靜載拉伸性能講義課件

1、2022/9/26Chapter 2 靜載拉伸性能基本的力學(xué)性能如何得到？最廣泛使用性能測試方法？2022/9/24Chapter 2 靜載拉伸性能基本的力2022/9/26Chapter 2 靜載拉伸性能12拉伸性能和拉伸試驗？43材料斷裂及性能指標(biāo)？彈性變形及性能指標(biāo)？塑性變形及性能指標(biāo)？ 2022/9/24Chapter 2 靜載拉伸性能12拉伸2022/9/26拉伸性能與拉伸試驗1、拉伸性能: 通過拉伸試驗可測材料的彈性、強(qiáng)度、塑性、應(yīng)變硬化和韌性等許多重要的基本力學(xué)性能指標(biāo)，統(tǒng)稱為材料的拉伸性能。2、拉伸性能的作用、用途：a.在工程應(yīng)用中，拉伸性能是結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度設(shè)計的主要依據(jù)之一。b.

2、提供預(yù)測材料的其它力學(xué)性能的參量，如抗疲勞、斷裂性能。 c研究新材料，或合理使用現(xiàn)有材料和改善其力學(xué)性能時，都要測定材料的拉伸性能2022/9/24拉伸性能與拉伸試驗1、拉伸性能:2022/9/26拉伸試驗拉伸性能與拉伸試驗定義：在室溫大氣中，在緩慢施加的單向拉伸載荷作用下，用光滑試件測定材料力學(xué)性能的方法。試驗方法和試樣尺寸在試驗標(biāo)準(zhǔn)中有明確規(guī)定。拉伸試驗機(jī)由自動繪圖機(jī)構(gòu)連續(xù)記錄拉伸力F和絕對伸長量的關(guān)系曲線，直至試樣斷裂，曲線稱為拉伸圖或力-伸長曲線。2022/9/24拉伸試驗拉伸性能與拉伸試驗定義：在室溫大氣2022/9/26拉伸試驗機(jī)拉伸性能與拉伸試驗2022/9/24拉伸試驗機(jī)拉伸性

3、能與拉伸試驗2022/9/26拉伸性能與拉伸試驗拉伸試驗-拉伸試樣形狀和尺寸常用的拉伸試件:為了比較不同尺寸試樣所測得的延性,要求試樣的幾何相似，l0A01/2要為一常數(shù)其中A0為試件的初始橫截面積光滑圓柱試件:試件的標(biāo)距長度l0比直徑d0要大得多；通常，l0=5d0或l0=10d0板狀試件:試件的標(biāo)距長度l0應(yīng)滿足下列關(guān)系式：l0=5.65A01/2或11.3A0 1/2 ； 具體標(biāo)準(zhǔn)：GB 6397862022/9/24拉伸性能與拉伸試驗拉伸試驗-拉伸試樣形狀和2022/9/26拉伸試驗注意的問題拉伸加載速率較低,俗稱靜拉伸試驗。嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行拉伸試驗，其結(jié)果方為有效，由不同的實驗室

4、和工作人員測定的拉伸性能數(shù)據(jù)才可以互相比較。拉伸試驗機(jī)帶有自動記錄或繪圖裝置，記錄或繪制試件所受的載荷P和伸長量l之間的關(guān)系曲線;拉伸性能與拉伸試驗2022/9/24拉伸試驗注意的問題拉伸性能與拉伸試驗2022/9/26拉伸性能與拉伸試驗退火低碳鋼拉伸圖、工程應(yīng)力-工程應(yīng)變曲線、真實應(yīng)力-真實應(yīng)變曲線-最典型的拉伸曲線2022/9/24拉伸性能與拉伸試驗退火低碳鋼拉伸圖、工程應(yīng)2022/9/26拉伸性能與拉伸試驗2022/9/24拉伸性能與拉伸試驗2022/9/26拉伸性能與拉伸試驗拉伸圖（力行程曲線）-加載后標(biāo)距間的長度變化量l 載荷P關(guān)系曲線拉伸曲線-應(yīng)力應(yīng)變曲線工程應(yīng)力載荷除以試件的原始

5、截面積即得工程應(yīng)力，S=PA0工程應(yīng)變伸長量除以原始標(biāo)距長度即得工程應(yīng)變e， e =ll0拉伸圖 拉伸曲線2022/9/24拉伸性能與拉伸試驗拉伸圖（力行程曲線）-2022/9/26拉伸性能與拉伸試驗拉伸圖 拉伸曲線設(shè)L0=100，L=110，則真應(yīng)力：真應(yīng)變：若設(shè)L0=100，L1101，L2102， L10=110，則e1=1%, e2=0.99%, e3=0.98%, e10=0.917%e1+ e2+ e3 e10 12022/9/24彈性變形及其性能指標(biāo)彈性模量影響因素-鍵合2022/9/26彈性變形及其性能指標(biāo)彈性模量影響因素-晶體結(jié)構(gòu)單晶：沿原子排列最密的方向E最大。多晶：為各晶

6、粒的統(tǒng)計平均值，各向同性; 多晶體形成織構(gòu)，沿流線方向的E最大非晶：各向同性，如非晶態(tài)金屬，玻璃等。2022/9/24彈性變形及其性能指標(biāo)彈性模量影響因素-晶體2022/9/26彈性變形及其性能指標(biāo)彈性模量影響因素-晶體結(jié)構(gòu)彈性模量的各向異性單晶：最大值與最小值相差可達(dá)四倍。多晶：介于單晶最大值與最小值之間2022/9/24彈性變形及其性能指標(biāo)彈性模量影響因素-晶體2022/9/26彈性變形及其性能指標(biāo)彈性模量影響因素-化學(xué)成分和微觀組織化學(xué)成分： 溶質(zhì)元素對固溶體合金彈性模量影響不大。 兩相合金中若形成高熔點高彈性模量的第二相質(zhì)點，則能提高彈性模量。微觀組織： 顯微組織對金屬材料的彈性模量影

7、響不大。 顯微組織對復(fù)合材料、高分子聚合物等的彈性模量影響較大。2022/9/24彈性變形及其性能指標(biāo)彈性模量影響因素-化學(xué)2022/9/26T增大原子振動加劇結(jié)合力下降E下降彈性變形及其性能指標(biāo)彈性模量影響因素-溫度2022/9/24T增大原子振動加劇結(jié)合力下降E下降彈性變形2022/9/26加載速率的影響：對金屬、陶瓷類材料的彈性模量幾乎沒有影響 材料的彈性變形速度與聲速相同，遠(yuǎn)超過常見的加載速率，負(fù)荷持續(xù)時間的長短不會影響到原子之間的結(jié)合力。 冷變形的影響：冷變形會稍微降低材料的彈性模量。金屬的彈性模量是一個對組織不敏感的性能指標(biāo)，材料的加工過程，熱處理等對其影響不大。彈性模量影響因素-

8、加載速度、變形加載條件彈性變形及其性能指標(biāo)2022/9/24加載速率的影響：對金屬、陶瓷類材料的彈性模2022/9/26比例極限、彈性極限與彈性比功彈性變形及其性能指標(biāo)1、條件比例極限 p ：規(guī)定非比例伸長應(yīng)力。2、條件彈性極限 e ：規(guī)定殘余伸長應(yīng)力。3、彈性比功 We（彈性應(yīng)變能密度）2022/9/24比例極限、彈性極限與彈性比功彈性變形及其性2022/9/26e0e ee We = e e e / 2 = e2 / (2E)制造彈簧的材料要求高的彈性比功：（ e 大 ，E ?。┍壤龢O限、彈性極限與彈性比功彈性變形及其性能指標(biāo)2022/9/24e0e ee We = e e e2022/9

9、/26比例極限、彈性極限與彈性比功彈性變形及其性能指標(biāo) 提高彈性比功：提高彈性極限和降低彈性模量 一般通過提高材料的彈性極限來提高彈性比功2022/9/24比例極限、彈性極限與彈性比功彈性變形及其性2022/9/26彈性不完整性（非理想彈性）彈性變形及其性能指標(biāo)1、理想彈性（完全彈性） ：應(yīng)力應(yīng)變同步變化，時間無關(guān)性，虎克定律2、非理想彈性（彈性不完整性） ：滯彈性（彈性后效）、粘彈性、偽彈性、包申格效應(yīng)（Bauschinger）、內(nèi)耗（彈性滯后環(huán)）2022/9/24彈性不完整性（非理想彈性）彈性變形及其性能2022/9/26彈性不完整性（非理想彈性）-滯彈性彈性變形及其性能指標(biāo)解析：當(dāng)突然施

10、加一應(yīng)力于拉伸試樣時，試樣立即沿 OA 線產(chǎn)生瞬時應(yīng)變 Oa 。如果低于材料的微量塑性變形抗力，則應(yīng)變 Oa 只是材料總彈性應(yīng)變 OH 中的一部分，應(yīng)變 aH 是在應(yīng)力長期保持下逐漸產(chǎn)生的， aH 對應(yīng)的時間過程為 ab 曲線。這種現(xiàn)象稱為正彈性后效或彈性蠕變。卸載時，如果速度也比較大，則當(dāng)應(yīng)力下降為零時，只有應(yīng)變 eH 部分立即消逝掉，而應(yīng)變 eO 是在卸載后逐漸去除的。這種現(xiàn)象稱為反彈性后效。應(yīng)力-應(yīng)變曲線2022/9/24彈性不完整性（非理想彈性）-滯彈性彈性變形2022/9/26彈性不完整性（非理想彈性）-滯彈性彈性變形及其性能指標(biāo)瞬間加載-正彈性后效（彈性蠕變）瞬間卸載-負(fù)彈性后效0

11、t10tee1e20tee1e2e1e2在儀表精密機(jī)械行業(yè)中極其重要2022/9/24彈性不完整性（非理想彈性）-滯彈性彈性變形2022/9/26彈性不完整性（非理想彈性）-滯彈性彈性變形及其性能指標(biāo)材料組織不均勻-滯彈性越明顯溫度越高-滯彈性速率加快切應(yīng)力分量增大-滯彈性越強(qiáng)烈與材料成分、組織和實驗條件有關(guān)2022/9/24彈性不完整性（非理想彈性）-滯彈性彈性變形2022/9/26彈性不完整性（非理想彈性）-粘彈性彈性變形及其性能指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)線性固體模型 定義：材料在外力作用下，彈性和粘性同時存在的力學(xué)行為恒應(yīng)變下的應(yīng)力松弛 恒應(yīng)力下的蠕變 2022/9/24彈性不完整性（非理想彈性）-粘彈性

12、彈性變形2022/9/26彈性不完整性（非理想彈性）-偽彈性彈性變形及其性能指標(biāo)在一定的溫度條件下，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到一定水平后，金屬或合金將產(chǎn)生應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變，伴隨應(yīng)力誘發(fā)相變產(chǎn)生大幅度的彈性變形的現(xiàn)象 記憶合金原理2022/9/24彈性不完整性（非理想彈性）-偽彈性彈性變形2022/9/26彈性不完整性（非理想彈性）-包申格效應(yīng)彈性變形及其性能指標(biāo) 產(chǎn)生了少量塑性變形材料，再同向加載則彈性極限與屈服強(qiáng)度升高；反向加載則彈性極限與屈服強(qiáng)度降低的現(xiàn)象。0e124.0217.8328.748.5230.12022/9/24彈性不完整性（非理想彈性）-包申格效應(yīng)彈性2022/9/26彈性不完整性（非理

13、想彈性）-包申格效應(yīng)彈性變形及其性能指標(biāo)包申格效應(yīng)意義 對于承受疲勞載荷作用的機(jī)件壽命很重要 工程上材料加工成型工藝需要考慮包申格效應(yīng) 消除包申格效應(yīng)方法：(1)預(yù)先進(jìn)行較大的塑性變形(2)在第二次反向受力前先使金屬材料于回復(fù)或再結(jié)晶溫度下退火，如鋼在400-500，銅合金在250-270退火 2022/9/24彈性不完整性（非理想彈性）-包申格效應(yīng)彈性2022/9/26彈性不完整性-內(nèi)耗（彈性滯后環(huán)）彈性變形及其性能指標(biāo)加載和卸載時的應(yīng)力應(yīng)變曲線不重合形成一封閉回線 - 彈性滯后環(huán)0e0e2022/9/24彈性不完整性-內(nèi)耗（彈性滯后環(huán)）彈性變形及2022/9/26彈性不完整性-內(nèi)耗（彈性滯

14、后環(huán)）彈性變形及其性能指標(biāo) - 彈性滯后使加載時材料吸收的彈性變形能大于卸載時所釋放的彈性變形能，即部分能量被材料吸收。 （彈性滯后環(huán)的面積-以不可逆方式吸收能量而不破壞的能力-循環(huán)韌性）2022/9/24彈性不完整性-內(nèi)耗（彈性滯后環(huán)）彈性變形及2022/9/26彈性不完整性-內(nèi)耗（彈性滯后環(huán)）彈性變形及其性能指標(biāo)本質(zhì)：與材料中微觀組織結(jié)構(gòu)和物理性能的 變化有關(guān)，微觀運動都要消耗能量。 應(yīng)用： 利用內(nèi)耗大 - 消振性 如：鑄鐵，Cr13系列鋼等（機(jī)床、底座、飛機(jī)螺旋槳和葉片等） 利用內(nèi)耗小 - 音叉、簧片、鐘等樂器 2022/9/24彈性不完整性-內(nèi)耗（彈性滯后環(huán)）彈性變形及2022/9/2

15、6思考題彈性常數(shù)有哪些？它們之間的關(guān)系式？廣義虎克定律公式？材料的剛度要求與那個彈性常數(shù)有關(guān)？2.彈性模量的影響因素及其影響規(guī)律？3. 彈性比功如何計算 , 如何提高材料的彈性比功？彈性比功的工程意義？ 4.滯彈性和內(nèi)耗的概念？內(nèi)耗的工程意義何在？彈性變形及其性能指標(biāo)2022/9/24思考題彈性常數(shù)有哪些？它們之間的關(guān)系式？2022/9/26兩個概念蠕變： 當(dāng)對粘彈性體施加恒定應(yīng)力，其應(yīng)變隨時間而增加，彈性模量也隨時間而減小。 2.應(yīng)力松弛： 當(dāng)對粘彈性體施加恒定應(yīng)變，則應(yīng)力將隨時間而減小，彈性模量也隨時間而降低。彈性變形及其性能指標(biāo)2022/9/24兩個概念蠕變：彈性變形及其性能指標(biāo)2022

16、/9/26塑性變形及其性能指標(biāo)工程意義塑性變形可以引起材料內(nèi)組織和材料性能的變 化，如加工硬化，納米材料制備 外載荷卸去后，不能恢復(fù)的變形微觀結(jié)構(gòu)的相鄰部分發(fā)生永久性位移，不引起材料斷裂的現(xiàn)象2022/9/24塑性變形及其性能指標(biāo)工程意義塑性變形可以引2022/9/26塑性變形及其性能指標(biāo)塑性變形機(jī)理和特點最主要機(jī)制：位錯滑移。即金屬在切應(yīng)力作用下沿著一定的晶面和一定的晶向進(jìn)行的切變過程。這種特定的晶面和晶向稱為金屬的滑移面和滑移方向。重要變形機(jī)制：孿生。即晶體在切應(yīng)力的作用下發(fā)生變形時，晶體的一部分沿一定的晶面和晶向作均勻的切變，這些晶面和晶向稱為孿生面和孿生方向。其他方式：晶界滑動和擴(kuò)散性

17、蠕變（只在高溫時才起作用），扭折（滑移和孿生都不能進(jìn)行的情況下才起作用）。2022/9/24塑性變形及其性能指標(biāo)塑性變形機(jī)理和特點最主2022/9/26塑性變形及其性能指標(biāo)塑性變形機(jī)理和特點滑移位錯在切應(yīng)力作用下的運動 剪切帶2022/9/24塑性變形及其性能指標(biāo)塑性變形機(jī)理和特點滑移2022/9/26塑性變形及其性能指標(biāo)塑性變形機(jī)理和特點滑移位錯在切應(yīng)力作用下的運動 2022/9/24塑性變形及其性能指標(biāo)塑性變形機(jī)理和特點滑移2022/9/26塑性變形及其性能指標(biāo)塑性變形機(jī)理和特點滑移位錯在切應(yīng)力作用下的運動 2022/9/24塑性變形及其性能指標(biāo)塑性變形機(jī)理和特點滑移2022/9/26塑性

18、變形及其性能指標(biāo)塑性變形機(jī)理和特點滑移位錯在切應(yīng)力作用下的運動 2022/9/24塑性變形及其性能指標(biāo)塑性變形機(jī)理和特點滑移2022/9/26塑性變形及其性能指標(biāo)塑性變形機(jī)理和特點孿生在切應(yīng)力作用下晶體的一部分沿一定晶面（孿生面）發(fā)生切變 2022/9/24塑性變形及其性能指標(biāo)塑性變形機(jī)理和特點孿生2022/9/26塑性變形及其性能指標(biāo)塑性變形機(jī)理和特點滑移、孿生滑移、孿生的區(qū)別2022/9/24塑性變形及其性能指標(biāo)塑性變形機(jī)理和特點滑移2022/9/26塑性變形及其性能指標(biāo)塑性變形機(jī)理和特點滑移、孿生2022/9/24塑性變形及其性能指標(biāo)塑性變形機(jī)理和特點滑移2022/9/26各晶粒塑性變形

19、的非同時性和不均勻性 主要是由于晶粒取向不同，開始產(chǎn)生滑移和變形量的大小不一造成的。各晶粒塑性變形的相互制約性與協(xié)調(diào)性 多晶體作為一個整體，不允許晶粒僅在一個滑移系中變形，否則將造成晶界開裂。五個獨立的滑移系開動，才能確保產(chǎn)生任何方向不受約束的塑性變形。塑性變形及其性能指標(biāo)塑性變形機(jī)理和特點2022/9/24各晶粒塑性變形的非同時性和不均勻性塑性變形2022/9/26塑性變形機(jī)理和特點塑性變形及其性能指標(biāo)形變晶面轉(zhuǎn)動形變織構(gòu)各向異性（軋制方向有較高的強(qiáng)度和塑性）形變織構(gòu)和各向異性2022/9/24塑性變形機(jī)理和特點塑性變形及其性能指標(biāo)形變2022/9/26物理屈服現(xiàn)象和屈服強(qiáng)度塑性變形及其性能

20、指標(biāo)1、物理屈服現(xiàn)象（非連續(xù)形變強(qiáng)化）PL0ABCDEF低碳鋼應(yīng)變時效2022/9/24物理屈服現(xiàn)象和屈服強(qiáng)度塑性變形及其性能指標(biāo)2022/9/26塑性變形及其性能指標(biāo)現(xiàn)象：上屈服點，下屈服點，平臺，鋸齒。物理屈服過程：AB點：肩部開始產(chǎn)生滑移線，產(chǎn)生呂德斯帶； BC點：變形開始后，呂德斯帶擴(kuò)大直到貫通整個樣品； C點：屈服平臺結(jié)束。低碳鋼的物理屈服點及屈服傳播物理屈服現(xiàn)象和屈服強(qiáng)度2022/9/24塑性變形及其性能指標(biāo)現(xiàn)象：上屈服點，下屈服2022/9/26低碳鋼中的呂德斯帶塑性變形及其性能指標(biāo)物理屈服現(xiàn)象和屈服強(qiáng)度2022/9/24低碳鋼中的呂德斯帶塑性變形及其性能指標(biāo)物理2022/9/2

21、6柯氏氣團(tuán)： 主要是溶質(zhì)原子、雜質(zhì)與位錯、外力的相互作用形成位錯增值理論： 材料塑性應(yīng)變速率與材料中的可動位錯密度，位錯運動速度v和位錯柏氏矢量b的關(guān)系為： 塑性變形及其性能指標(biāo)2、屈服現(xiàn)象的解釋物理屈服現(xiàn)象和屈服強(qiáng)度 = b = ( /0 )m2022/9/24柯氏氣團(tuán)：塑性變形及其性能指標(biāo)2、屈服現(xiàn)象2022/9/26塑性變形及其性能指標(biāo)2、屈服現(xiàn)象的解釋物理屈服現(xiàn)象和屈服強(qiáng)度 = b = ( /0 )m塑性變形開始時可動位錯密度很低，塑性變形開始后位錯密度增加很快哪些材料具有物理屈服現(xiàn)象：1）溶有C、N原子的體心立方金屬（如Fe、Mo、Nb、Ta）2）溶有間隙原子的hcp金屬，如嫡和Zn

22、3）溶有高濃度置換原子的fcc固溶體，如CuZn，CuSn2022/9/24塑性變形及其性能指標(biāo)2、屈服現(xiàn)象的解釋物理2022/9/26 問題：低碳鋼軋制過程中變形不均勻，引起褶皺。例如在用低碳薄鋼板沖壓成型時，會因屈服延伸區(qū)的不均勻變形（呂德斯帶）而使得工件表面粗糙不平。防止：為避免折皺出現(xiàn)，可對鋼板預(yù)變形，變形量稍大于屈服應(yīng)變，然后沖壓時將不出現(xiàn)物理屈服，避免折皺。向鋼中加入少量的Ti或者Al，C，N等間隙原子形成化合物，以消除屈服點，隨后再進(jìn)行冷壓成形，便可以保證工件的表面平滑整潔。物理屈服現(xiàn)象和屈服強(qiáng)度物理屈服的問題與克服2、屈服現(xiàn)象的解釋塑性變形及其性能指標(biāo)2022/9/24 問題：

23、低碳鋼軋制過程中變形不2022/9/26工程意義 作為防止因材料過量塑性變形而導(dǎo)致機(jī)件失效的設(shè)計和選材依據(jù)；根據(jù)屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度之比的大小，衡量材料進(jìn)一步產(chǎn)生塑性變形的傾向，作為金屬材料冷塑性變形加工和確定機(jī)件緩解應(yīng)力集中防止脆斷的參考依據(jù)。 塑性變形及其性能指標(biāo)物理屈服現(xiàn)象和屈服強(qiáng)度3、屈服強(qiáng)度和條件屈服強(qiáng)度s 0.2 0.01 0.001 0.52022/9/24工程意義 作為防止因材料過量塑性變形而導(dǎo)2022/9/26塑性變形及其性能指標(biāo)物理屈服現(xiàn)象和屈服強(qiáng)度4、影響屈服強(qiáng)度的因素-內(nèi)因 金屬的屈服強(qiáng)度與使位錯開動的臨界分切應(yīng)力相關(guān)，其值由位錯運動的所受的各種阻力決定。A、點陣阻力 ：

24、 派納力2022/9/24塑性變形及其性能指標(biāo)物理屈服現(xiàn)象和屈服強(qiáng)度2022/9/26塑性變形及其性能指標(biāo)物理屈服現(xiàn)象和屈服強(qiáng)度4、影響屈服強(qiáng)度的因素-內(nèi)因B、位錯交互作用阻力劇烈冷變形位錯密度增加4-5個數(shù)量級-形變強(qiáng)化！2022/9/24塑性變形及其性能指標(biāo)物理屈服現(xiàn)象和屈服強(qiáng)度2022/9/26塑性變形及其性能指標(biāo)物理屈服現(xiàn)象和屈服強(qiáng)度4、影響屈服強(qiáng)度的因素-內(nèi)因C、晶界阻力-HallPetch公式：2022/9/24塑性變形及其性能指標(biāo)物理屈服現(xiàn)象和屈服強(qiáng)度2022/9/26塑性變形及其性能指標(biāo)物理屈服現(xiàn)象和屈服強(qiáng)度4、影響屈服強(qiáng)度的因素-內(nèi)因C、晶界阻力-HallPetch公式：細(xì)晶

25、強(qiáng)化2022/9/24塑性變形及其性能指標(biāo)物理屈服現(xiàn)象和屈服強(qiáng)度2022/9/26塑性變形及其性能指標(biāo)物理屈服現(xiàn)象和屈服強(qiáng)度4、影響屈服強(qiáng)度的因素-內(nèi)因C、晶界阻力-HallPetch公式：2022/9/24塑性變形及其性能指標(biāo)物理屈服現(xiàn)象和屈服強(qiáng)度2022/9/26塑性變形及其性能指標(biāo)物理屈服現(xiàn)象和屈服強(qiáng)度4、影響屈服強(qiáng)度的因素-內(nèi)因D、固溶強(qiáng)化溶質(zhì)原子與位錯的：彈性交互作用電化學(xué)作用化學(xué)作用幾何作用間隙固溶體的強(qiáng)化效果比置換固溶體的大！2022/9/24塑性變形及其性能指標(biāo)物理屈服現(xiàn)象和屈服強(qiáng)度2022/9/26塑性變形及其性能指標(biāo)物理屈服現(xiàn)象和屈服強(qiáng)度4、影響屈服強(qiáng)度的因素-內(nèi)因E、第二

26、相強(qiáng)化聚合型（塊狀分布）：局部塑性約束導(dǎo)強(qiáng)化彌散型（細(xì)小彌散分布）：質(zhì)點周圍形成應(yīng)力場對位錯運動產(chǎn)生阻礙-位錯彎曲2022/9/24塑性變形及其性能指標(biāo)物理屈服現(xiàn)象和屈服強(qiáng)度2022/9/26溫度：隨著溫度升高，材料屈服強(qiáng)度降低加載速率：加載速率增大到一定程度，金屬的強(qiáng)度增大應(yīng)力狀態(tài)：材料中點所受的切應(yīng)力分量越大，愈有利于塑性變形，屈服強(qiáng)度愈低。塑性變形及其性能指標(biāo)物理屈服現(xiàn)象和屈服強(qiáng)度4、影響屈服強(qiáng)度的因素-外因派納力2022/9/24溫度：隨著溫度升高，材料屈服強(qiáng)度降低塑性變2022/9/26塑性變形及其性能指標(biāo)物理屈服現(xiàn)象和屈服強(qiáng)度4、影響屈服強(qiáng)度的因素-外因2022/9/24塑性變形及

27、其性能指標(biāo)物理屈服現(xiàn)象和屈服強(qiáng)度2022/9/26塑性變形及其性能指標(biāo)物理屈服現(xiàn)象和屈服強(qiáng)度4、影響屈服強(qiáng)度的因素-外因扭轉(zhuǎn)屈服強(qiáng)度拉伸屈服強(qiáng)度彎曲屈服強(qiáng)度 ne 2022/9/24拉伸失穩(wěn)或頸縮現(xiàn)象塑性變形及其性能指標(biāo)d 2022/9/26超塑性定義： 在一定的內(nèi)部條件和外部條件下，呈現(xiàn)出異常低的流變抗力、異常高的流變性能的現(xiàn)象。 2、特點 超塑性的特點有大延伸率，無縮頸，小應(yīng)力， 易成形。塑性變形及其性能指標(biāo)SUS304 晶界滑移2022/9/24超塑性定義：塑性變形及其性能指標(biāo)SUS2022/9/26超塑性塑性變形及其性能指標(biāo) (1)超細(xì)晶粒，晶粒尺寸達(dá)微米量級，且為等軸晶； (2)合適

28、的變形條件，變形溫度在0.4Tm以上， 應(yīng)變速率一般大于或等于10-3s-1。 (3)應(yīng)變速率敏感指數(shù)較高， 出現(xiàn)超塑性的條件是0.3m1。 （4）應(yīng)變前后，晶?；旧媳３值容S狀態(tài)。 晶界滑動產(chǎn)生的應(yīng)變g 在總應(yīng)變t中所占比例一般在50-70之間。2022/9/24超塑性塑性變形及其性能指標(biāo) (1)超細(xì)晶2022/9/26思考題塑性變形的機(jī)理和特點？2.決定屈服強(qiáng)度的因素有哪些？ 3.形變強(qiáng)化的原因及如何表征？4. 塑性指標(biāo)有哪些？5 . 如何提高材料的屈服強(qiáng)度？塑性變形及其性能指標(biāo)2022/9/24思考題塑性變形的機(jī)理和特點？塑性變形及其蠕變斷裂應(yīng)力腐蝕斷裂疲勞斷裂材料斷裂及其性能指標(biāo)？工程

29、意義蠕變斷裂應(yīng)力腐蝕斷裂疲勞斷裂材料斷裂及其性能指標(biāo)？工程意義工程意義材料斷裂及其性能指標(biāo)？斷裂是機(jī)械和工程構(gòu)件失效的主要形式之一。失效形式：如彈塑性失穩(wěn)、磨損、腐蝕等。斷裂是材料的一種十分復(fù)雜的行為，在不同的力學(xué)、物理和化學(xué)環(huán)境下，會有不同的斷裂形式。研究斷裂的主要目的是防止斷裂，以保證構(gòu)件在服役過程中的安全。斷裂的宏觀與微觀特征、斷裂機(jī)理、斷裂力學(xué)條件以及影響材料斷裂的因素工程意義材料斷裂及其性能指標(biāo)？斷裂是機(jī)械和工程構(gòu)件失效的主要斷裂分類材料斷裂及其性能指標(biāo)？ 1、根據(jù)斷裂前塑性變形大小分類：脆性斷裂；韌性斷裂 2、根據(jù)斷裂面的取向分類：正斷；切斷 3、根據(jù)裂紋擴(kuò)展的途徑分類：穿晶斷裂；

30、沿晶斷裂 4、根據(jù)斷裂機(jī)理分類：解理斷裂，剪切斷裂（純剪切斷裂；微孔聚集型斷裂）討論在室溫、單向加載時的金屬斷裂，按脆性斷裂和延性斷裂分別論述，包括斷裂過程與微觀機(jī)制，及韌脆轉(zhuǎn)化斷裂分類材料斷裂及其性能指標(biāo)？ 1、根據(jù)斷裂前塑性變形斷裂分類材料斷裂及其性能指標(biāo)？斷裂分類材料斷裂及其性能指標(biāo)？宏微觀分析方法材料斷裂及其性能指標(biāo)？斷裂強(qiáng)度：f = Pf / Af 斷口分析：Fractographic Studies 宏微觀分析方法材料斷裂及其性能指標(biāo)？斷裂強(qiáng)度：斷口分析：材料斷裂及其性能指標(biāo)？脆性斷裂 脆性斷裂的宏觀特征，理論上講，是斷裂前不發(fā)生塑性變形，而裂紋的擴(kuò)展速度往往很快，接近音速。 脆性

31、斷裂前無明顯的征兆可尋，且斷裂是突然發(fā)生的，因而往往引起嚴(yán)重的后果。因此，防止脆斷。Vertical stabilizer 材料斷裂及其性能指標(biāo)？脆性斷裂 脆性斷裂的宏觀特征，理定義：材料在拉應(yīng)力的作用下，由于原子間結(jié)合鍵遭到破壞，嚴(yán)格沿一定的結(jié)晶學(xué)平面（即所謂“解理面”）劈開而造成（“Cleavage”）解理斷口特征：斷口平齊光亮，由許多大致相當(dāng)晶粒大小的解理面集合而成，常呈放射狀或結(jié)晶狀斷面；斷口與正應(yīng)力垂直，屬于正斷解理面一般是表面能最小的晶面， 且往往是低指數(shù)的晶面。材料斷裂及其性能指標(biāo)？低碳鋼脆斷脆性斷裂微觀機(jī)制1-解理斷裂定義：材料在拉應(yīng)力的作用下，由于原子間結(jié)合鍵遭到破壞，嚴(yán)格沿

32、材料斷裂及其性能指標(biāo)？脆性斷裂微觀機(jī)制1-解理斷裂材料斷裂及其性能指標(biāo)？脆性斷裂微觀機(jī)制1-解理斷裂材料斷裂及其性能指標(biāo)？脆性斷裂微觀機(jī)制1-解理斷裂鑄鐵脆斷穿晶斷裂材料斷裂及其性能指標(biāo)？脆性斷裂微觀機(jī)制1-解理斷裂鑄鐵脆斷穿材料斷裂及其性能指標(biāo)？脆性斷裂微觀機(jī)制1-解理斷裂Origin of crackOrigin of crack放射狀山脊材料斷裂及其性能指標(biāo)？脆性斷裂微觀機(jī)制1-解理斷裂Origi材料斷裂及其性能指標(biāo)？脆性斷裂微觀機(jī)制1-解理斷裂解理斷口微觀形貌似應(yīng)為一個平坦完整的晶面。但實際晶體總是有缺陷存在，如位錯、第二相粒子等等解理斷裂實際上不是沿單一的晶面，而是沿一族相互平行的晶

33、面(均為解理面)解理而引起的。在不同高度上的平行解理面之間形成了所謂的解理臺階。在電子顯微鏡下，解理斷口的特征是河流狀花樣。河流狀花樣是由解理臺階的側(cè)面匯合而形成的解理裂紋沿孿晶界擴(kuò)展而留下的舌狀凸臺成凹坑材料斷裂及其性能指標(biāo)？脆性斷裂微觀機(jī)制1-解理斷裂解理斷口微解理斷口河流花樣材料斷裂及其性能指標(biāo)？脆性斷裂微觀機(jī)制1-解理斷裂晶界解理斷口材料斷裂及其性能指標(biāo)？脆性斷裂微觀機(jī)制1-解理斷裂晶材料斷裂及其性能指標(biāo)？脆性斷裂微觀機(jī)制1-解理斷裂材料斷裂及其性能指標(biāo)？脆性斷裂微觀機(jī)制1-解理斷裂材料斷裂及其性能指標(biāo)？脆性斷裂微觀機(jī)制1-解理斷裂材料斷裂及其性能指標(biāo)？脆性斷裂微觀機(jī)制1-解理斷裂解理

34、斷口的舌狀花樣材料斷裂及其性能指標(biāo)？脆性斷裂微觀機(jī)制1-解理斷裂解理斷裂的另一個微觀特征是舌狀花樣；它類似于伸出來的小舌頭，是解理裂紋沿孿晶界擴(kuò)展而留下的舌狀凸臺成凹坑解理斷口的舌狀花樣材料斷裂及其性能指標(biāo)？脆性斷裂微觀機(jī)制1-在淬火回火鋼中，當(dāng)裂紋在晶粒內(nèi)部擴(kuò)展時，難于嚴(yán)格的沿一定晶體學(xué)平面擴(kuò)展，斷裂路徑不再與晶粒位向有關(guān)，而主要與細(xì)小的碳化物質(zhì)點有關(guān)，其微觀形態(tài)，與解理河流相似，但又不是真正的解理，所以稱為準(zhǔn)解理準(zhǔn)解理斷口微觀特征：出現(xiàn)大量 短而彎曲的撕裂棱，河流狀花樣 已不十分明顯。由一些單獨形核 的裂紋相互連接而形成的準(zhǔn)解理斷口的微觀形貌材料斷裂及其性能指標(biāo)？脆性斷裂微觀機(jī)制2-準(zhǔn)解理

35、斷裂在淬火回火鋼中，當(dāng)裂紋在晶粒內(nèi)部擴(kuò)展時，難于嚴(yán)格的沿一定晶體與解理斷裂相比異同點: 1.相同點：穿晶斷裂、有小解理刻面、臺階、撕裂棱或河流花樣 2.不同點：1）準(zhǔn)解理小刻面不是晶體學(xué)解理面。解理斷裂裂紋一般源于晶界；而準(zhǔn)解理裂紋常常源于晶內(nèi)硬的質(zhì)點，形成從晶內(nèi)某點發(fā)源的放射狀河流花樣。準(zhǔn)解理斷口有許多撕裂棱；2）準(zhǔn)解理斷口上局部區(qū)域出現(xiàn)韌窩，是解理與微孔聚合的混合型斷裂。3）準(zhǔn)解理斷裂的主要機(jī)制仍是解理，其宏觀表現(xiàn)是脆性的。所以，常將準(zhǔn)解理斷裂歸入脆性斷裂材料斷裂及其性能指標(biāo)？脆性斷裂微觀機(jī)制2-準(zhǔn)解理斷裂與解理斷裂相比異同點:材料斷裂及其性能指標(biāo)？脆性斷裂微觀機(jī)制裂紋沿晶界擴(kuò)展的一種脆性

36、斷裂。材料斷裂及其性能指標(biāo)？脆性斷裂微觀機(jī)制3-沿晶斷裂沿晶斷口微觀特征：大量短而彎曲撕裂棱，河流狀花樣已不十分明顯。沿晶斷口的微觀形貌裂紋沿晶界擴(kuò)展的一種脆性斷裂。材料斷裂及其性能指標(biāo)？脆性斷裂材料斷裂及其性能指標(biāo)？脆性斷裂微觀機(jī)制3-沿晶斷裂沿晶斷裂的原因大致有：晶界存在連續(xù)分布的脆性第二相，微量有害雜質(zhì)元素在晶界上偏聚，由于環(huán)境介質(zhì)的作用損害了晶界，如氫脆、應(yīng)力腐蝕、應(yīng)力和高溫的復(fù)合作用在晶界造成損傷。鋼的高溫回火脆性是微量有害元素P,Sb,As,Sn等偏聚于晶界，降低了晶界原子間的結(jié)合力，從而大大降低了裂紋沿晶界擴(kuò)展的抗力，導(dǎo)致沿晶斷裂。材料斷裂及其性能指標(biāo)？脆性斷裂微觀機(jī)制3-沿晶斷

37、裂沿晶斷裂的理論斷裂強(qiáng)度和脆斷強(qiáng)度理論？ 晶體的理論強(qiáng)度應(yīng)由原子間結(jié)合力決定，現(xiàn)估算如下：一完整晶體在拉應(yīng)力作用下，會產(chǎn)生位移。原子間作用力與位移的關(guān)系如下圖。理論斷裂強(qiáng)度理論斷裂強(qiáng)度原子位移理論斷裂強(qiáng)度和脆斷強(qiáng)度理論？ 晶體的理論強(qiáng)度應(yīng)由原子作為一級近似，該曲線可用正弦曲線表示： =msin(2x/) 式中x為原子間位移,d為正弦曲線的波長如位移很小，則sin(2x/ )=(2x/)，于是 =m(2x/) 根據(jù)虎克定律，在彈性狀態(tài)下， =E=Ex/a0 式中E彈性模量；為彈性應(yīng)變；a 0為平衡狀態(tài)時原子間距合并上面兩式，消去x，得 = 2a0 m /E理論斷裂強(qiáng)度和脆斷強(qiáng)度理論？理論斷裂強(qiáng)度

38、作為一級近似，該曲線可用正弦曲線表示：理論斷裂強(qiáng)度和脆斷強(qiáng)度 另一方面，晶體脆性斷裂時，必須提供足夠的能量以形成兩個新表面，即外力作功消耗在斷口形成上的能量至少等于2面能為。 理想晶體解理斷裂的理論斷裂強(qiáng)度 m=（E/a0）1/2 在E，a0一定時，m與表面能有關(guān) 解理面往往是表面能最小的面 理論斷裂強(qiáng)度和脆斷強(qiáng)度理論？理論斷裂強(qiáng)度 另一方面，晶體脆性斷裂時，必須提供足夠的能量以形成兩個新理論斷裂強(qiáng)度和脆斷強(qiáng)度理論？理論斷裂強(qiáng)度如用實際晶體的E，a。，值代入理論斷裂強(qiáng)度公式計算，例如鐵，E=2105 MPa, a0=2.510-10 m，=2 J/m2, 則m4104 MPaE/5。高強(qiáng)度鋼，

39、其強(qiáng)度只相當(dāng)于E/100，相差20倍。在實際晶體中必有某種缺陷,使其斷裂強(qiáng)度降低。 需要發(fā)展符合實際的理論求解方法？理論斷裂強(qiáng)度和脆斷強(qiáng)度理論？理論斷裂強(qiáng)度如用實際晶體的E，a理論斷裂強(qiáng)度和脆斷強(qiáng)度理論？Griffith裂紋理論1921年解釋“為什么玻璃實際斷裂強(qiáng)度 比從分子結(jié)構(gòu)得到的理論強(qiáng)度低得多？”用能量平衡方法，推測“由于微小裂紋引起應(yīng)力集中而導(dǎo)致”，提出適合于陶瓷玻璃等脆性材料斷裂準(zhǔn)則-(年僅26歲）A. A. Griffith. 1893-1963Griffith, A. A.(1921),“The phenomena of rupture and flow in solids”,P

40、hilosophical Transactions of the Royal Society of London, A221: 163198.（英國皇家學(xué)會會刊） 理論斷裂強(qiáng)度和脆斷強(qiáng)度理論？Griffith裂紋理論1921理論斷裂強(qiáng)度和脆斷強(qiáng)度理論？Griffith裂紋理論Griffith假定在實際材料中存在著裂紋，當(dāng)名義應(yīng) 力還很低時，裂紋尖端的局部應(yīng)力已達(dá)到很高的數(shù) 值，從而使裂紋快速擴(kuò)展，并導(dǎo)致脆性斷裂。在此基礎(chǔ)上，提出了裂紋理論。理論斷裂強(qiáng)度和脆斷強(qiáng)度理論？Griffith裂紋理論Grif設(shè)想有一單位厚度的無限寬形板，對其施加一拉應(yīng)力后，與外界隔絕能源理論斷裂強(qiáng)度和脆斷強(qiáng)度理論？Gr

41、iffith裂紋理論裂紋擴(kuò)展的動力，來自系統(tǒng)內(nèi)部儲存彈性能的釋放設(shè)想有一單位厚度的無限寬形板，對其施加一拉應(yīng)力理論斷裂強(qiáng)度和板材每單位體積的彈性能為2/2E。長度為2a的裂紋，則原來彈性拉緊的平板就要釋放彈性能。根據(jù)彈性理論計算，釋放出來的彈性能為 Ue=-2a2/E 形成新表面所需的表面能為 W=4a 整個系統(tǒng)的能量變化為 Ue+W=4a-2a2/E系統(tǒng)能量隨裂紋半長a的變化,如圖理論斷裂強(qiáng)度和脆斷強(qiáng)度理論？Griffith裂紋理論亞穩(wěn)失穩(wěn)板材每單位體積的彈性能為2/2E。長度為2a的裂紋，則原來 當(dāng)裂紋增長到2ac后，若再增長，則系統(tǒng)的總能量下降。從能量觀點來看，裂紋長度的繼續(xù)增長將是自發(fā)

42、過程。臨界狀態(tài)為:（Ue+W）/ a=4-22a/E =0 于是，裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展的臨界應(yīng)力為:c=(2E/a)1/2 臨界裂紋半長為ac=2E/2 上式便是著名的Griffith公式。 c是含裂紋板材的實際斷裂強(qiáng)度，它與裂紋半長的平方根成反比； ac是臨界裂紋長度理論斷裂強(qiáng)度和脆斷強(qiáng)度理論？Griffith裂紋理論 當(dāng)裂紋增長到2ac后，若再增長，則系統(tǒng)的總能量下降。理論斷裂強(qiáng)度和脆斷強(qiáng)度理論？Griffith裂紋理論對于定裂紋長度a，外加應(yīng)力達(dá)到c時,裂紋即失穩(wěn)擴(kuò)展。承受拉伸應(yīng)力時，板材中半裂紋長度也有一個臨界值ac，當(dāng)a ac時，就會自動擴(kuò)展。而當(dāng)aac時，要使裂紋擴(kuò)展須由外界提供能量，即增

43、大外力。Griffith公式和理論斷裂強(qiáng)度公式比較 m=（E/a0）1/2 c=(2E/a)1/2在形式上兩者是相同的。在研究裂紋擴(kuò)展動力和阻力時，基本概念都是基于能量的消長與變化。理論斷裂強(qiáng)度和脆斷強(qiáng)度理論？Griffith裂紋理論對于定理論斷裂強(qiáng)度和脆斷強(qiáng)度理論？Griffith裂紋理論Griffith認(rèn)為，裂紋尖端局部區(qū)域的材料強(qiáng)度可達(dá)其理論強(qiáng)度值。倘若由于應(yīng)力集中的作用而使裂紋尖端的應(yīng)力超過材料的理論強(qiáng)度值，則裂紋擴(kuò)展，引起斷裂。根據(jù)彈性應(yīng)力集中系數(shù)的計算,可以得到相似公式Griffith公式適用于陶瓷、玻璃這類脆性材料理論斷裂強(qiáng)度和脆斷強(qiáng)度理論？Griffith裂紋理論Grif理論斷

44、裂強(qiáng)度和脆斷強(qiáng)度理論？Griffith裂紋理論試驗證據(jù)：1）Griffith發(fā)現(xiàn)剛拉制玻璃棒的彎曲強(qiáng)度為6GPa；而 在空氣中放置幾小時后強(qiáng)度下降為成0.4 GPa。其原因 是由于大氣腐蝕形成了表面裂紋。2) 約飛等人用溫水溶去氯化鈉表面的缺陷，強(qiáng)度即由 5MPa提高到1.6103MPa，提高了300多倍。3) 有人把石英玻璃纖維分割成幾段不同的長度，測其 強(qiáng)度時發(fā)現(xiàn)，長度為12cm時，強(qiáng)度為275MPa；長度 為0.6cm時，強(qiáng)度可達(dá)760MPa。這是由于試件長，含 有危險裂紋的機(jī)會就多。理論斷裂強(qiáng)度和脆斷強(qiáng)度理論？Griffith裂紋理論試驗證據(jù)理論斷裂強(qiáng)度和脆斷強(qiáng)度理論？Griffith

45、裂紋理論理論斷裂強(qiáng)度和脆斷強(qiáng)度理論？Griffith裂紋理論理論斷裂強(qiáng)度和脆斷強(qiáng)度理論？Griffith裂紋理論Griffith成功地解釋了材料的實際斷裂強(qiáng)度遠(yuǎn)低 于理論強(qiáng)度的原因，說明了脆性斷裂的本質(zhì)-微裂紋 擴(kuò)展，且與實驗相符，并能解釋強(qiáng)度的尺寸效應(yīng)。這 一理論應(yīng)用于玻璃等脆性材料上取得了很大成功，但 用于金屬和非晶體聚合物時遇到了新的問題。對金屬材料，由于裂紋頂端的應(yīng)力集中作用，局 部應(yīng)力將超過材料的屈服強(qiáng)度，就會發(fā)生塑性變形， 存在塑性區(qū)。裂紋擴(kuò)展必須首先通過塑性區(qū)，裂紋擴(kuò) 展功主要耗費在塑性變形（塑性變形功Wp ，大約是 表面能的1000倍）上，金屬和陶瓷的斷裂過程的 主要區(qū)別也在這

46、里。理論斷裂強(qiáng)度和脆斷強(qiáng)度理論？Griffith裂紋理論Grif理論斷裂強(qiáng)度和脆斷強(qiáng)度理論？Griffith裂紋理論Griffith-Orowan-Irwin公式實際金屬材料在紋尖端處發(fā)生塑性變形，需要塑性變形功Wp，Wp的數(shù)值往往比表面能大幾個量級，是裂紋擴(kuò)展需要克服的主要阻力。因而，需要修正為:c=2E（+Wp）/a 1/2 這就是Griffith-Orowan-Irwin公式。需要強(qiáng)調(diào)的是，Griffith理論的前提是材料中已存在著裂紋，但不涉及裂紋來源。理論斷裂強(qiáng)度和脆斷強(qiáng)度理論？Griffith裂紋理論Grif理論斷裂強(qiáng)度和脆斷強(qiáng)度理論？脆性斷裂位錯理論*如果晶體原來并無裂紋，在應(yīng)力

47、作用下，能否形成裂紋，裂紋形成和擴(kuò)展的機(jī)制，正應(yīng)力和切應(yīng)力在裂紋形成及擴(kuò)展過程中作用，以及斷裂前是否會產(chǎn)生局部塑性變形等問題，需要研究解決。用位錯運動、塞積和相互作用來解釋裂紋的成核和擴(kuò)展-位錯塞積理論、位錯反應(yīng)理論和脆性第二相開裂理論等位錯反應(yīng)，形成新位錯，能量降低，有利于裂紋形核理論斷裂強(qiáng)度和脆斷強(qiáng)度理論？脆性斷裂位錯理論*如果晶體原來并材料斷裂及其性能指標(biāo)？延性斷裂純剪切斷裂；微孔聚集型材料斷裂及其性能指標(biāo)？延性斷裂純剪切斷裂；微孔聚集型定義：材料在切應(yīng)力作用下沿滑移面滑移分離而造成的斷裂材料斷裂及其性能指標(biāo)？延性斷裂微觀機(jī)制1-純剪切斷裂純剪切斷裂一般發(fā)生在純金屬或較軟金屬中單晶體：單

48、系滑移，沿滑移面分離多晶體：多個滑移系同時開動微孔聚集型斷裂過程中也會發(fā)生切離過程材料斷裂及其性能指標(biāo)？延性斷裂微觀機(jī)制1-純剪切斷裂純剪切斷材料斷裂及其性能指標(biāo)？延性斷裂微觀機(jī)制2-微孔聚集型斷裂（1）斷裂特點：斷裂前產(chǎn)生明顯宏觀變形；過程緩慢；中心斷裂面垂直于最大正應(yīng)力；邊緣斷裂面平行于最大切應(yīng)力，與主應(yīng)力成45度發(fā)生在低碳鋼、調(diào)質(zhì)或退火中碳鋼、時效鋁合金等斷裂前機(jī)件已變形失效材料斷裂及其性能指標(biāo)？延性斷裂微觀機(jī)制2-微孔聚集型斷裂（1材料斷裂及其性能指標(biāo)？延性斷裂微觀機(jī)制2-微孔聚集型斷裂（2）斷口特征：杯錐狀斷口三要素：纖維區(qū)、放射區(qū) （星芒區(qū)）、剪切唇纖維區(qū)：纖維狀，灰暗色放射區(qū)：裂

49、紋快速擴(kuò)展。撕裂 時塑性變形量大，放射線粗剪切唇：切斷。 大量“韌窩” 錐杯材料斷裂及其性能指標(biāo)？延性斷裂微觀機(jī)制2-微孔聚集型斷裂（2（3）微觀特征：韌窩形貌取決于應(yīng)力狀態(tài) （a）正應(yīng)力 微孔的平面，形成等軸韌窩； 拉伸試樣中心纖維區(qū)就是等軸韌窩。（b）拉長韌窩 扭轉(zhuǎn)、或雙向不等應(yīng)力狀態(tài)（切應(yīng)力） （c）撕裂韌窩 拉、彎應(yīng)力狀態(tài)；等軸韌窩拉長韌窩材料斷裂及其性能指標(biāo)？延性斷裂微觀機(jī)制2-微孔聚集型斷裂（3）微觀特征：韌窩形貌取決于應(yīng)力狀態(tài)等軸韌窩拉長韌窩材料斷（4）延性斷裂過程：“微孔形核微孔長大微孔聚合”勁縮引起三向拉應(yīng)力狀態(tài)微孔形成微孔長大微孔聯(lián)接中心空腔形成45方向切斷形成杯錐狀斷口材

50、料斷裂及其性能指標(biāo)？延性斷裂微觀機(jī)制2-微孔聚集型斷裂（4）延性斷裂過程：“微孔形核微孔長大微孔聚合”勁縮（4）延性斷裂過程：“微孔形核微孔長大微孔聚合”材料斷裂及其性能指標(biāo)？延性斷裂微觀機(jī)制2-微孔聚集型斷裂實際金屬中總有第二相粒子存在，它們是微孔成核源第二相粒子分為兩大類：一類是夾雜物，如鋼中的硫化物，在不大的應(yīng)力作用下便與基體脫開或本身裂開而形成微孔；另一類是強(qiáng)化相，如鋼中的彌散的碳化物， 合金中的彌散的強(qiáng)化相,它們本身比較堅實，與基體結(jié)合比較牢固，是位錯塞積引起的應(yīng)力集中或在高應(yīng)變條件下，第二相與基體塑性變形不協(xié)調(diào)而萌生微孔的。（4）延性斷裂過程：“微孔形核微孔長大微孔聚合”材料（4）

51、延性斷裂過程：“微孔形核微孔長大微孔聚合”材料斷裂及其性能指標(biāo)？延性斷裂微觀機(jī)制2-微孔聚集型斷裂微孔成核與長大的位錯模型，包括位錯塞積理論、位錯反應(yīng)理論、脆性第二相開裂理論以及變形不協(xié)調(diào)理論等。微孔成核并逐漸長大，有兩種不同聚合模式。一是正常聚合，微孔長大后出現(xiàn)“內(nèi)頸縮”，使實際承載面積減少而應(yīng)力增加，起“幾何軟化”作用。另一種聚合模式是裂紋尖端與微孔、或微孔與微孔之間產(chǎn)生了局部滑移，由于這種局部應(yīng)變量大，產(chǎn)生了快速剪切裂開。這種模式微孔聚合速度快，消耗能量也較少，所以塑性韌性差。（4）延性斷裂過程：“微孔形核微孔長大微孔聚合”材料材料斷裂及其性能指標(biāo)？延性斷裂影響延性斷裂的因素基體的形變強(qiáng)

52、化基體形變強(qiáng)化指數(shù)越大，則塑性變形后的強(qiáng)化越強(qiáng)烈，哪里變形，哪里便強(qiáng)化，其結(jié)果是各處均勻變形。相反地，如果基體的形變強(qiáng)化指數(shù)小，則變形容易局部化，較易出現(xiàn)快速剪切裂開。這種聚合模式塑性韌性低。第二相粒子 鋼塑性下降；硫化物比碳化物的影響要明顯得多。同時碳化物形狀也對斷裂應(yīng)變有很大影響，球狀的要比片狀的好很多。材料斷裂及其性能指標(biāo)？延性斷裂影響延性斷裂的因素基體的形變強(qiáng)材料斷裂及其性能指標(biāo)？脆性韌性轉(zhuǎn)變工程上總是希望構(gòu)件在韌性狀態(tài)下工作，避免危險的脆性斷裂。航空航天事業(yè)，安全第一。構(gòu)件或材料是韌性或脆性狀態(tài)，取決材料本身的組織結(jié)構(gòu)，還取決于應(yīng)力狀態(tài)，溫度和加載速率等因素，并不是固定不變的，而是可

53、以互相轉(zhuǎn)化的。材料斷裂及其性能指標(biāo)？脆性韌性轉(zhuǎn)變工程上總是希望構(gòu)件在韌性材料斷裂及其性能指標(biāo)？脆性韌性轉(zhuǎn)變應(yīng)力狀態(tài)和柔度因數(shù)的影響由材料力學(xué)可知，任何復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)都可以用切應(yīng)力和正應(yīng)力表示。切應(yīng)力促進(jìn)塑性變形，對塑性韌性有利；拉應(yīng)力促進(jìn)斷裂，不利于塑性和韌性。最大切應(yīng)力max=（1-3）與最大當(dāng)量正應(yīng)力Smax（Smax=1-（2+3）之比稱為應(yīng)力狀態(tài)柔度系數(shù)(亦叫應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù))，即=max/Smax 值愈大，應(yīng)力狀態(tài)愈“柔”，愈易變形而較不易開裂，即愈易處于韌性狀態(tài)；值愈小，則相反，愈易脆性斷裂材料斷裂及其性能指標(biāo)？脆性韌性轉(zhuǎn)變應(yīng)力狀態(tài)和柔度因數(shù)的影響材料斷裂及其性能指標(biāo)？脆性韌性轉(zhuǎn)變應(yīng)力狀態(tài)和柔度因數(shù)的影響佛里德曼()力學(xué)狀態(tài)圖材料斷裂及其性能指標(biāo)？脆性韌性轉(zhuǎn)變應(yīng)力狀態(tài)和柔度因數(shù)的影響材料斷裂及其性能指標(biāo)？脆性韌性轉(zhuǎn)變溫度和加載速率的影響表面能和彈性模量E是決定斷裂強(qiáng)度的主要因素溫度對表面能和彈性模量E的影響不大，所以對斷裂強(qiáng)度影響不大溫度對屈服強(qiáng)度影響很大，主要是因為溫度有助于激活F-R位錯源，有利于位錯運動，使滑移易于進(jìn)行所以，普通碳鋼在室溫或高溫下，斷裂前有較大塑性變形，是韌斷。但低于某一溫度，位