加工硬化指數(shù)n值

1、加工硬化指數(shù) n 值加工硬化指數(shù)英文名即hardening index 。該指數(shù)由真應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系定義，指金屬薄板成形時(shí)真應(yīng)力 S 一真應(yīng)變 關(guān)系式中的冪指數(shù) n，關(guān)系式如下：n，S = K 式中 K 為強(qiáng)度系數(shù) 。亦即雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系 lgS-lg 中，真應(yīng)力 -真應(yīng)變關(guān)系式 lgS=lgK+nlg 直線(xiàn)的斜率 n 是無(wú)量綱值，又稱(chēng)加工硬化指數(shù)。 (見(jiàn)真應(yīng)力一真應(yīng)變曲線(xiàn) )從數(shù)值上看，硬化指數(shù) n 值等于 (或近似等于 )單向拉伸時(shí)材料最大均勻伸長(zhǎng)應(yīng)變的大小，即所謂細(xì)頸點(diǎn)應(yīng)變。也就是說(shuō)， n 表征了頸縮點(diǎn)位置。應(yīng)變分布不均是板材成形中的一個(gè)重要特點(diǎn)， n 值的大小實(shí)際上反映了板材的應(yīng)變均化能力，主

2、要說(shuō)明：(1)成形件的應(yīng)變峰值不同。 n 值小的材料產(chǎn)生的應(yīng)變峰值高， n 值大的材料產(chǎn)生的應(yīng)變峰值低；(2)成形件上的應(yīng)變分布不同。 n 值小的材料應(yīng)變分布不均勻， n 值大的材料應(yīng)變分布均勻。硬化指數(shù) n 值對(duì)板材成形極限曲線(xiàn)具有明顯的影響， n 值大材料的成形極限曲線(xiàn)高， n 值小材料的成形極限曲線(xiàn)低。板材的拉脹性能在很大程度上取決于材料的 n 值， n 值高時(shí)，拉脹性能也好。因此，硬化指數(shù) n 值是評(píng)價(jià)板材成形性能的重要指標(biāo)之一。在雙對(duì)數(shù)的坐標(biāo)中真應(yīng)力和真應(yīng)變成線(xiàn)性關(guān)系, 直線(xiàn)的斜率即為n，而 K 相當(dāng)于 =1.0時(shí)的真應(yīng)力，見(jiàn) 圖 15。理想的彈性體和理想的塑性體限定了一般材料加工硬

3、化指數(shù)n 的變化范圍，1. 計(jì)算工程應(yīng)力 ，工程應(yīng)變 。2. 計(jì)算真應(yīng)力、真應(yīng)變。真應(yīng)力 =（1+）真應(yīng)變 =ln(1+ )3. 分別對(duì)真應(yīng)力、真應(yīng)變求 Ln 對(duì)數(shù)。4. Ludwik-Hollomon 方程式為：n、=K1+K2 (分別為真應(yīng)力和真應(yīng)變 )公式變化可以得到：Ln = Ln K1+n Ln K2 再把第 3 步求得的數(shù)據(jù)代進(jìn)去進(jìn)行Y=B+AX 的擬合，斜率即為要求的n。加工硬化和真應(yīng)力真應(yīng)變曲線(xiàn)工程應(yīng)力工程應(yīng)變曲線(xiàn)的形狀是不變的, 并且對(duì)試樣卸載和重新加載時(shí), 應(yīng)力也沒(méi)有區(qū)別（必須保證卸載和重新加載之間的時(shí)間足夠短）.然而 , 如果用真應(yīng)力和真應(yīng)變來(lái)繪制曲線(xiàn)的話(huà)就會(huì)有區(qū)別 ,

4、例如真應(yīng)變的定義是長(zhǎng)度的增量除以標(biāo)距瞬時(shí)長(zhǎng)度 , 然而工程應(yīng)變是長(zhǎng)度的增量除以原始標(biāo)距的長(zhǎng)度 . 比較這兩種繪制曲線(xiàn)的方法 , 會(huì)發(fā)現(xiàn)隨著應(yīng)變的增加 , 應(yīng)力應(yīng)變的數(shù)據(jù)會(huì)發(fā)生越來(lái)越顯著的差 .一會(huì)兒會(huì)給出一些例子 .加工硬化率總是從真應(yīng)力真應(yīng)變數(shù)據(jù)中測(cè)量得到的.絕大多數(shù)應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)都遵循一個(gè)簡(jiǎn)單的能量表達(dá)式,稱(chēng)之為 Holloman方程,如下 :t =Ktn當(dāng) n 為硬化比率或者硬化系數(shù)的時(shí)候，這個(gè)方程對(duì)中斷的測(cè)試同樣適用（但僅適用于立刻重新加載的測(cè)試，在室溫下被延遲了幾個(gè)小時(shí)后再加載就不適用了 ).由少量塑性應(yīng)變 , 比如 1%, 引起的應(yīng)力增加會(huì)很顯著 ,在拉伸試驗(yàn)中可以測(cè)量出來(lái) ,從而估

5、計(jì)少量塑性應(yīng)變后屈服強(qiáng)度的增加 .對(duì)于給定應(yīng)變 , 應(yīng)力增量越大 , 冷加工屈服強(qiáng)度越大 .這個(gè)有用的參數(shù)被稱(chēng)做加工硬化指數(shù) , 可以通過(guò)繪制如下曲線(xiàn)得到 :ln = ln K +n. ln 當(dāng)塑性應(yīng)變?cè)黾訒r(shí) , 真應(yīng)變和工程應(yīng)變之間的差別也越來(lái)越大 . 一個(gè)可以選擇的能精確測(cè)量 n 值的方法是在給定的應(yīng)變處 , 測(cè)出真應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)的斜率 :d/d=n KTn- 1為了取代 n我們有 :-d/d=n T /T或者n =d/d.T /T這里T 和 T 是測(cè)量的 d/d 處的真應(yīng)力和真應(yīng)變 .加工硬化指數(shù) n 的實(shí)際意義加工硬化指數(shù) n 反應(yīng)了材料開(kāi)始屈服以后，繼續(xù)變形時(shí)材料的應(yīng)變硬化情況，它決定了材料開(kāi)始發(fā)生頸縮時(shí)的最大應(yīng)力。 n 還決定了材料能夠產(chǎn)生的最大均勻應(yīng)變量（見(jiàn)內(nèi)容），這一數(shù)值在冷加工成型工藝中是很重要的。對(duì)于工作中的零件，也要求材料有一定的加工硬化能力，否則，在偶然過(guò)載的情況下，會(huì)產(chǎn)生過(guò)量的塑性變形，甚至有局部的不均勻變形或斷裂，因此材料的加工硬化能力是零件安全使用的可靠保證。形變硬化是提高材料強(qiáng)度的重要手段。不銹鋼有很大的加工硬化指數(shù) n=0.5 ，因而也有很高的均勻變形量。不銹鋼的屈服強(qiáng)度不高，但如用冷變形可以成倍地提高。高碳鋼絲經(jīng)過(guò)鉛浴等溫處理后拉拔，可以達(dá)到2