第一章塑性变形及其性能指标

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衡量材料塑性的两个指标

衡量材料塑性的两个指标材料的塑性是指材料在受力作用下发生形变的能力，是材料力学性能的重要指标之一。

衡量材料塑性的两个主要指标是屈服强度和延伸率。

本文将就这两个指标展开讨论。

首先，屈服强度是衡量材料抗拉压变形能力的重要参数。

在材料受到外力作用时，当应力达到一定数值时，材料会发生塑性变形，这个应力的临界值就是屈服强度。

屈服强度的大小直接反映了材料的抗变形能力，屈服强度越高，材料的抗变形能力越强。

屈服强度的大小与材料的成分、晶粒度、热处理等因素有关。

例如，晶粒度越细，屈服强度越高，因为细小的晶粒会阻碍位错的移动，使材料更难发生塑性变形。

其次，延伸率是衡量材料塑性的另一个重要指标。

延伸率是指材料在断裂前能够承受的最大形变量。

通常用百分比来表示，即材料在拉伸过程中的形变量与原始长度的比值。

延伸率越大，材料的延展性越好，也就意味着材料在受力作用下能够发生更大的塑性变形。

延伸率的大小与材料的韧性有关，韧性越大，延伸率也越高。

影响材料延伸率的因素有很多，比如晶粒的形状、尺寸和分布，材料的成分和热处理等。

在工程实践中，屈服强度和延伸率往往是相互影响的。

一般来说，提高材料的屈服强度会降低其延伸率，反之亦然。

因此，在材料设计和选择时，需要综合考虑这两个指标。

例如，在一些要求材料具有较高强度和较好延展性的工程中，可以通过合金设计、热处理工艺等手段来调控材料的组织结构，以达到平衡屈服强度和延伸率的目的。

总的来说，屈服强度和延伸率是衡量材料塑性的两个重要指标，它们直接关系到材料在受力作用下的变形能力和抗拉伸性能。

在工程实践中，合理地选择和调控材料的屈服强度和延伸率，对于提高材料的性能、延长材料的使用寿命具有重要意义。

因此，对于这两个指标的深入了解和合理运用，对于材料工程领域具有重要的意义。

材料塑性指标

材料塑性指标材料的塑性指标是评价材料塑性变形能力的重要参数，它直接影响着材料的加工性能和使用性能。

塑性指标是材料工程中的一个重要指标，它能够反映材料在受力作用下的变形能力和变形行为。

在材料科学和工程中，塑性指标通常通过屈服强度、延伸率、冷加工硬化指数等参数来进行评价。

首先，屈服强度是衡量材料抗拉强度的一个重要参数。

它代表了材料在拉伸过程中发生屈服的应力水平，是材料开始发生可逆变形的临界应力值。

屈服强度越高，表示材料的抗拉强度越大，具有更好的抗变形能力。

因此，屈服强度是评价材料塑性指标的重要参数之一。

其次，延伸率是衡量材料在拉伸过程中能够发生塑性变形的能力。

它是表示材料在拉伸过程中能够延长多少倍的一个重要指标。

延伸率越高，表示材料具有更好的塑性变形能力，能够在受力作用下发生更大的变形而不断裂。

因此，延伸率也是评价材料塑性指标的重要参数之一。

另外，冷加工硬化指数是衡量材料在冷加工过程中硬化程度的一个重要参数。

它是表示材料在冷加工过程中硬化速率的一个指标，可以反映材料在冷加工过程中的塑性变形能力。

冷加工硬化指数越高，表示材料在冷加工过程中硬化速率越大，具有更好的塑性变形能力。

因此，冷加工硬化指数也是评价材料塑性指标的重要参数之一。

综上所述，材料的塑性指标是评价材料塑性变形能力的重要参数，它直接影响着材料的加工性能和使用性能。

在评价材料的塑性指标时，需要综合考虑屈服强度、延伸率、冷加工硬化指数等参数，以全面评价材料的塑性变形能力。

只有通过科学准确地评价材料的塑性指标，才能更好地指导材料的选择和应用，提高材料的加工性能和使用性能。

因此，在材料工程中，塑性指标的评价是至关重要的，需要引起重视并加以研究。

01第一章材料的性能

四、冲击韧性
是指材料抵抗冲击载荷
作用而不破坏的能力。
指标为冲击韧性值ak(通过冲击实验
测得)。
冲击实验
缺口试样在摆锤摆动过程中弯曲断裂，由摆锤的高度差(h-h’)，可以求出摆锤所失去的能量，即样品断裂所吸收的能量；用上述能量除以试样缺口处的原始截面积，规定为冲击韧性k。
塑性指标与塑性加工特别是冷加工性能有关
金箔
一克黄金可以打制成约0.5平方米的纯金箔，厚度为0.12m。
说明： ① 用断面收缩率表示塑性比伸长率更接近真实变形。 ② 直径d0 相同时，l0，。只有当l0/d0 为常数时，塑性值才有可比性。当l0=10d0 时，伸长率用表示；
当l0=5d0 时，伸长率用5 表示，显然5>
五、导电性与导热性类似，用电阻率或电导率表示银，铜，铝电阻率小玻璃和陶瓷电阻率则很大
六、磁性
根据在磁场中的行为材料有以下分类：抗磁性材料顺磁性材料软磁材料加磁场时易磁化，外磁场去掉后，磁性基本消失---纯铁，硅钢片。铁磁性材料
硬磁材料
加磁场时易磁化，去掉外磁场后，长期保持较高磁性---钕铁硼。
第一章材料的性能
使用性能：材料在使用过程中所表现的性能。
神舟一号飞船
包括力学性能、物理性
能和化学性能。
工艺性能：材料在加工
过程中所表现的性能。
包括铸造、锻压、焊接、
热处理和切削性能等。
第一节材料的力学性能
一、弹性和刚度二、强度与塑性三、硬度四、冲击韧性五、疲劳六、断裂韧性
一般，材料熔点越高，高温下保持高强度能力越强。
三、热膨胀性
线膨胀系数----物体在温度升高一度时某一方向长度的变化精密机械要求线膨胀系数小可以利用热膨胀特性制造温控阀热膨胀使材料在加热和冷却过程中产生热应力

金属材料的力学性能

第一章金属材料的力学性能机械制造中使用的材料品种很多，为了正确使用材料，并把它加工成合格的工件，必须掌握材料的使用性能和工艺性能。

使用性能，是指为保证工件正常工作材料应具备的性能，包括力学性能、物理和化学性能等。

工艺性能，是指材料在加工过程中所表现出来的性能，包括铸造性能、锻压性能、焊接性能和切削加工性等。

所谓力学性能，是指材料在外力作用下所表现出来的性能，主要有强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度等，是设计机械零件时选材的重要依据。

这些性能指标是通过试验测定的。

第一节刚度、强度、塑性刚度、强度和塑性是根据试验测定出来的。

将材料制成标准试样(图1-1a)，然后把试样装在试验机上施加静拉力，随着拉力的增加试样逐渐变形，直到拉断为止(图1-1b)。

将试样从开始到拉断所受的力F 及所对应的伸长量ΔL绘制在F—ΔL坐标上，得出力一伸长曲线。

低碳钢的力一伸长曲线如图1—2所示。

从图1—2可知，在OE 阶段，试样的伸长量随拉力成比例增加，若去除拉力后试样恢复原状，这种变形称为弹性变形。

超过E 点后，若去除拉力试样不能完全恢复原状，尚有一部分伸长量保留下来，这部分保留下来的变形称为塑性变形。

当拉力增加到F s 时，力一伸长曲线在S 点呈现水平台阶，即表示外力不再增加而试样继续伸长，这种现象称为屈服，该水平台阶称为屈服台阶。

屈服以后，试样又随拉力增加而逐渐均匀伸长。

达到B 点，试样的某一局部开始变细，出现缩颈现象。

由于在缩颈部分试样横截面积迅速减小，因此使试样继续伸长所需的拉力也就相应减小。

当达到K 点时，试样在缩颈处断裂。

低碳钢在拉伸过程中经历了弹性变形、弹一塑性变形和断裂三个阶段。

F —ΔL 曲线与试样尺寸有关。

为了消除试样尺寸的影响，把拉力F 除以试样原始横截面积A0，得出试样横截面积上的应力，同时把伸长量ΔL 除以试样原始标距L 0，得到试样的应变LL ε∆=0F A σ=σ—ε曲线与F —ΔL 曲线形状一样，只是坐标不同。

金属材料的塑性变形与回弹性能

金属材料的塑性变形与回弹性能金属材料的塑性变形与回弹性能是重要的材料力学性能指标，关乎到金属材料在工程应用中的可塑性和稳定性。

塑性变形是指金属材料在外力作用下会发生永久性变形的能力，而回弹性能则是指金属材料在撤去外力后能够恢复到原始形状的能力。

本文将从塑性变形和回弹性能的定义、影响因素以及控制方法等方面展开论述。

一、塑性变形的定义及影响因素塑性变形是指金属材料在外力作用下，由于晶体结构的滑移和位错的运动而发生的永久性变形。

塑性变形的大小取决于材料的塑性性能以及应力的强度，可以通过应变值来进行表征。

影响金属材料塑性变形的因素有很多，其中包括材料的晶体结构和晶格缺陷，材料的成分和结构等。

晶体结构的滑移是金属材料发生塑性变形的主要机制，而晶格缺陷如位错则会影响晶体的滑移过程。

此外，材料的成分和结构也会对塑性变形起到重要的影响，例如晶粒尺寸的大小、材料的纯度等都会对材料的塑性变形性能产生显著的影响。

二、回弹性能的定义及影响因素回弹性能是指金属材料在外力撤除后能够恢复到原始形状的能力。

回弹性能的好坏反映了金属材料的弹性模量和塑性变形程度。

金属材料的回弹性能受到多种因素的影响，包括金属材料的弹性模量、外力加载的速率以及材料的塑性变形程度等。

弹性模量是描述材料抵抗形变能力的指标，高弹性模量的金属材料具有较好的回弹性能。

外力加载的速率越快，金属材料的回弹性能越差。

此外，材料的塑性变形程度也会影响回弹性能，通常情况下，塑性变形越大，回弹性能也会相对较差。

三、控制塑性变形与回弹性能的方法为了控制金属材料的塑性变形和回弹性能，可以采取以下方法：1.合理选择材料和处理工艺：通过选择合适的金属材料和采取适当的处理工艺，可以改善材料的塑性变形和回弹性能。

例如，通过热处理可以优化材料的晶体结构，提高材料的塑性变形和回弹性能。

2.控制外力加载的速率：外力加载的速率对金属材料的塑性变形和回弹性能有着显著影响。

适当控制外力加载的速率，可以减小材料的塑性变形和提高回弹性能。

材料力学第一章(二) 拉伸过程中的变形及力学性能指标

（5）弹性比功（elastic specific work）：表示材料吸收弹性变形功的能力，弹性比能、应变比能，决定于弹性模量和弹性极限（即材料由弹性变形过渡到弹-塑性变形时的应力）。
（6）滞弹性（anelasticity）：在弹性范围内加快加载或卸载后，随时间
延长产生附加弹性应变的现象。
第三页，共28页。
（c）利用包申格效应，如薄板反向弯曲成型。拉拨的钢棒经过轧辊压制变直等。
第十六页，共28页。
塑性变形
塑性变形的方式及特点
➢ 材料宏观塑性变形来源于微观上大量位错运动的结果。（原子位移总和—表现—变形）
➢ 金属（陶瓷？）材料常见的塑性变形方式为滑移和孪生（材料科学基础）。
滑移是材料在切应力作用下沿滑移面（原子最密排面）和滑移方向（原子最密排方向）
应变硬化特性：金属材料有一种阻止继续塑性变形的能力。塑性应变是硬化的原因，硬化是塑性变形的结果。
第五页，共28页。
5
一、基本概念
（12）塑性（ plasticity ）：材料断裂前发生塑性变形（不可逆永久变形）的能力，也即固体材料在外力作用下能稳定地产生永久变形而不破坏其完整性
(不断裂、不破损）的能力。延展性（ ductility）：材料经受塑性变形而不破坏的能力。
（3）弹性模量（ elastic modulus，modulus of elasticity）：是表征材料弹性的物理参数，是指材料在弹性变形范围内，应力和对应的应变的比值 E=σ/ε，也是材料内部原子之间结合力强弱的直接量度。
第二页，共28页。
2
一、基本概念
（4）刚度（ stiffness）：指物体（固体）在外力作用下抵抗变形的能力，可用使产生单位形变所需的外力值来量度。刚度越高，物体表现越硬。

材料力学性能-第一章-塑性变形(5)

n=eB
S
S e
S dS de
dS e de
开始均匀塑性变形点
eB
e
图1.44 缩颈判据图解
2021年11月16日第一章单向静载下材料的力学性能星期二
但颈缩一旦产生，颈缩区
中心部位的径向收缩受到
约束，单向应力状态就变
1
为三向应力状态，此时，
a
要继续塑性变形就必须提
高轴向应力，因而颈缩处
t r
2021年11月16日第一章单向静载下材料的力学性能星期二
十三、韧性和韧度
韧性是金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力，或指材料抵抗裂纹扩展的能力。而韧度是衡量材料韧性的力学性能指标，又分为静力韧度、冲击韧度、断裂韧度，如静力韧度是指静拉伸时单位体积材料断裂前所吸收的功，是强度和韧性的综合指标，可理解为应力-应变曲线下所包围的面积：
e L dl ln L ln(1 )
L L 0
L0
同理可得真实断面收缩率＝－e，即真实
的应变和断面收缩率在绝对值上是相等的。
2021年11月16日第一章单向静载下材料的力学性能星期二 OP段：弹性变形阶段； PB段：均匀塑性变形阶段， S =ken，n为应变硬化指数。 BK段：不均匀塑性变形阶段，至K点断裂。
dF d(SA) AdS SdA 0 (1)
2021年11月16日第一章单向静载下材料的力学性能星期二材料塑性变形时体积不变dV=0，可得：
dV d(AL) AdL LdA 0
dA dL de d(ln(1 )) d (2)
AL
1
联立(1)和(2)，可得：S dS （ 3） de
部区域的塑性变形量对总伸长实际上没有什么影响。

材料的塑性指标有哪些

材料的塑性指标有哪些塑性是材料力学性能中的一个重要指标，它反映了材料在受力作用下发生塑性变形的能力。

塑性指标是衡量材料塑性变形能力的重要参数，不同材料的塑性指标也各有特点。

在工程设计和材料选用中，了解材料的塑性指标对于保证工程结构的安全性和可靠性至关重要。

本文将对材料的塑性指标进行介绍和分析。

首先，材料的屈服强度是衡量材料塑性变形能力的重要指标之一。

屈服强度是指材料在拉伸或压缩过程中开始发生塑性变形的应力值。

通常情况下，材料的屈服强度越高，其抗拉抗压能力就越强，具有较好的塑性变形能力。

因此，在工程设计中，需要根据实际使用情况选择具有合适屈服强度的材料，以保证工程结构的安全性。

其次，材料的延伸率也是衡量材料塑性变形能力的重要指标之一。

延伸率是指材料在拉伸过程中发生塑性变形后的伸长量与原始长度的比值。

通常情况下，延伸率越大，说明材料具有较好的塑性变形能力，能够在受力作用下发生较大的塑性变形而不断裂。

因此，在一些需要承受较大变形的工程结构中，需要选择具有较高延伸率的材料，以保证其在受力作用下不会过早断裂。

此外，材料的冷加工硬化指数也是衡量材料塑性变形能力的重要指标之一。

冷加工硬化指数是指材料在冷加工过程中硬度的增加量与应变的比值。

通常情况下，冷加工硬化指数越大，说明材料具有较好的塑性变形能力，能够在受力作用下发生较大的塑性变形而不断裂。

因此，在一些需要进行冷加工加工的工程结构中，需要选择具有较高冷加工硬化指数的材料，以保证其在加工过程中不会发生断裂。

综上所述，材料的塑性指标包括屈服强度、延伸率和冷加工硬化指数等。

这些指标是衡量材料塑性变形能力的重要参数，对于工程设计和材料选用具有重要意义。

在实际应用中，需要根据工程结构的使用情况和要求选择合适的材料，以保证工程结构的安全性和可靠性。

同时，也需要在材料的生产和加工过程中对这些塑性指标进行严格控制，以保证材料具有良好的塑性变形能力。

12塑性与屈服准则

一塑性指标
事实上，这两个指标只能表示在单向拉伸条件下的塑性变形的能力。这两个指标越高，说明材料的塑性越好。试样拉伸时，在缩颈开始前，材料承受单向拉应力，缩颈出现以后，缩颈处处于三向拉应力状态。上述两个指标反映的是材料在单向拉应力状态下的均匀变形阶段和三向拉应力状态下的缩颈阶段的塑性总和。由于伸长率的大小与试样原始标距长度有关，而断面缩减率的大小与试样原始标距无关，因此，在塑性材料中，用Ψ(%)作为塑性指标更为合理。 2 压缩试验将圆柱体试样在压力机或落锤上进行镦粗，试样的高度一般是直径D0的1.5倍，用试样侧表面出现的第一条裂纹时的压缩程度ε c作为塑性指标，即 H k H 0 100% 。
c
H0
式中Hk为试样侧表面出现第一条裂纹时的高度。 3 扭转试验在专门的扭转试验机上进行，材料的塑性指标用试样破断前的扭转角或扭转圈数表示。
一塑性指标
如果以不同变形速度、不同温度时得到的各种塑性指标（δ 、ψ 、ε 、 ak、ζb 等）为纵坐标、以温度为横坐标绘制成曲线图，称为塑性图。图 1所示为碳钢的塑性图。一张完整的塑性图，应给出压缩时的变形程度ε、拉伸时的强度极限ζb、延伸率δ、断面缩减率ψ、扭转时扭转角或转数，以及冲击韧性ak等力学性能指标与温度的关系，它是拟定金属塑性加工工艺规范，如选择变形温度、变形速度、变形程度等的重要依据。使用塑性图时，应注意图中塑性指标对应的变形条件，使实验条件尽量与塑性加工时的变形条件相近。金属在发生塑性变形时，产生抵抗变形的能力，称为变形抗力，一般用接触面上平均单位面积变形力表示。如压缩时，变形抗力为作用于工具表面的单位面积压力，亦称单位流动压力，通常用P表示。
第十二章
塑性与屈服准则

第一章塑性变形及其性能指标.

四、应变硬化(形变强化)
(2)高分子材料：
屈服后由范德瓦尔斯键变成共价键，
提高强度2、应变硬化指数(金属的真应力-真应变曲线) (1)Hollomon公式： S=Ken n为应变硬化指数；K为硬化系数。 (2)应变硬化指数n ：反映了材料抵抗继续塑性变形的能力。 n =1→完全理想弹性体； n =0→S=K=常数→ 没有应变硬化能力。 n =0.1～0.5 (3)n值和屈服点σs大致呈反比关系：即nσs=常数。
3、溶质元素
4、第二相：
5、温度
6、应变速率与应力状态
四、应变硬化(形变强化)
0、定义：随着变形量的增大，形变应力提高的现象。
四、应变硬化(形变强化)
1、应变硬化机理： (1)金属材料： ①多系滑移：位错交互作用→形成割阶、位错锁和胞状结构等 →位错运动阻力增大→产生应变硬化。 ②交滑移：刃位错随应变增加→密度增大→产生应变硬化。
注：σb=K(n/e)n的推导详见第23页，结合37页第10参考题将其弄懂。
六、塑性与塑性指标
塑性：是指材料断裂前产生塑性变形的能力。意义：防止偶然过载造成危害；保证机件正常运行；有利于塑性加工和修复。
六、塑性与塑性指标
1、伸长率指标： (1)最大应力下非比例伸长率δg，即 δg=ΔLg/L0×100％ (2)最大应力下总伸长率δgt ，即 δgt=ΔLgt/L0×100％ (3)断后伸长率δ，即δ=ΔLk/L0×100％
§1.4
应变硬化
塑性变形及其性能指标
缩颈
屈服
拉伸伸长断面收缩
§1.4
塑性变形及其性能指标
一、塑性变形机理(已学、自学)
二、屈服现象与屈服强度三、影响金属材料屈服强度的因素(自学) 四、应变硬化五、抗拉强度与缩颈条件六、塑性与塑性指标七、超塑性

材料加工成型理论第一章-金属塑性变形的物理本质

5. 割阶运动所引起的阻力
• 割阶运动所引起的阻力也就是形成点缺陷引起的阻力。当带有割阶的位错滑移时，如果割阶做的是非保守运动，则运动过程中其后形成一连串的点缺陷。形成这些点缺陷需要能量，这就相当于有反向的力阻碍位错前进。形成这些点缺陷引起的阻力为：
• 位错要运动，虽然很容易，但也必须至少克服点阵阻力（派-纳力）对它的阻碍才能运动。
1.点阵阻力
• 位错向前运动，必须越过一个能量最大值的位置，才能从一个低能的稳定位置过渡到另一个低能的稳定位置。为此，就需要对位错施加足够的力以供克服这一能垒所需要的能量，这个能垒就称为派尔斯垒，克服这个能垒所需要的力就是派-纳力。
4. 位错切割穿过其滑移面的位错林所引起的阻力
• 位错林是指那些穿过运动位错所在滑移面的
位错。切割林位错所引起的阻力用
' s
表示，
是一种短程力。
• 热激活对于克服这个阻力是有很大作用的。
• 由于位错林的存在，必然存在应力场，林位
错的应力场对运动位错的阻力用
" s
表示，
该力是一种长程力，它对温度不敏感。
• 根据该理论可以估计出纯金属的理论屈服强度
m G / 2
• 一般金属晶体的理论屈服强度为103~104MPa 数量级。而实测纯金属单晶体大致为1MPa，理论值是实际值的1000倍以上，说明把滑移过程看成是整体刚性的移动与实际相差较远。
二、实际晶体屈服强度的构成
• 金属的理论屈服强度来源于金属的原子间的结合力，它是金属原子间结合力大小的反映。而实际晶体中存在各种晶体缺陷，如位错的存在，位错易运动，因而不能充分发挥出原子间结合力的作用，所以金属实际屈服强度远低于理论值。

材料力学塑性强度知识点总结

材料力学塑性强度知识点总结材料力学是研究材料在外力作用下的力学性能和变形行为的学科。

塑性强度是材料塑性变形和抗破坏能力的重要指标。

本文将对材料力学塑性强度的相关知识点进行总结。

一、材料的塑性变形和强度概念在力学中，材料的变形可以分为弹性变形和塑性变形两种。

弹性变形是指材料在受力作用下产生的可恢复的形变，即在去除外力后能够恢复到原来的形状。

而塑性变形是指材料在受力作用下产生的不可恢复的形变，即在去除外力后无法完全恢复到原来的形状。

材料的强度是指材料在承受外力时抵抗破坏的能力。

在塑性变形中，材料的塑性强度是指材料在继续变形过程中能够承受的最大应力。

塑性强度是材料抵抗塑性变形和破坏的重要指标，对材料的力学性能和使用寿命有着重要影响。

二、拉伸试验与屈服强度拉伸试验是一种常用的测试方法，用于评估材料的力学性能和强度。

拉伸试验时，将材料样品固定在拉伸机上，以恒定的加载速度进行拉伸，记录加载过程中的应力和应变变化。

在拉伸试验中，材料首先经历弹性阶段，在这个阶段，应变与应力呈线性关系，材料完全可以恢复到原来的形状。

随着拉伸力的增加，材料进入塑性阶段，应力逐渐增加，直到达到最大值，这个最大值被称为屈服强度。

屈服强度是材料塑性变形开始的临界点，之后材料将发生塑性变形。

三、塑性变形与破断强度当材料开始进入塑性变形阶段后，应力和应变之间的关系不再是线性的。

此时，材料开始发生塑性变形，外力作用下的应力不再增加，材料开始出现局部变形和局部应变。

随着应变的增加，材料会经历各种不同形式的塑性变形，如颈缩现象和局部变形集中等。

最终，在材料某一部分的应力达到临界值后，材料会发生破坏。

这个临界值被称为破断强度，破断强度是材料的一个重要指标，用于评估材料在受力下的破坏能力。

四、材料的塑性强度与材料特性材料的塑性强度与材料的特性密切相关。

材料的结构、成分和热处理等因素都会对材料的塑性强度产生影响。

结晶度是指材料中晶粒的排列程度和晶粒尺寸的大小，结晶度越高，材料的塑性强度越高。

材料性能学复习

材料性能学复习(总15页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--《材料性能学》复习第一章材料单向静拉伸的力学性能一、力－伸长曲线（拉伸图） 1、曲线上变形三阶段（1）、弹性变形（2）、塑性变形（屈服现象）（3）、不均匀变形（颈缩阶段）及断裂阶段（会画） 2、拉伸图的种类曲线1 为淬火、高温回火后的高碳钢曲线2 为低合金结构钢曲线3 为黄铜曲线4 为陶瓷、玻璃曲线5 为橡胶类（会画）二、应力一应变曲线（σ－ε曲线）1、应力：应变：2、应力－应变曲线（工程应力－应变曲线）0A F =σ0L L ∆=ε３、各种性能指标（1）、强度指标①弹性极限：σe＝Fe / S0②比例极限：σp＝Fp / S0③屈服极限：σs＝Fs / S0 ；屈服强度σ＝ / S0④强度极限：σb＝Fb / S0⑤断裂强度： Sk＝Fk / Sk（2）、塑性指标①延伸率：δｋ＝(Ｌk-L0) / L0 X 100 %②断面收缩率：ψk＝（ S0－ Sk）/ S0 X 100 %４、真应力－真应变曲线（S－e曲线）真应力：其中， F －瞬时载荷， A－瞬时面积真应变：则：两曲线比较0 0ln)LLLdLdee e LL⎰⎰===)1(ψσ-=SAFS=三、弹性变形及其实质（一）、弹性变形的特点•1、可逆性；•2、单值线性关系；•3、弹性变形量较小（ε＜～1％）（二）、双原子模型解释弹性变形引力四、弹性的不完整性与内耗（一）、滞弹性（弹性后效）1．正弹性后效 2．反弹性后效3．产生原因４、危害（二）、包申格效应包申格（Bauschinger）效应：是指金属材料经预先加载产生少量塑性变形（残余应变小于4％），而后再同向加载规定残余伸长应力（或弹性极限）增加，反向加载，规定残余伸长应力（或弹性极限）降低的现象．原因：包申格（Bauschinger）效应可能与第二类内应力有关；危害：包申格（Bauschinger）效应可弱化材料，因而应予以消除；消除办法五、断裂1、断裂概念2、断裂的类型及断口特征3、韧性断裂与脆性断裂概念韧性断裂的特点；脆性断裂的特点4、穿晶断裂与沿晶断裂剪切断裂；解理断裂；准解理断裂5、断裂强度（1）．理论断裂强度（会推导）理论断裂强度和实际强度说（2）．断裂强度的裂纹理论（ Griffith强度理论）Griffith强度理论此公式说明的问题金属材料γs＝γe＋γp Griffith强度理论212⎪⎭⎫⎝⎛=aEscπγσ22σγπscEa=21(2⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=aEpecπγγσ2)(2σγγπpecEa+=第二章材料在其他静载下的力学性能主要讲了硬度试验一、布氏硬度（HB）（1）测定原理（2）、优缺点•优点：压痕面积较大，其硬度值能反映材料在较大区域内各组成相的平均性能，试验数据稳定，重复性强。

【材料物理性能与力学性能】第1-2章

内耗：材料在变形过程中被吸收的功。
弹性滞后环：应力-应变曲线中，加载线和卸载线不重合而形成一个封闭回路，称为弹性滞后环。弹性滞后环说明加载时材料吸收的变形功大于卸载时材料释放的变形功，有一部分加载变形功被材料吸收，即为内耗，其大小等于弹性滞后环的面积。(内耗大小主要取决于应变和应力之间的位相差)
2）晶体结构
单晶体：各向异性
多晶体：伪各向同性
最大值与最小值差值可达4倍
非晶：各向同性
3）化学成分----引起原子间距和键合方式的变化
4）微观组织----影响较小
晶粒大小对E值无影响；
第二相的影响取决于体积比例和分布状态；
冷加工的影响在5%以内
5）温度----温度升高，E降低
特例：橡胶。其弹性模量随温度升高而增加。
三、影响金属材料屈服强度的因素
1、晶体结构
（派纳力）
位错宽度w大，位错易于移动， bcc金属相反
p n小，屈服强度小，如fcc金属.
2、晶界和亚结构晶界越多，晶粒越小，位错中应力集中程度不够，需要更大
的外加切应力才能够使位错运动，因此屈服强度越大。——
细晶强化
3、溶质元素——固溶强化此外，
上屈服点：试样发生屈服而力首次下降前的最大应力值。 su
屈服平台（屈服齿）：屈服伸长对应的水平线段或曲折线段。
材料产生屈服的原因：与材料内部的位错运动有关。
位错运动速率与切应力的关系： v ( )m 0

'
其中，m 为位错运动速率应力敏感指数。

'
b v
：塑性应变速率

6）加载条件和负荷持续时间加载方式、速率和负荷持续时间对金属材料、陶瓷材料影响很小。

一、4.塑性变形及其性能指标

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4.3.3.1 固溶强化实例
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固溶强化的影响因素：
① 溶质原子含量越多，强化效果越好； ② 溶剂与溶质原子半径差越大，强化效果越好； ③ 溶剂与溶质原子价电子数差越大，强化效果越好；
④ 间隙式溶质原子的强化效果高于置换式溶质原子。
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4.4.4 第二相
软基体＋硬第二相
弥散强化
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4.6.1 缩颈
描述：一些金属材料和高分子材料在拉伸时，变形集中于局部区域的特殊状态，它是在应变硬化与截面减小的共同作用下，因应变硬化跟不上塑性变形的发展，使变形集中于试样局部而产生的。
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4.6.2 产生缩颈的工程应力
应变硬化系数K
应变硬化指数n
n b K e
几何软化；，接近45，滑移变得容易。
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2. 晶体的孪生
孪生：在切应力作用下晶体一部分相对于一定晶面（孪生面）和晶向（孪生方向）发生切变的变形过程。孪晶与未变形的基体间以孪晶面为对称面成镜面对称关系。
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①
孪晶中的晶格位向变化
发生切变、位向改变的这一部分晶体称为孪晶。
3非晶态材料的塑性变形?非晶态玻璃材料不存在晶体中的滑移和孪生的变形它们的永久变形是通过分子位置的热激活交换来进行的属于粘性流动变形机制塑性变形需要在一定的温度下进行故普通无机玻璃在室温下没有塑性
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第四节
回忆：力—伸长曲线
不均匀集中塑性变形
屈服塑性变形
弹性变形阶段
均匀塑性变形
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位错切过第二相粒子（表面能、错排能、粒子阻碍位错运动）位错绕过第二相粒子（粒子、位错环阻碍位错运动）

第一章工程材料的分类与性能指标

如果材料的屈服强度很低而断裂韧度很高，即
使材料中存在裂纹，则在外载荷作用下，材料先发
ห้องสมุดไป่ตู้
生塑性变形，使进一步的破坏为韧性断裂，例如：
中、小截面的中、低强度材料就属于这种情况。这
时断裂韧度就不适合作为材料断裂抗力的主要指标。
当模具的截面尺寸很大或模具材料的强度很高
时，发生裂纹失稳扩展快速断裂的倾向性增加。截面尺寸大，可能包含的裂纹缺陷就多，而且易造成硬性的平面应变状态，材料的韧性不能发挥作用，裂纹前端的应力场强度大，材料的强度高，其塑性和韧性往往较低，较小的裂纹尺寸即可导致快速断裂。因此，在这种情况下，为防止低应力脆性断裂，应该对材料的断裂韧度值提出一定的要求。
（3）疲劳抗力指标疲劳曲线和疲劳极限：
疲劳曲线
疲劳曲线是疲劳应力与疲劳寿命（-N）的关系曲线，也称维勒曲线。
疲劳曲线与疲劳极限（－1）的测定参阅国家标准GB4337-84。（旋转弯曲疲劳实验，正弦波对称循环条件下）
对于σb ≤1300MPa的中低强度钢和铸铁材料-N曲线出现水平部分。
疲劳断裂的特点：
· 失效抗力低，应力水平低于材料的抗拉强度，甚至低于屈服强度。
不论是脆性材料还是韧性材料，均表现为突然脆性断裂，断口处无明显的宏观塑性变形。
对材料表面及内部缺陷高度敏感。（零件表面应力集中部位、加工和使用过程中造成的表面损伤、材料本身的冶金缺陷等均易成为疲劳源。尤其是表面存在较大拉应力时，疲劳裂纹多萌生于表面应力集中处。）
无裂纹材料的断裂抗力
一般中、小截面尺寸的中、低强度材料，可
以认为是均匀连续的，没有宏观裂纹存在（即使有
微小裂纹，对断裂过程也不产生重要影响）。

材料力学性能-第一章-塑性变形(2)

2022年2月20日第一章单向静载下材料的力学性能星期日
按以上准则，采用屈服强度高的材料，可减小机件的体积或尺寸。但屈服强度过高会增大屈强比，不利于应力重新分布，易引起脆性断裂。在脉冲束辐照产生的热激波、高速碰撞及爆炸等产生的冲击波这类强动载荷作用下，材料显现出的屈服强度与静态载荷作用时的屈服强度不同，因此，在工程实际中，对于强动载荷常常采用动态屈服强度，它约为静态屈服强度的2~4倍。
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图1-31为低碳钢和黄铜拉伸时的应力应变曲线。
A－上屈服点 C－下屈服点
0.2
屈服伸长
A
C
低碳钢黄铜
AC－屈服平台
对于没有明显屈服点的材料，用人为规定的办法确定屈服
O
0.2％
图1-31 屈服现象示意图
点：0.01％； 0.05％； 0.2％；
变正形火84态0％
图1-29 工业纯铁在塑性变形前后的组织变化
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在塑性变形过程中，当变形达到一定程度(70％以上)时，绝大部分晶粒的位向与外力方向趋于一致，这种现象称为形变织构或择优取向，如图1-30所示。形变织构使金属呈现各向异性，在深冲零件时易产生“制耳”现象，使零件边缘不齐，厚薄不均。对性能的影响：随变形量增加，金属的强度、硬度提高，塑性、韧性下降，称为加工硬化。
材料力学性能
Mechanical properties of materials
第一章：塑性变形（2）
2022年2月20日第一章单向静载下材料的力学性能星期日
孪生是塑性变形的另一种重要形式，

第一章第四节塑性变形及性能指标

材料物理性能---力学性能
位错是晶体中最为常见的缺陷之一
晶体在结晶时受到杂质﹑ 温度变化或振动产生的应力作用，或由于晶体受到打击 ﹑切削﹑研磨等机械应力的作用，使晶体内部质点排列变形，原子行间相互滑移，而不再符合理想晶体的有秩序的排列，由此形成的缺陷称位错。位错是原子的一种特殊组态，是一种具有特殊结构的晶格缺陷，因为它在一个方向上尺寸较长，所以被称为线状缺陷。
材料物理性能---力学性能
刃型位错
设有一简单立方结构的晶体，在切应力的作用下发生局部滑移，发生局部滑移后晶体内在垂直方向出现了一个多余的半原子面，显然在晶格内产生了缺陷，这就是位错，这种位错在晶体中有一个刀刃状的多余半原子面，所以称为刃型位错。位错线的上部邻近范围受到压应力，而下部邻近范围受到拉应力，离位错线较远处原子排列正常。通常称晶体上半部多出原子面的位错为正刃型位错，用符号“┴”表示，反之为负刃型位错，用“┬”表示。当然这种规定都是相对的。
C2
（1）形变时晶体中原子的位置
负荷作用前原子的位置
小负荷作用下的应变
高负荷作用下的应变
达到高负荷作用下的状态除去负荷后原子的位置
（2）在剪应力作用下，原子的局部位移
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
材料物理性能---力学性能
金属与非金属晶体滑移难易的比较金属由一种离子组成非金属组成复杂
金属键无方向性