变形
5.4 塑性变形对金属组织与性能的影响 5.5 金属及合金强化的位错解释 5.6 断裂
第 五 章 固 体 材 料 的 变 形 与 断 裂
5.1 弹性变形
第 五 章 固 体 材 料 的 变 形 与 断 裂
5.2
单晶体的塑性变形
晶体内部的一部分沿一定晶面（孪晶面）和晶向 9、孪生： （孪晶方向）相对另一部分发生均匀切变的过程。 10、孪生变形的特点
②.孪生后晶体变形部分的位向发生了改变，而后者则不变 ③.同一结构的孪生面与方向和滑移面与方向可以不同 ④.两者的应力－应变曲线不同； ⑤.前者的临界分切应力大于后者。
逐渐达到平衡值，即与时间有关：
2.3、内耗：
滞弹性时，应力应变曲线所包围的面积表示应力 循环一周所消耗的能量，叫内耗。
第 五 章 固 体 材 料 的 变 形 与、单晶体塑性变形的方式： 常温下有三种：滑移、孪生、扭折；
高温下还有扩散蠕变、晶界滑动。
2、滑移：
晶体的一部分相对另一部分 沿着一定晶面和晶向的运动。
第 五 章 固 体 材 料 的 变 形 与 断 裂
5.3 多晶体的塑性变形
3、晶粒尺寸d对强度与塑性的影响
3.1、d对强度的影响
d小→L↓ →n↓ →应力集中↓ →要使相邻晶粒中硬位向的 滑移系开动，必须要加大工作应力，从而提高了强度。 d小→单位体积内的晶粒数目多，晶界数目也多，对位错 运动阻碍就大，提高了塑性变形抗力，从而提高了强度。 Hall—petch公式为：
固体材料的变形与断裂
主讲人：张立斌
第 五 章 固 体 材 料 的 变 形 与 断 裂
5.1 弹性变形 5.2 单晶体的塑性变形 5.3 多晶体的塑性变形
5.4 塑性变形对金属组织与性能的影响 5.5 金属及合金强化的位错解释 5.6 断裂
第 五 章 固 体 材 料 的 变 形 与 断 裂
5.1 弹性变形
第 五 章 固 体 材 料 的 变 形 与 断 裂
5.2
单晶体的塑性变形
晶体内部的一部分沿一定晶面（孪晶面）和晶向 9、孪生： （孪晶方向）相对另一部分发生均匀切变的过程。 10、孪生变形的特点
②.孪生后晶体变形部分的位向发生了改变，而后者则不变 ③.同一结构的孪生面与方向和滑移面与方向可以不同 ④.两者的应力－应变曲线不同； ⑤.前者的临界分切应力大于后者。
逐渐达到平衡值，即与时间有关：
2.3、内耗：
滞弹性时，应力应变曲线所包围的面积表示应力 循环一周所消耗的能量，叫内耗。
第 五 章 固 体 材 料 的 变 形 与、单晶体塑性变形的方式： 常温下有三种：滑移、孪生、扭折；
高温下还有扩散蠕变、晶界滑动。
2、滑移：
晶体的一部分相对另一部分 沿着一定晶面和晶向的运动。
金属的塑性变形和断裂分析课件
腐蚀速率
金属腐蚀的速度，通常以单位 时间内腐蚀的深度或质量损失
表示。
腐蚀防护采用涂层、电镀、缓来自剂等措 施来减缓金属的腐蚀速率。
提高金属抗疲劳和抗腐蚀的方法
材料选择
选择具有优异抗疲劳和抗腐蚀 性能的材料，如不锈钢、钛合
金等。
表面处理
采用喷涂、电镀、化学镀等表 面处理技术，提高金属表面的 耐腐蚀性能。
金属的塑性变形和断 裂分析课件
目录
CONTENTS
• 金属的塑性变形 • 金属的断裂分析 • 金属的塑性和韧性 • 金属的强度和硬度 • 金属的疲劳和腐蚀
01 金属的塑性变形
塑性变形的定义
塑性变形：金属在受到外力作用 时，发生的不可逆的形状变化。
塑性变形是一种不可逆的永久变 形，即使外力撤去，也无法恢复
温度
温度对金属的塑性变形有显著影响，温度升高， 金属的塑性增加，更容易发生塑性变形。
应变速率
应变速率越快，金属的塑性越差；应变速率越慢 ，金属的塑性越好。这是因为应变速率快时，金 属内部的应变硬化速度跟不上应变速率，导致金 属容易发生断裂。
02 金属的断裂分析
断裂的定义和分类
总结词
断裂是金属材料在受力过程中发生的永久性结构变化，通常表现为突然的开裂或分离。
强度和硬度在一定程度上可以相互转换，但转换公式因材料和测试方法 而异。
强度和硬度的关系对于材料的选择和应用具有重要的指导意义，例如在 机械零件的设计和制造中，需要根据零件的工作条件和要求合理选择材 料的强度和硬度。
05 金属的疲劳和腐蚀
金属的疲劳
疲劳定义
金属在循环应力作用下 ，经过一段时间后发生
提高金属塑性和韧性的方法
合金化
固体材料的变形与断裂分解课件 (一)
固体材料的变形与断裂分解课件 (一)固体材料的变形与断裂分解课件是材料学中非常重要的一门课程。
它主要讲述了固体材料在外界作用下的变形行为，以及在超过其承受极限时的断裂分解过程。
以下是本课件的主要内容。
一、固体材料的变形1. 弹性变形弹性变形是指材料在受到外部力作用时，能够迅速恢复原状的现象。
在本课件中，我们会讲述弹性模量的概念及计算方法，并结合实例进行分析。
2. 塑性变形塑性变形是指材料在受到外部力作用时，产生塑性不可逆变形的现象。
本课件中，我们将深入探讨材料的屈服点、本构关系、应变硬化等概念及计算方法，以及应用于实际情况的案例分析。
3. 蠕变变形蠕变变形是指材料在长时间受持续应力作用下，产生缓慢但逐渐加重的塑性变形现象。
本课件将探讨蠕变现象的影响因素及计算方法，并分析蠕变材料的工程应用。
二、固体材料的断裂分解1. 断裂韧性断裂韧性是指材料在断裂过程中，所能承受的最大应力值，也是衡量材料抗断裂能力和脆性程度的重要指标。
本课件将介绍断裂韧性的概念和计算方法，并结合实例进行分析。
2. 断裂形式材料在断裂时，可能会出现拉伸、剪切、压缩等不同的断裂形式。
本课件将详细讲解不同断裂形式的特点和影响因素，并以实际案例进行分析比较。
3. 断裂方式材料的断裂方式有很多种，主要有韧性断裂和脆性断裂。
本课件将深入探讨这两种不同断裂方式的特征、影响因素及其应用。
总之，固体材料的变形与断裂分解课件是材料学中不可或缺的一门课程。
通过对本课件的学习，学生们将对于材料变形规律、断裂现象及应对措施等方面有更深刻的理解和认识。
同时，也为他们今后的材料科学研究和工程应用提供了有力的支持和帮助。
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➢ 滑移滑动的方向称为滑移方向，通常也为晶体的最 密排方向；
➢ 一种滑移面和该面上的一个滑移方向构成一个可以 滑移的方式称为“滑移系”。
典型晶格的滑移系
FCC
滑移系对性能的影响
➢ 晶体中滑移系愈多，晶体发生滑移的可能性便愈大， 材料的塑性愈好，并且，其中一个滑移面上存在的 滑移方向数目比滑移面数目的作用更大。
在应力低于弹性极限 σe时，材料发生的 变形为弹性变形；应 力在σe到σb之间将 发生的变形为均匀塑 性变形；在σb之后 将发生颈缩；在K点 发生断裂。
弹性变形
1. 定义：变形是可逆的，在外力去除后它便可以完全 恢复，变形消失。
2. 特点：服从虎克定律，及应力与应变成正比
3. 比例系数E称为弹性模量G称为切变模量，它反映材 料对弹性变形的抗力，代表材料的“刚度” 。
3. 应变：物体形状尺寸所发生的相对改变。物体内部 某处的线段在变形后长度的改变值同线段原长之比 值称为“线应变”；物体内两互相垂直的平面在变 形后夹角的改变值称为“剪应变”或“角应变”； 变形后物体内任一微小单元体体积的改变同原单位 体积之比值称为“体积应变”。
变形过程
低碳钢的拉伸曲线如 图所示。
3. 屈服强度：表示材料对开始发生微量塑性变形的抗 力，也称为屈服极限，用σs表示。对具有屈服现象 的材料用屈服现象发生时对应的应力表示；对屈服 现象不明显的材料，则以所产生的塑性应变答0.2% 时的应力值表示。
塑性变形过程－－均匀变形
1. 均匀变形：在屈服后的变形阶段，试样整体 进行均匀的塑性变形。如果不再增加外力， 材料的变形将不能继续下去。
塑性变形的方式
材料在外力作用下发生塑性变形，依材料 的性质、外界环境和受力方式不同，进行塑性 变形的方式也不相同，通常发生塑性变形的方 式有：滑移、孪生、蠕变、流动。
其中滑移是晶体材料塑性变形的基本方式。 而非晶体材料原子为无规则堆积，像液体一样 只能以流动方式来进行，衡量变形的难易程度 的参数为粘度。在重力作用下能发生流动的为 液体，可以维持自己形状的位固体、
2. 原因：维持材料均匀变形的原因是材料发生 了加工硬化。 已经发生变形处的强度提高， 进一步变形困难，即变形要在更大的应力作 用下才能进行。下一步的变形发生在未变形 或变形相对较小的位置，达到同样变形后， 在更大的应力作用下发生变形。
塑性变形过程－－颈缩
1. 颈缩：试样将开始发生不均匀的塑性变形， 产生了颈缩，即塑性变形集中在一局部区域 进行。
3. 韧性断裂：在断裂前有明显塑性变形后发生的断裂 叫“韧性断裂”。在晶体构成的材料中，内部的晶 粒都被拉长成为细条状，断口呈纤维状，灰暗无光。
4. 脆性断裂：断裂前因并未经过明显塑性变形，故其 断口常具有闪烁的光泽，这种断裂叫“脆性断裂”。 脆性断裂可沿晶界发生，称为“晶间断裂”，断口 凹凸不平；脆性断裂也可穿过各个晶粒发生，称为 “穿间断裂”，断口比较平坦。
2. 塑性：是指材料能发生塑性变形的量或能力，用伸 长率(δ%)或断面减缩率(ψ%)表示。
3. 实质：塑性变形的实质是在应力的作用下，材料内 部原子相邻关系已经发生改变，故外力去除后，原 子回到另一平衡位置，物体将留下永久变形。
塑性变形过程－－屈服
1. 屈服：材料开始发生塑性变形。
2. 屈服现象：即使外力不再增加，试样也会继续变形， 这种变形属于塑性变形，在拉伸曲线上会出现锯齿 状的平台。这是部分材料所具有的特征。
作用在晶格上的正应力只能使晶格的距离加大，不 能使原子从一个平衡位置移动到另一平衡位置，不能产 生塑性变形；正应力达到破坏原子间的吸引力，晶格分 离，材料则出现断裂。
材料在正应力作用下，在应力方向虽然不能发生塑 性变形，但应力的分解在另一方向就有切应力，可使晶 格沿另外的方向上发生滑移。
滑移系
➢ 滑移发生的晶面称为滑移面，通常为晶体的最密排 晶面；
第二节 单晶体的滑移
• 滑移概念 • 过程说明 • 滑移系 • 施密特定律 • 临界分切应力 • 滑移变形的主要特点
滑移概念
滑移：滑移是在外力作用下，晶体的一部分沿着一定 的晶面(滑移面)的一定方向(滑移方向)相对于晶体的 另一部分发生的相对滑动
滑移过程说明
在切应力的作用下，先使晶格发生弹性外扭，进一 步将使晶格发生滑移。外力去除后，由于原子到了一新 的平衡位置，晶体不能恢复到原来的形状，而保留永久 的变形。大量晶面的滑移将得到宏观变形效果，在晶体 的表面将出现滑移产生的台阶。
2. 特点：颈缩发生后，宏观表现为外力在下降， 工程应力在减小，但颈缩区的材料承受的真 实应力依然在上升。
3. 极限强度：材料开始发生颈缩时对应的工程
应力σb ，这时试样出现失稳，颈缩真实应
力依然在上升，但能承受的总外力在下降。
塑性变形过程－－断裂
1. 断裂：变形量大至K点，试样发生断裂。
2. 实质：断裂的实质原子间承受的力超出最大吸引力， 原子间的结合破坏而分离。
4. 实质： 弹性变形的实质是在应力的作用下，材料内 部原子间距就偏离了平衡位置，但未超过其原子间 的结合力。晶体材料反应为晶格发生了伸长(缩短) 或歪扭。原子的相邻关系还未发生改变，故外力去 除后，原子间结合力便可以使变形完全恢复。
塑性变形
1. 定义：不能恢复的永久性变形叫塑性变形。当应力 大于弹性极限时，材料不但发生弹性变形，而且还 发生塑性变形，即在外力去除后，其变形不能得到 完全的恢复，而具有残留变形或永久变形。
➢ 在金属材料中，具有体心立方晶格的铁与具有面心 立方晶格的铜及铝，虽然它们都具有12个滑移系， 但铁的塑性不如铜及铝，而具有密排六方晶格的镁 及锌等，因其滑移系仅有3个，故其塑性远较具有立 方晶格的金属差。
材料的变形与断裂详解演示文 稿
优选材料的变形与断裂
第一节 变形概述
• 名词概念 • 变形过程 • 弹性变形 • 塑性变形 • 塑性变形的方式
变形过程中的名词概念
1. 变形：物体在外力的作用下，其形状和尺寸的改变。
2. 应力：物体内部任一截面单位面积上的相互作用力。 同截面垂直的称为“正应力”或“法向应力”，同 截面相切的称为“剪应力”或“切应力”。
➢ 一种滑移面和该面上的一个滑移方向构成一个可以 滑移的方式称为“滑移系”。
典型晶格的滑移系
FCC
滑移系对性能的影响
➢ 晶体中滑移系愈多，晶体发生滑移的可能性便愈大， 材料的塑性愈好，并且，其中一个滑移面上存在的 滑移方向数目比滑移面数目的作用更大。
在应力低于弹性极限 σe时，材料发生的 变形为弹性变形；应 力在σe到σb之间将 发生的变形为均匀塑 性变形；在σb之后 将发生颈缩；在K点 发生断裂。
弹性变形
1. 定义：变形是可逆的，在外力去除后它便可以完全 恢复，变形消失。
2. 特点：服从虎克定律，及应力与应变成正比
3. 比例系数E称为弹性模量G称为切变模量，它反映材 料对弹性变形的抗力，代表材料的“刚度” 。
3. 应变：物体形状尺寸所发生的相对改变。物体内部 某处的线段在变形后长度的改变值同线段原长之比 值称为“线应变”；物体内两互相垂直的平面在变 形后夹角的改变值称为“剪应变”或“角应变”； 变形后物体内任一微小单元体体积的改变同原单位 体积之比值称为“体积应变”。
变形过程
低碳钢的拉伸曲线如 图所示。
3. 屈服强度：表示材料对开始发生微量塑性变形的抗 力，也称为屈服极限，用σs表示。对具有屈服现象 的材料用屈服现象发生时对应的应力表示；对屈服 现象不明显的材料，则以所产生的塑性应变答0.2% 时的应力值表示。
塑性变形过程－－均匀变形
1. 均匀变形：在屈服后的变形阶段，试样整体 进行均匀的塑性变形。如果不再增加外力， 材料的变形将不能继续下去。
塑性变形的方式
材料在外力作用下发生塑性变形，依材料 的性质、外界环境和受力方式不同，进行塑性 变形的方式也不相同，通常发生塑性变形的方 式有：滑移、孪生、蠕变、流动。
其中滑移是晶体材料塑性变形的基本方式。 而非晶体材料原子为无规则堆积，像液体一样 只能以流动方式来进行，衡量变形的难易程度 的参数为粘度。在重力作用下能发生流动的为 液体，可以维持自己形状的位固体、
2. 原因：维持材料均匀变形的原因是材料发生 了加工硬化。 已经发生变形处的强度提高， 进一步变形困难，即变形要在更大的应力作 用下才能进行。下一步的变形发生在未变形 或变形相对较小的位置，达到同样变形后， 在更大的应力作用下发生变形。
塑性变形过程－－颈缩
1. 颈缩：试样将开始发生不均匀的塑性变形， 产生了颈缩，即塑性变形集中在一局部区域 进行。
3. 韧性断裂：在断裂前有明显塑性变形后发生的断裂 叫“韧性断裂”。在晶体构成的材料中，内部的晶 粒都被拉长成为细条状，断口呈纤维状，灰暗无光。
4. 脆性断裂：断裂前因并未经过明显塑性变形，故其 断口常具有闪烁的光泽，这种断裂叫“脆性断裂”。 脆性断裂可沿晶界发生，称为“晶间断裂”，断口 凹凸不平；脆性断裂也可穿过各个晶粒发生，称为 “穿间断裂”，断口比较平坦。
2. 塑性：是指材料能发生塑性变形的量或能力，用伸 长率(δ%)或断面减缩率(ψ%)表示。
3. 实质：塑性变形的实质是在应力的作用下，材料内 部原子相邻关系已经发生改变，故外力去除后，原 子回到另一平衡位置，物体将留下永久变形。
塑性变形过程－－屈服
1. 屈服：材料开始发生塑性变形。
2. 屈服现象：即使外力不再增加，试样也会继续变形， 这种变形属于塑性变形，在拉伸曲线上会出现锯齿 状的平台。这是部分材料所具有的特征。
作用在晶格上的正应力只能使晶格的距离加大，不 能使原子从一个平衡位置移动到另一平衡位置，不能产 生塑性变形；正应力达到破坏原子间的吸引力，晶格分 离，材料则出现断裂。
材料在正应力作用下，在应力方向虽然不能发生塑 性变形，但应力的分解在另一方向就有切应力，可使晶 格沿另外的方向上发生滑移。
滑移系
➢ 滑移发生的晶面称为滑移面，通常为晶体的最密排 晶面；
第二节 单晶体的滑移
• 滑移概念 • 过程说明 • 滑移系 • 施密特定律 • 临界分切应力 • 滑移变形的主要特点
滑移概念
滑移：滑移是在外力作用下，晶体的一部分沿着一定 的晶面(滑移面)的一定方向(滑移方向)相对于晶体的 另一部分发生的相对滑动
滑移过程说明
在切应力的作用下，先使晶格发生弹性外扭，进一 步将使晶格发生滑移。外力去除后，由于原子到了一新 的平衡位置，晶体不能恢复到原来的形状，而保留永久 的变形。大量晶面的滑移将得到宏观变形效果，在晶体 的表面将出现滑移产生的台阶。
2. 特点：颈缩发生后，宏观表现为外力在下降， 工程应力在减小，但颈缩区的材料承受的真 实应力依然在上升。
3. 极限强度：材料开始发生颈缩时对应的工程
应力σb ，这时试样出现失稳，颈缩真实应
力依然在上升，但能承受的总外力在下降。
塑性变形过程－－断裂
1. 断裂：变形量大至K点，试样发生断裂。
2. 实质：断裂的实质原子间承受的力超出最大吸引力， 原子间的结合破坏而分离。
4. 实质： 弹性变形的实质是在应力的作用下，材料内 部原子间距就偏离了平衡位置，但未超过其原子间 的结合力。晶体材料反应为晶格发生了伸长(缩短) 或歪扭。原子的相邻关系还未发生改变，故外力去 除后，原子间结合力便可以使变形完全恢复。
塑性变形
1. 定义：不能恢复的永久性变形叫塑性变形。当应力 大于弹性极限时，材料不但发生弹性变形，而且还 发生塑性变形，即在外力去除后，其变形不能得到 完全的恢复，而具有残留变形或永久变形。
➢ 在金属材料中，具有体心立方晶格的铁与具有面心 立方晶格的铜及铝，虽然它们都具有12个滑移系， 但铁的塑性不如铜及铝，而具有密排六方晶格的镁 及锌等，因其滑移系仅有3个，故其塑性远较具有立 方晶格的金属差。
材料的变形与断裂详解演示文 稿
优选材料的变形与断裂
第一节 变形概述
• 名词概念 • 变形过程 • 弹性变形 • 塑性变形 • 塑性变形的方式
变形过程中的名词概念
1. 变形：物体在外力的作用下，其形状和尺寸的改变。
2. 应力：物体内部任一截面单位面积上的相互作用力。 同截面垂直的称为“正应力”或“法向应力”，同 截面相切的称为“剪应力”或“切应力”。