材料的力學(xué)性能2

1、2 2、材料的變形、材料的變形 RALRAL 任何材料在外力作用下都會(huì)或多或少地發(fā)生變形，任何材料在外力作用下都會(huì)或多或少地發(fā)生變形，但是由于各種材料的本性不同、材料所受外力的性質(zhì)和但是由于各種材料的本性不同、材料所受外力的性質(zhì)和大小不同，材料工作時(shí)所處的環(huán)境不同，變形的性質(zhì)和大小不同，材料工作時(shí)所處的環(huán)境不同，變形的性質(zhì)和程度也就不同。程度也就不同。 根據(jù)外力去除后材料的變形能否恢復(fù)，可分為彈性根據(jù)外力去除后材料的變形能否恢復(fù)，可分為彈性變形和塑性變形兩種：能恢復(fù)的變形稱為彈性變形，不變形和塑性變形兩種：能恢復(fù)的變形稱為彈性變形，不能恢復(fù)的變形稱為塑性變形。能恢復(fù)的變形稱為塑性變形。 本章將

2、集中研究材料的彈性變形和塑性變形的基本本章將集中研究材料的彈性變形和塑性變形的基本規(guī)律及原理。規(guī)律及原理。當(dāng)歲月的樹還透著的沁沁綠意，當(dāng)時(shí)間的風(fēng)還拂著青春的氣息，匆忙的當(dāng)歲月的樹還透著的沁沁綠意，當(dāng)時(shí)間的風(fēng)還拂著青春的氣息，匆忙的我們，不經(jīng)意間就步入一片夏的濃蔭中，這個(gè)季節(jié)，我們開啟了我們的暑假我們，不經(jīng)意間就步入一片夏的濃蔭中，這個(gè)季節(jié)，我們開啟了我們的暑假實(shí)踐活動(dòng)。最終，我們成長(zhǎng)了，蛻變了。下面便是美文閱讀網(wǎng)帶來(lái)的暑期社實(shí)踐活動(dòng)。最終，我們成長(zhǎng)了，蛻變了。下面便是美文閱讀網(wǎng)帶來(lái)的暑期社會(huì)實(shí)踐個(gè)人總結(jié)，歡迎閱讀。暑期社會(huì)實(shí)踐個(gè)人總結(jié)會(huì)實(shí)踐個(gè)人總結(jié)，歡迎閱讀。暑期社會(huì)實(shí)踐個(gè)人總結(jié)(一一)七天的

3、社會(huì)七天的社會(huì)實(shí)踐，我從初期準(zhǔn)備階段滿懷憧憬的開始，到實(shí)踐期間親身經(jīng)歷的深刻體會(huì)，實(shí)踐，我從初期準(zhǔn)備階段滿懷憧憬的開始，到實(shí)踐期間親身經(jīng)歷的深刻體會(huì)，再到臨行時(shí)依依不舍的結(jié)束，實(shí)踐的每一天都讓我感慨萬(wàn)分，收獲良多。在再到臨行時(shí)依依不舍的結(jié)束，實(shí)踐的每一天都讓我感慨萬(wàn)分，收獲良多。在暑期社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)籌備階段之前，我就經(jīng)常聽?zhēng)熜终f(shuō)起過(guò)。每次聽完師兄師暑期社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)籌備階段之前，我就經(jīng)常聽?zhēng)熜终f(shuō)起過(guò)。每次聽完師兄師姐們講起社會(huì)實(shí)踐時(shí)，那份快樂(lè)幸?？偸茄笠缭谀樕稀Ｓ谑俏覜Q定要參與到姐們講起社會(huì)實(shí)踐時(shí)，那份快樂(lè)幸?？偸茄笠缭谀樕?。于是我決定要參與到暑期社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)，我一定要親身的去感受那份快樂(lè)。通過(guò)社

4、會(huì)實(shí)踐我可以暑期社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)，我一定要親身的去感受那份快樂(lè)。通過(guò)社會(huì)實(shí)踐我可以趁此機(jī)會(huì)鍛煉自己，提高各方面的能力趁此機(jī)會(huì)鍛煉自己，提高各方面的能力;同時(shí)我也可以收獲真摯的友情，建立同時(shí)我也可以收獲真摯的友情，建立真正的良好長(zhǎng)久友誼。還有就是想借此機(jī)會(huì)提前接觸社會(huì)，向當(dāng)?shù)氐木用駧д嬲牧己瞄L(zhǎng)久友誼。還有就是想借此機(jī)會(huì)提前接觸社會(huì)，向當(dāng)?shù)氐木用駧ノ覀凕c(diǎn)滴的愛(ài)心，向社會(huì)奉獻(xiàn)我們大學(xué)生應(yīng)有的微薄力量。從報(bào)名參去我們點(diǎn)滴的愛(ài)心，向社會(huì)奉獻(xiàn)我們大學(xué)生應(yīng)有的微薄力量。從報(bào)名參與這次暑期社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)開始，我就做好吃苦耐勞的準(zhǔn)備，為了這次期盼已與這次暑期社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)開始，我就做好吃苦耐勞的準(zhǔn)備，為了這次期盼已

5、久的實(shí)踐，就算再苦再累我都要堅(jiān)持?，F(xiàn)在實(shí)踐結(jié)束了，整個(gè)實(shí)踐的過(guò)程中，久的實(shí)踐，就算再苦再累我都要堅(jiān)持?，F(xiàn)在實(shí)踐結(jié)束了，整個(gè)實(shí)踐的過(guò)程中，雖然有時(shí)我覺(jué)得自己做得不是很優(yōu)秀，但我對(duì)自己的表現(xiàn)還是滿意的。雖然有時(shí)我覺(jué)得自己做得不是很優(yōu)秀，但我對(duì)自己的表現(xiàn)還是滿意的。2.1 2.1 材料的彈性變形材料的彈性變形 RALRAL 彈性變形的基本特點(diǎn)彈性變形的基本特點(diǎn) 材料的彈性變形是指材料在外力作用下發(fā)生一材料的彈性變形是指材料在外力作用下發(fā)生一定量的變形，當(dāng)外力去除后，材料能夠恢復(fù)原來(lái)形定量的變形，當(dāng)外力去除后，材料能夠恢復(fù)原來(lái)形狀的變形。狀的變形。 可逆性可逆性 單值性單值性 正正彈性應(yīng)變彈性應(yīng)變-

6、-由正應(yīng)力引起；由正應(yīng)力引起； 切彈性應(yīng)變切彈性應(yīng)變- -由切應(yīng)力引起由切應(yīng)力引起 變形量小：變形量?。?.5%-1%0.5%-1%2.12.1材料的彈性變形材料的彈性變形 RALRAL 彈性變形的物理本質(zhì)彈性變形的物理本質(zhì)起源于晶體點(diǎn)陣中原子間的相互作用起源于晶體點(diǎn)陣中原子間的相互作用 原子間勢(shì)能曲線在原子間勢(shì)能曲線在r r0 0處勢(shì)能最低，處勢(shì)能最低，處于穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)外力作用迫使兩原處于穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)外力作用迫使兩原子靠近子靠近(rr(rr(rr0 0) )時(shí)，必須分時(shí)，必須分別克服相應(yīng)的斥力或引力，才能使原別克服相應(yīng)的斥力或引力，才能使原子子N N2 2達(dá)到新的平衡位置，產(chǎn)生原子間達(dá)到新的

7、平衡位置，產(chǎn)生原子間距變化，即所謂的變形。當(dāng)外力去除距變化，即所謂的變形。當(dāng)外力去除后，因原子間力的作用，原于又回到后，因原子間力的作用，原于又回到原來(lái)平衡位置原來(lái)平衡位置(r=r(r=r0 0) )，即恢復(fù)變形。，即恢復(fù)變形。這就是彈性變形的物理過(guò)程，也是彈這就是彈性變形的物理過(guò)程，也是彈性 變 形 具 有 可 逆 性 特 點(diǎn) 的 原 因 。性 變 形 具 有 可 逆 性 特 點(diǎn) 的 原 因 。2.12.1材料的彈性變形材料的彈性變形 RALRAL 胡克定律胡克定律簡(jiǎn)單應(yīng)力狀態(tài)下的胡克定律簡(jiǎn)單應(yīng)力狀態(tài)下的胡克定律yyEyxzE G2(1)EG單向拉伸單向拉伸E, G,之間關(guān)系之間關(guān)系剪切和扭

8、轉(zhuǎn)剪切和扭轉(zhuǎn)2.12.1材料的彈性變形材料的彈性變形 RALRAL 胡克定律胡克定律廣義胡克定律廣義胡克定律1()xxyzE xyxyG1()yyzxE 1()zzxyE yzyzGzxzxG RALRAL 彈性模量的意義彈性模量的意義表明材料抵抗彈性變形的能力表明材料抵抗彈性變形的能力- -代表了材料的剛度；代表了材料的剛度；單晶體材料單晶體材料- - 彈性上存在各向異性彈性上存在各向異性 （原子間距較小的晶體學(xué)方向彈性模量較大）（原子間距較小的晶體學(xué)方向彈性模量較大）；多晶體材料多晶體材料- -（基本上）各向同性。（基本上）各向同性。2.2 2.2 彈性模量及其影響因素彈性模量及其影響因素

9、 對(duì)于按照剛度要求設(shè)計(jì)的構(gòu)件，應(yīng)選用彈性模量對(duì)于按照剛度要求設(shè)計(jì)的構(gòu)件，應(yīng)選用彈性模量值高的材料。因?yàn)橛脧椥阅Ａ扛叩牟牧现瞥傻臉?gòu)件受值高的材料。因?yàn)橛脧椥阅Ａ扛叩牟牧现瞥傻臉?gòu)件受到外力作用時(shí)，保持其固有尺寸和形狀的能力強(qiáng)，即到外力作用時(shí)，保持其固有尺寸和形狀的能力強(qiáng)，即構(gòu)件的剛度高。構(gòu)件的剛度高。 RALRAL工程應(yīng)用工程應(yīng)用1 1）計(jì)算梁和構(gòu)件的撓度，以及為了防止機(jī)器零件產(chǎn)生過(guò)量塑性變形，需）計(jì)算梁和構(gòu)件的撓度，以及為了防止機(jī)器零件產(chǎn)生過(guò)量塑性變形，需要知道材料的彈性模量要知道材料的彈性模量. .2 2）軋機(jī)的剛度設(shè)計(jì)）軋機(jī)的剛度設(shè)計(jì) 軋機(jī)工作機(jī)座抵抗縱向彈性變形的能力大小稱為軋機(jī)縱向剛度，

10、簡(jiǎn)稱軋機(jī)工作機(jī)座抵抗縱向彈性變形的能力大小稱為軋機(jī)縱向剛度，簡(jiǎn)稱“軋機(jī)軋機(jī)剛度剛度”。軋機(jī)剛度是表示一臺(tái)軋機(jī)結(jié)構(gòu)性能的重要參數(shù)，它反映一臺(tái)軋機(jī)所能獲。軋機(jī)剛度是表示一臺(tái)軋機(jī)結(jié)構(gòu)性能的重要參數(shù)，它反映一臺(tái)軋機(jī)所能獲得軋制精度的一個(gè)重要指標(biāo)。得軋制精度的一個(gè)重要指標(biāo)。 影響因素：影響因素：機(jī)架的變形機(jī)架的變形( (立柱拉伸，上、下橫梁的彎曲立柱拉伸，上、下橫梁的彎曲) )；軋輥的壓扁；軋輥的壓扁；軋輥的彎曲；軋輥的彎曲；壓下螺絲的壓縮；壓下螺絲的壓縮；軸承部分的變形；軸承部分的變形；其它接觸部位的變形。其它接觸部位的變形。其中，輥系的彈性變形量最大，占總變形的其中，輥系的彈性變形量最大，占總變形的

11、40407070，壓下螺絲彈性變形量占總，壓下螺絲彈性變形量占總變形量的變形量的4 42020，機(jī)架的彈性變形量占總變形量的，機(jī)架的彈性變形量占總變形量的lOlOl6l6。2.2 2.2 彈性模量及其影響因素彈性模量及其影響因素 RALRAL3 3）高強(qiáng)車輪鋼研究開發(fā)及應(yīng)用）高強(qiáng)車輪鋼研究開發(fā)及應(yīng)用2.2 2.2 彈性模量及其影響因素彈性模量及其影響因素 用節(jié)約型鋼材替代原車輪鋼用節(jié)約型鋼材替代原車輪鋼 - - 厚度由厚度由14mm11.5 mm - - 重量由重量由47.5kg37.5kg 節(jié)材節(jié)材20% FEM模擬計(jì)算結(jié)果：模擬計(jì)算結(jié)果： 最大彈性變形相差最大彈性變形相差0.005mm，

12、安全強(qiáng)度儲(chǔ)備為安全強(qiáng)度儲(chǔ)備為1- 250/450= 44 % 疲勞壽命疲勞壽命50萬(wàn)次萬(wàn)次, 全面用戶滿足要求全面用戶滿足要求美國(guó)用戶美國(guó)用戶SMI 公司提供的檢驗(yàn)報(bào)告公司提供的檢驗(yàn)報(bào)告減重后應(yīng)力應(yīng)變的有限元分析結(jié)果減重后應(yīng)力應(yīng)變的有限元分析結(jié)果解決了山東龍口車輪廠因超解決了山東龍口車輪廠因超重出口受阻的問(wèn)題，產(chǎn)品成重出口受阻的問(wèn)題，產(chǎn)品成功進(jìn)入美國(guó)市場(chǎng)；目前國(guó)內(nèi)功進(jìn)入美國(guó)市場(chǎng)；目前國(guó)內(nèi)已推廣多家車輪廠。已推廣多家車輪廠。2.2 2.2 彈性模量及其影響因素彈性模量及其影響因素 彈性模量的影響因素彈性模量的影響因素 主要取決于材料的本性主要取決于材料的本性 與晶格類型和原子間距密切相關(guān)與晶格類

13、型和原子間距密切相關(guān) 室溫下，金屬?gòu)椥阅Ａ渴覝叵拢饘購(gòu)椥阅Ａ縀 E是原子序數(shù)的周期是原子序數(shù)的周期函數(shù)。同一周期的元素，如函數(shù)。同一周期的元素，如NaNa，MgMg，AlAl，SiSi等，等，E E值隨原子序數(shù)增加而增大，這與元素價(jià)電子增值隨原子序數(shù)增加而增大，這與元素價(jià)電子增多及原于半徑減小有關(guān)。多及原于半徑減小有關(guān)。 同族的元素，如同族的元素，如BeBe，MgMg，CaCa，SrSr，BaBa等，等，E E值隨原于序數(shù)增加而減小，這與原子半徑增大有值隨原于序數(shù)增加而減小，這與原子半徑增大有關(guān)。關(guān)。 但對(duì)于過(guò)渡金屬來(lái)說(shuō)，并不適用，由圖可知，但對(duì)于過(guò)渡金屬來(lái)說(shuō)，并不適用，由圖可知，過(guò)渡族金屬

14、的彈性模量最高，可能和它們的過(guò)渡族金屬的彈性模量最高，可能和它們的d d層層電子未被填滿而引起的原子間結(jié)合力增大有關(guān)。電子未被填滿而引起的原子間結(jié)合力增大有關(guān)。常用的過(guò)渡族金屬，如常用的過(guò)渡族金屬，如FeFe，NiNi， MoMo，W W，MnMn，CoCo等，其彈性模量都很大，顯然，這也是這些金屬等，其彈性模量都很大，顯然，這也是這些金屬被廣泛應(yīng)用的原因之一。被廣泛應(yīng)用的原因之一。 RALRAL2.2 2.2 彈性模量及其影響因素彈性模量及其影響因素 彈性模量的影響因素彈性模量的影響因素 化學(xué)成分化學(xué)成分 合金中固溶溶質(zhì)元素雖然可以改變合金的晶格常數(shù)，但對(duì)于常用鋼鐵合合金中固溶溶質(zhì)元素雖然可

15、以改變合金的晶格常數(shù)，但對(duì)于常用鋼鐵合金來(lái)說(shuō)，合金化對(duì)其晶格常數(shù)改變不大，因而對(duì)彈性模量影響很小。金來(lái)說(shuō)，合金化對(duì)其晶格常數(shù)改變不大，因而對(duì)彈性模量影響很小。 熱處理熱處理 改變組織的強(qiáng)化工藝，但對(duì)彈性模量值影響不大。改變組織的強(qiáng)化工藝，但對(duì)彈性模量值影響不大。 冷塑性變形冷塑性變形 使使E E值稍有降低，一般降低值稍有降低，一般降低4%4%6%6%，但當(dāng)變形量很大時(shí)，因形變織構(gòu)而，但當(dāng)變形量很大時(shí)，因形變織構(gòu)而使其出現(xiàn)各向異性，沿變形方向使其出現(xiàn)各向異性，沿變形方向 E E 值最大。值最大。 溫度溫度 對(duì)于鋼鐵材料來(lái)說(shuō)，每加熱對(duì)于鋼鐵材料來(lái)說(shuō)，每加熱100100，其彈性模量，其彈性模量E E

16、值就下降值就下降3%3%5%5%。但在。但在-50-505050范圍內(nèi)，鋼的范圍內(nèi)，鋼的E E值變化不大，可以不考慮溫度的影響。值變化不大，可以不考慮溫度的影響。 加載速度加載速度 對(duì)彈性模量也沒(méi)有大的影響對(duì)彈性模量也沒(méi)有大的影響。 RALRAL對(duì)組織不敏感的參數(shù)對(duì)組織不敏感的參數(shù)彈性比功彈性比功又被稱為彈性應(yīng)變能密度，又被稱為彈性應(yīng)變能密度，指材料吸收變形功而又不發(fā)生永久變形的能力。指材料吸收變形功而又不發(fā)生永久變形的能力。 彈性：材料彈性變形的能力；彈性：材料彈性變形的能力；剛度：材料彈性變形抗力剛度：材料彈性變形抗力2122eeeWE 一種是汽車沒(méi)有滿載，彈簧變形已達(dá)到最大，一種是汽車沒(méi)

17、有滿載，彈簧變形已達(dá)到最大，卸載后，彈簧完全恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)，這是由卸載后，彈簧完全恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)，這是由于彈簧剛度不足造成的。由于彈性模量是對(duì)成于彈簧剛度不足造成的。由于彈性模量是對(duì)成分、組織不敏感的性能，因此，解決這一問(wèn)題，分、組織不敏感的性能，因此，解決這一問(wèn)題，要從加大彈簧尺寸和改進(jìn)彈簧結(jié)構(gòu)著手。要從加大彈簧尺寸和改進(jìn)彈簧結(jié)構(gòu)著手。另一種情況是彈簧使用一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)彈簧另一種情況是彈簧使用一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)彈簧的弓形越來(lái)越小，即產(chǎn)生了塑性變形，這是彈的弓形越來(lái)越小，即產(chǎn)生了塑性變形，這是彈簧的彈性不足，是由于材料的彈性極限低造成簧的彈性不足，是由于材料的彈性極限低造成的?？梢岳酶淖?/p>

18、材料、對(duì)材料進(jìn)行熱處理等的?？梢岳酶淖儾牧?、對(duì)材料進(jìn)行熱處理等手段，從而提高鋼的彈性極限的辦法來(lái)解決。手段，從而提高鋼的彈性極限的辦法來(lái)解決。2.2 2.2 彈性模量及其影響因素彈性模量及其影響因素 RALRAL 包辛格（包辛格（Bauschinger）效應(yīng)）效應(yīng)320240160 80 080320240160240MPa176MPa287MPa85MPa初始拉伸初始?jí)嚎s初始?jí)嚎s后，二次壓縮初始?jí)嚎s后，二次拉伸2.3 2.3 彈性變形的不完整性彈性變形的不完整性 RALRAL 材料經(jīng)過(guò)預(yù)先加材料經(jīng)過(guò)預(yù)先加載產(chǎn)生微量塑性變形，載產(chǎn)生微量塑性變形，同向加載彈性極限升同向加載彈性極限升高高，反向

19、加載彈性極反向加載彈性極限降低限降低。產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因：與位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力變化有關(guān)。與位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力變化有關(guān)。運(yùn)動(dòng)著的位錯(cuò)遇林位錯(cuò)而使其彎運(yùn)動(dòng)著的位錯(cuò)遇林位錯(cuò)而使其彎曲，所以位錯(cuò)前方林位錯(cuò)密度增曲，所以位錯(cuò)前方林位錯(cuò)密度增加，形成位錯(cuò)纏結(jié)等。卸載后同加，形成位錯(cuò)纏結(jié)等。卸載后同向加載，位錯(cuò)不能做明顯運(yùn)動(dòng)；向加載，位錯(cuò)不能做明顯運(yùn)動(dòng)；反向加載，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)障礙較少，反向加載，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)障礙較少，位錯(cuò)可以在較低應(yīng)力下移動(dòng)較大位錯(cuò)可以在較低應(yīng)力下移動(dòng)較大距離。距離。也可以用第二類內(nèi)應(yīng)力來(lái)解釋。也可以用第二類內(nèi)應(yīng)力來(lái)解釋。122.3 2.3 彈性變形的不完整性彈性變形的不完整性 RALRAL包辛格應(yīng)變：包辛格應(yīng)

20、變： 給定應(yīng)力下拉伸卸載后給定應(yīng)力下拉伸卸載后第二次再拉伸，與拉伸卸載第二次再拉伸，與拉伸卸載后壓縮兩曲線之間的應(yīng)變差。后壓縮兩曲線之間的應(yīng)變差。重復(fù)拉伸卸載后壓縮b對(duì)于承受應(yīng)變疲勞機(jī)件很重要；對(duì)于承受應(yīng)變疲勞機(jī)件很重要；冷拉型材及管子用于受壓狀態(tài)，冷拉型材及管子用于受壓狀態(tài)，屬于反向加載，也有包辛格效應(yīng)；屬于反向加載，也有包辛格效應(yīng)；有時(shí)可以加以利用：有時(shí)可以加以利用： 如薄板的反如薄板的反向成型等。向成型等。2.3 2.3 彈性變形的不完整性彈性變形的不完整性 RALRAL 彈性后效彈性后效 實(shí)際金屬材料在外力作用下開始產(chǎn)生實(shí)際金屬材料在外力作用下開始產(chǎn)生彈性變形時(shí)，沿彈性變形時(shí)，沿OA變

21、化，產(chǎn)生瞬時(shí)彈性變化，產(chǎn)生瞬時(shí)彈性應(yīng)變應(yīng)變Oa之后，在載荷不變的條件下，隨之后，在載荷不變的條件下，隨時(shí)間延長(zhǎng)，變形慢慢增加，產(chǎn)生附加的彈時(shí)間延長(zhǎng)，變形慢慢增加，產(chǎn)生附加的彈性應(yīng)變性應(yīng)變aH。這一現(xiàn)象叫做。這一現(xiàn)象叫做正彈性后效或正彈性后效或彈性蠕變。彈性蠕變。 卸載時(shí)，立即沿卸載時(shí)，立即沿Bc變化，部分彈性變化，部分彈性應(yīng)變應(yīng)變Hc消失，之后，隨時(shí)間延長(zhǎng)，變形消失，之后，隨時(shí)間延長(zhǎng)，變形才緩慢消失至零。這一現(xiàn)象稱為才緩慢消失至零。這一現(xiàn)象稱為反彈性后反彈性后效。效。 這種彈性應(yīng)變落后于外加應(yīng)力，并和這種彈性應(yīng)變落后于外加應(yīng)力，并和時(shí)間有關(guān)的彈性變形稱為彈性后效或滯彈時(shí)間有關(guān)的彈性變形稱為彈性

22、后效或滯彈性。隨時(shí)間延長(zhǎng)而產(chǎn)生的附加彈性應(yīng)變稱性。隨時(shí)間延長(zhǎng)而產(chǎn)生的附加彈性應(yīng)變稱為滯彈性應(yīng)變。為滯彈性應(yīng)變。 2.3 2.3 彈性變形的不完整性彈性變形的不完整性 RALRALt 彈性滯后環(huán)彈性滯后環(huán)2.3 2.3 彈性變形的不完整性彈性變形的不完整性 RALRAL在彈性變形范圍內(nèi)，材料變形時(shí)，因應(yīng)變滯后于外加應(yīng)力，使加載線和卸載在彈性變形范圍內(nèi)，材料變形時(shí)，因應(yīng)變滯后于外加應(yīng)力，使加載線和卸載線不重合而形成的回線，稱為彈性滯后環(huán)。這個(gè)滯后環(huán)的出現(xiàn)，說(shuō)明加載時(shí)線不重合而形成的回線，稱為彈性滯后環(huán)。這個(gè)滯后環(huán)的出現(xiàn)，說(shuō)明加載時(shí)消耗于材料的變形功大于卸載時(shí)材料所放出的變形功，因此，在材料內(nèi)部消消

23、耗于材料的變形功大于卸載時(shí)材料所放出的變形功，因此，在材料內(nèi)部消耗了一部分功。這部分功稱為內(nèi)耗，其大小可用回線面積表示。耗了一部分功。這部分功稱為內(nèi)耗，其大小可用回線面積表示。交變循環(huán)載荷，加載速度比較交變循環(huán)載荷，加載速度比較慢，來(lái)得及表現(xiàn)彈性后效。慢，來(lái)得及表現(xiàn)彈性后效。 加載速度比較快，來(lái)不及表現(xiàn)彈性后效。其回線面積表加載速度比較快，來(lái)不及表現(xiàn)彈性后效。其回線面積表示在一個(gè)應(yīng)力循環(huán)中材料的內(nèi)耗，也可稱為示在一個(gè)應(yīng)力循環(huán)中材料的內(nèi)耗，也可稱為循環(huán)韌性循環(huán)韌性。 循環(huán)韌性是材料的一個(gè)性能指標(biāo)：循環(huán)韌性是材料的一個(gè)性能指標(biāo)： 一般用振動(dòng)試樣中自由振動(dòng)振幅的衰減來(lái)表示循環(huán)韌性的大小。一般用振動(dòng)試

24、樣中自由振動(dòng)振幅的衰減來(lái)表示循環(huán)韌性的大小。 表示材料的消震能力，表示材料的消震能力，循環(huán)韌性大的材料的消震能力強(qiáng)。循環(huán)韌性大的材料的消震能力強(qiáng)。 汽輪機(jī)葉片，越大越好；汽輪機(jī)葉片，越大越好； 傳感器、樂(lè)器等希望循環(huán)韌性越小越好。傳感器、樂(lè)器等希望循環(huán)韌性越小越好。自由振動(dòng)衰減曲線自由振動(dòng)衰減曲線 2.3 2.3 彈性變形的不完整性彈性變形的不完整性 RALRAL 塑性變形的一般特點(diǎn)塑性變形的一般特點(diǎn)2.4 2.4 材料的塑性變形材料的塑性變形 RALRAL 變形不可逆；變形不可逆； 主要有切應(yīng)力引起；主要有切應(yīng)力引起； 指標(biāo)指標(biāo)延伸率，斷面收縮率延伸率，斷面收縮率 形變程度大；形變程度大；

25、塑性變形能力和抗力受多種因素影響；塑性變形能力和抗力受多種因素影響； 變形過(guò)程會(huì)產(chǎn)生回復(fù)、再結(jié)晶、變形過(guò)程會(huì)產(chǎn)生回復(fù)、再結(jié)晶、 應(yīng)力松弛等；應(yīng)力松弛等； 伴隨有彈性變形和加工硬化，伴隨有彈性變形和加工硬化， 變形曲線非線性變形曲線非線性 塑性變形的物理過(guò)程塑性變形的物理過(guò)程塑性變形的方式：塑性變形的方式：滑移；孿生；晶界滑移；擴(kuò)散型蠕變滑移；孿生；晶界滑移；擴(kuò)散型蠕變（1）滑移變形）滑移變形材料在切應(yīng)力作用下，沿一定的晶面和一定的晶向進(jìn)行的切變過(guò)程。材料在切應(yīng)力作用下，沿一定的晶面和一定的晶向進(jìn)行的切變過(guò)程。2.4 2.4 材料的塑性變形材料的塑性變形 RALRAL滑移系滑移系: :每個(gè)滑移面

26、和其上的一個(gè)滑移方向的組合每個(gè)滑移面和其上的一個(gè)滑移方向的組合面心立方面心立方 -Fe, Cu，Al 111110 12體心立方體心立方Fe110112123111 48密排六方密排六方(0001)(100)112-0 3材料的塑性與滑移系有關(guān)，還與滑移面原子排列的密度及原子在滑移方向上材料的塑性與滑移系有關(guān)，還與滑移面原子排列的密度及原子在滑移方向上的排列數(shù)目有關(guān)。的排列數(shù)目有關(guān)。 塑性變形的物理過(guò)程塑性變形的物理過(guò)程（2）孿生變形）孿生變形 當(dāng)晶體的一部分與另一部分呈鏡像時(shí)，稱為孿晶，對(duì)稱面稱為孿晶面。當(dāng)晶體的一部分與另一部分呈鏡像時(shí)，稱為孿晶，對(duì)稱面稱為孿晶面。 2.4 2.4 材料的塑

27、性變形材料的塑性變形 RALRAL特點(diǎn)：特點(diǎn)： 1 1）高應(yīng)變速率下發(fā)生，對(duì)大多數(shù)晶體來(lái)）高應(yīng)變速率下發(fā)生，對(duì)大多數(shù)晶體來(lái)說(shuō)，在高速變形條件下，尤說(shuō)，在高速變形條件下，尤其在低溫高速下，易形成孿晶。其在低溫高速下，易形成孿晶。 2 2）孿生產(chǎn)生變形量小，例如金屬）孿生產(chǎn)生變形量小，例如金屬CdCd單純單純依靠孿生變形最大只能獲得依靠孿生變形最大只能獲得7.39%7.39%的變形量的變形量. . 3) 3) 具有一定的可逆性具有一定的可逆性, ,實(shí)驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn)，有一些金屬晶體在孿生變形的初期所形成的有一些金屬晶體在孿生變形的初期所形成的孿晶是彈性的。在孿晶變形尚未貫穿整個(gè)晶孿晶是彈性

28、的。在孿晶變形尚未貫穿整個(gè)晶體斷面之前，若去掉外力，則孿晶變小，甚體斷面之前，若去掉外力，則孿晶變小，甚至消失；相反，若再次施加外力，則孿晶重至消失；相反，若再次施加外力，則孿晶重新長(zhǎng)大變厚。但當(dāng)變形孿晶穿過(guò)整個(gè)試樣即新長(zhǎng)大變厚。但當(dāng)變形孿晶穿過(guò)整個(gè)試樣即形成塑性孿晶時(shí)，即使去除全部外力，這個(gè)形成塑性孿晶時(shí)，即使去除全部外力，這個(gè)孿晶也不能消失。孿晶也不能消失。孿生與滑移的區(qū)別：孿生與滑移的區(qū)別： 第一，在晶體取向上，孿生變形產(chǎn)生孿晶，形成的是鏡像對(duì)稱第一，在晶體取向上，孿生變形產(chǎn)生孿晶，形成的是鏡像對(duì)稱晶體，晶體的取向發(fā)生了改變，而滑移之后，沿滑移面兩側(cè)的晶體晶體，晶體的取向發(fā)生了改變，而滑

29、移之后，沿滑移面兩側(cè)的晶體在取向上沒(méi)有發(fā)生變化。在取向上沒(méi)有發(fā)生變化。 第二，切變情況不同第二，切變情況不同: :滑移是一種不均勻的切變，其變形主要滑移是一種不均勻的切變，其變形主要集中在某些晶面上進(jìn)行，而另一些晶面之間則不發(fā)生滑移集中在某些晶面上進(jìn)行，而另一些晶面之間則不發(fā)生滑移; ;孿生是孿生是一種均勻的切變，其每個(gè)晶面位移量與到孿晶面的距離成正比。一種均勻的切變，其每個(gè)晶面位移量與到孿晶面的距離成正比。 第三，變形量不同第三，變形量不同: :孿生的變形量很小，并且很易受阻而引起孿生的變形量很小，并且很易受阻而引起裂紋裂紋; ;滑移的變形量可達(dá)百分之百乃至數(shù)千?；频淖冃瘟靠蛇_(dá)百分之百乃至

30、數(shù)千。 2.4 2.4 材料的塑性變形材料的塑性變形 RALRAL 塑性變形的物理過(guò)程塑性變形的物理過(guò)程（3）晶界滑移和擴(kuò)散型蠕變）晶界滑移和擴(kuò)散型蠕變2.4 2.4 材料的塑性變形材料的塑性變形 RALRAL 在高溫下，多晶體金屬材料因晶界性質(zhì)弱化，在高溫下，多晶體金屬材料因晶界性質(zhì)弱化，變形將集中于晶界進(jìn)行。變形將集中于晶界進(jìn)行。 變形時(shí)，可以使晶界切變滑動(dòng)，也可以借助變形時(shí)，可以使晶界切變滑動(dòng)，也可以借助于晶界上空位和間隙原子定向擴(kuò)散遷移來(lái)實(shí)現(xiàn)。于晶界上空位和間隙原子定向擴(kuò)散遷移來(lái)實(shí)現(xiàn)。 單晶體和多晶體材料塑性變形的特點(diǎn)單晶體和多晶體材料塑性變形的特點(diǎn)2.4 2.4 材料的塑性變形材料的

31、塑性變形 RALRAL1）單晶體塑性變形的特點(diǎn)）單晶體塑性變形的特點(diǎn) 1 1）滑移面上分切應(yīng)力必須大于臨界分切應(yīng)力；）滑移面上分切應(yīng)力必須大于臨界分切應(yīng)力； 2 2）晶體的臨界分切應(yīng)力是各向異性的；）晶體的臨界分切應(yīng)力是各向異性的； 3 3）對(duì)于制備好后卻從未受過(guò)任何形變的晶體，其最易滑移）對(duì)于制備好后卻從未受過(guò)任何形變的晶體，其最易滑移面和最易滑移方向上的臨界分切應(yīng)力都很小，隨著塑性形變面和最易滑移方向上的臨界分切應(yīng)力都很小，隨著塑性形變的發(fā)展，緊跟著就迅速的發(fā)展，緊跟著就迅速“硬化硬化” ” ； 4 4）形變硬化并不是絕對(duì)穩(wěn)固的特性）形變硬化并不是絕對(duì)穩(wěn)固的特性 ； 5 5）單晶體的塑性變

32、形將由一連串的破壞過(guò)程和一連串的）單晶體的塑性變形將由一連串的破壞過(guò)程和一連串的“回復(fù)回復(fù)”過(guò)程組成。過(guò)程組成。 單晶體和多晶體材料塑性變形的特點(diǎn)單晶體和多晶體材料塑性變形的特點(diǎn)2）多晶體塑性變形的特點(diǎn)）多晶體塑性變形的特點(diǎn)形變的不均一性；形變的不均一性；各晶粒變形的不同時(shí)性；各晶粒變形的不同時(shí)性；多晶體的形變抗力通常較單晶體高；多晶體的形變抗力通常較單晶體高； 在較低溫度下，晶界具有比晶粒內(nèi)部大的形變阻力；而在較高溫在較低溫度下，晶界具有比晶粒內(nèi)部大的形變阻力；而在較高溫度度 時(shí)，塑性變形可表現(xiàn)為沿著晶粒間分界面相對(duì)滑移，即晶界時(shí)，塑性變形可表現(xiàn)為沿著晶粒間分界面相對(duì)滑移，即晶界的形變阻的形

33、變阻 力此時(shí)并不比晶粒內(nèi)部大。力此時(shí)并不比晶粒內(nèi)部大。晶體塑性變形在性質(zhì)上所表現(xiàn)的特點(diǎn)和單晶體比較有重大差別，晶體塑性變形在性質(zhì)上所表現(xiàn)的特點(diǎn)和單晶體比較有重大差別， 這些差別的根源在于多晶體各晶粒本身空間取向的不一致和晶界這些差別的根源在于多晶體各晶粒本身空間取向的不一致和晶界的存在的存在 。 2.4 2.4 材料的塑性變形材料的塑性變形 RALRAL 單晶體和多晶體材料塑性變形的特點(diǎn)單晶體和多晶體材料塑性變形的特點(diǎn)3）形變織構(gòu)和各向異性）形變織構(gòu)和各向異性 隨著塑性變形程度的增加，各個(gè)晶粒的滑移方向逐隨著塑性變形程度的增加，各個(gè)晶粒的滑移方向逐漸向主形變方向轉(zhuǎn)動(dòng)，使多晶體中原來(lái)取向互不相同

34、的漸向主形變方向轉(zhuǎn)動(dòng)，使多晶體中原來(lái)取向互不相同的各個(gè)晶粒在空間取向逐漸趨向一致，這一現(xiàn)象稱為各個(gè)晶粒在空間取向逐漸趨向一致，這一現(xiàn)象稱為擇優(yōu)擇優(yōu)取向取向；材料變形過(guò)程中的這種組織狀態(tài)稱為；材料變形過(guò)程中的這種組織狀態(tài)稱為形變織構(gòu)形變織構(gòu)。 2.4 2.4 材料的塑性變形材料的塑性變形 RALRAL 屈服現(xiàn)象屈服現(xiàn)象在拉伸試驗(yàn)中，當(dāng)外力不增加在拉伸試驗(yàn)中，當(dāng)外力不增加(保持恒定保持恒定)時(shí)試樣仍然能夠伸長(zhǎng)或外力增加時(shí)試樣仍然能夠伸長(zhǎng)或外力增加到一定數(shù)值時(shí)突然下降，然后在外力不增加或上下波動(dòng)時(shí)試樣繼續(xù)伸長(zhǎng)變到一定數(shù)值時(shí)突然下降，然后在外力不增加或上下波動(dòng)時(shí)試樣繼續(xù)伸長(zhǎng)變形，這種現(xiàn)象叫屈服。形，這

35、種現(xiàn)象叫屈服。 呂德斯帶呂德斯帶 屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度對(duì)單晶體來(lái)說(shuō)，對(duì)單晶體來(lái)說(shuō)，它是第一條滑移線開始出現(xiàn)的抗力。如它是第一條滑移線開始出現(xiàn)的抗力。如用切應(yīng)力表示，即滑移臨界切應(yīng)力用切應(yīng)力表示，即滑移臨界切應(yīng)力c。對(duì)于多晶體來(lái)說(shuō)，對(duì)于多晶體來(lái)說(shuō)，用產(chǎn)生微量塑性變形的應(yīng)力定義為屈服強(qiáng)度。用產(chǎn)生微量塑性變形的應(yīng)力定義為屈服強(qiáng)度。對(duì)于拉伸時(shí)出現(xiàn)屈服平臺(tái)的材料，對(duì)于拉伸時(shí)出現(xiàn)屈服平臺(tái)的材料，由于下屈服點(diǎn)再現(xiàn)性較好，由于下屈服點(diǎn)再現(xiàn)性較好，故以下屈服應(yīng)力作為材料的屈服強(qiáng)度。故以下屈服應(yīng)力作為材料的屈服強(qiáng)度。 2.5 2.5 材料的屈服材料的屈服 RALRAL 影響屈服強(qiáng)度的因素影響屈服強(qiáng)度的因素2.5 2.

36、5 材料的屈服材料的屈服 RALRAL影響屈服強(qiáng)度的內(nèi)在因素影響屈服強(qiáng)度的內(nèi)在因素 金屬本質(zhì)及晶格類型金屬本質(zhì)及晶格類型 一般地，多相合金的塑性變形主要在基體相中進(jìn)行，這表明位錯(cuò)一般地，多相合金的塑性變形主要在基體相中進(jìn)行，這表明位錯(cuò)主要分布在基體相中。位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)首先決定于基體相的各種阻力。而金屬主要分布在基體相中。位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)首先決定于基體相的各種阻力。而金屬臨界切應(yīng)力都與其切變彈性模量臨界切應(yīng)力都與其切變彈性模量G G有關(guān)。有關(guān)。G G值越高，其臨界切應(yīng)力越大。過(guò)值越高，其臨界切應(yīng)力越大。過(guò)渡族金屬渡族金屬FeFe，NiNi等，等，G G值較高，其臨界切應(yīng)力也高，因而屈服強(qiáng)度也高。值較高，其

37、臨界切應(yīng)力也高，因而屈服強(qiáng)度也高。 同時(shí)，臨界切應(yīng)力還與晶體類型有關(guān)。金屬滑移方向的原子間距同時(shí)，臨界切應(yīng)力還與晶體類型有關(guān)。金屬滑移方向的原子間距b(b(柏氏矢量柏氏矢量) )越大，臨界切應(yīng)力越大；反之，則臨界切應(yīng)力越小。如密排越大，臨界切應(yīng)力越大；反之，則臨界切應(yīng)力越小。如密排面心立方金屬面心立方金屬CuCu，AlAl和六方金屬和六方金屬M(fèi)gMg，ZnZn等，因?yàn)榈?，因?yàn)閎 b小，其臨界切應(yīng)力都很小，其臨界切應(yīng)力都很低；而體心立方金屬低；而體心立方金屬FeFe，CrCr等，其臨界切應(yīng)力因等，其臨界切應(yīng)力因b b大都較高。大都較高。晶粒大小和亞結(jié)構(gòu)晶粒大小和亞結(jié)構(gòu) 許多金屬與合金的屈服強(qiáng)度和

38、晶粒大小的關(guān)系符合許多金屬與合金的屈服強(qiáng)度和晶粒大小的關(guān)系符合HallHallPetchPetch關(guān)系關(guān)系 120syk d2.5 2.5 材料的屈服材料的屈服 RALRAL 溶質(zhì)元素溶質(zhì)元素 固溶合金的屈服強(qiáng)度高于純金屬，其流變曲線也高于純固溶合金的屈服強(qiáng)度高于純金屬，其流變曲線也高于純金屬。這表明，溶質(zhì)原子不僅提高了位錯(cuò)在晶格中運(yùn)動(dòng)的摩擦金屬。這表明，溶質(zhì)原子不僅提高了位錯(cuò)在晶格中運(yùn)動(dòng)的摩擦阻力，而且增強(qiáng)了對(duì)位錯(cuò)的釘扎作用。阻力，而且增強(qiáng)了對(duì)位錯(cuò)的釘扎作用。 第二相第二相 根據(jù)位錯(cuò)理論，位錯(cuò)線只能繞過(guò)不可變形的第二相質(zhì)點(diǎn)，根據(jù)位錯(cuò)理論，位錯(cuò)線只能繞過(guò)不可變形的第二相質(zhì)點(diǎn)，為此，必須克服彎曲

39、位錯(cuò)的線張力。彎曲位錯(cuò)的線張力與相鄰為此，必須克服彎曲位錯(cuò)的線張力。彎曲位錯(cuò)的線張力與相鄰質(zhì)點(diǎn)的間距有關(guān)，故含有不可變形第二相質(zhì)點(diǎn)的金屬材料，其質(zhì)點(diǎn)的間距有關(guān)，故含有不可變形第二相質(zhì)點(diǎn)的金屬材料，其屈服強(qiáng)度與流變應(yīng)力決定于第二相質(zhì)點(diǎn)之間的間距。繞過(guò)質(zhì)點(diǎn)屈服強(qiáng)度與流變應(yīng)力決定于第二相質(zhì)點(diǎn)之間的間距。繞過(guò)質(zhì)點(diǎn)的位錯(cuò)線在質(zhì)點(diǎn)周圍留下一個(gè)位錯(cuò)環(huán)。隨著繞過(guò)質(zhì)點(diǎn)的位錯(cuò)數(shù)的位錯(cuò)線在質(zhì)點(diǎn)周圍留下一個(gè)位錯(cuò)環(huán)。隨著繞過(guò)質(zhì)點(diǎn)的位錯(cuò)數(shù)量增加，留下的位錯(cuò)環(huán)增多，相當(dāng)于質(zhì)點(diǎn)的間距減小，流變應(yīng)量增加，留下的位錯(cuò)環(huán)增多，相當(dāng)于質(zhì)點(diǎn)的間距減小，流變應(yīng)力就越高。力就越高。 2.5 2.5 材料的屈服材料的屈服 RALRAL(2)

40、 影響屈服強(qiáng)度的外在因素影響屈服強(qiáng)度的外在因素 溫度溫度 溫度升高，屈服強(qiáng)度降低，但其變溫度升高，屈服強(qiáng)度降低，但其變化趨勢(shì)因不同晶格類型而異?；厔?shì)因不同晶格類型而異。體心立方體心立方金屬對(duì)溫度很敏感，特別在低溫區(qū)域，金屬對(duì)溫度很敏感，特別在低溫區(qū)域，如如FeFe，由室溫降到，由室溫降到-196-196，屈服強(qiáng)度提，屈服強(qiáng)度提高高4 4倍。倍。面心立方面心立方金屬對(duì)溫度不太敏感，金屬對(duì)溫度不太敏感，如如NiNi，由室溫降到，由室溫降到-196-196，屈服強(qiáng)度僅，屈服強(qiáng)度僅提高提高0.40.4倍。倍。密排六方密排六方金屬介于二者之間。金屬介于二者之間。這可能是派納力起主要作用的結(jié)果，這可能是派納力起主要作用的結(jié)果，派納力對(duì)溫度十分敏感。絕大多數(shù)結(jié)派納力對(duì)溫度十分敏感。絕大多數(shù)結(jié)構(gòu)鋼是以體心立方鐵素體為基體，其屈構(gòu)鋼是以體心立方鐵素體為基體，其屈服強(qiáng)度也有強(qiáng)烈的溫度效應(yīng)，這是鋼低服強(qiáng)度也有強(qiáng)烈的溫度效應(yīng)，這是鋼低溫變脆的原因之一。溫變脆的原因之一。2.5 2.5 材料的屈服材料的屈服 RALRAL 加載速率加載速率 加載速率增大，金屬材料的屈服強(qiáng)度增高，但屈服強(qiáng)度的