9-材料的变形与再结晶.ppt

第九章 材料的变形和再结晶 概 述 一、 机械性能(力学性能) 1. 定义:材料承受外力作用的能力。 2. 机械性能四大指标： 强度、硬度、塑性、韧性。 3.实验 通过实验可以测出相应的机械性能指标， 最常见的是拉伸实验、硬度实验和冲击实验。 二、拉伸试验 拉伸试验的现场录像 三、应力—应变曲线 原始曲线：载荷-伸长曲线 经过变换：应力-应变曲线 四、低碳钢σ—ε曲线的特点 1、?σσe 弹性变形阶段（elastic deformation） 线性阶段 σe：材料弹性极限,是材料保持弹性的最大应力。单位：MPa 该阶段符合虎克定律 σ= Eε或 τ= Gγ E、G为弹性模量、切变模量，表示金属材料抵抗弹性变形的能力。为σ—ε曲线上斜率 2、σeσσs 微量塑性变形开始阶段 σs：材料屈服极限,是开始发生塑性变形的最小应力。 σ0.2:材料屈服强度（yield strength），表示以材料产生0.2%残余变形的应力值为其屈服极限，又称条件屈服极限。主要用于无明显屈服的材料的屈服点。 σs、σ0.2表示材料对开始微量塑性变形的抗力。 3、σsσσb 均匀塑性变形 ε↑、σ↑ σb：抗拉强度, 表示材料最大均匀塑性变形的抗力。 4、σbσσk 不均匀塑性变形 σσb 试样开始发生不均匀塑性变形并形成缩颈 σk：条件断裂强度。表示材料对塑性变形的极限抗力。 塑性断裂:产生一定量塑性变形后的断裂。 五、塑性 材料在外力作用下产生永久变形而不被破坏的能力。 1. 塑性指标 δ、ψ 伸长率δ,表示均匀变形的能力，与加工硬化率n有关。 δ=（Lk－Lo）/ Lo×100% 断面收缩率ψ,表示局部变形的能力，与缺口敏感性(度)有关。 ψ=（Fo－Fk）/ Fo×100% 2、塑性的实际意义 金属材料的塑性指标是安全力学性能指标； εf –材料均匀变形的能力。 Ψf –局部变形的能力。 塑性对压力加工是很有意义的。加工硬化 塑性大小反映冶金质量的好坏，评定材料质量。 3 、塑性、脆性材料的划分 δ≥5%：塑性材料，低碳钢、铜合金 δ5%： 脆性材料，铸铁。 1 弹性变形的本质 弹性变形（elastic deformation） 弹性变形的原因： 原子间结合力 2 弹性变形的特征和弹性模量 弹性变形的特征 (1) 理想的弹性变形是可逆变形 (2)?在弹性变形范围内，应力和应变间服从虎克定律(单值线性函数关系)。 正应力下:σ= Eε E---弹性模量 切应力下: τ= Gγ τ、γ—分别为切应力、切应变, G---切变模量 G = E /[2（1－ν）] v—泊松比 ,横向收缩率与纵向伸长率的比值 K = E /[3(1－2ν)] K—体弹性模量,压力与体积变化率的比值 (3) 弹性变形量随材料的不同而异。 对完全各向同性材料 υ= 0.25 对金属υ值约为0.33（或1/3） 当υ=0.25时，G=0.4E； 当υ=0.33时，G=0.375E , K=E/3(1-2υ) ≈E 弹性常数4个： E，G，υ，K 只要已知E和υ，就可求出G和K ， 由于E易测，因此用的最多。 弹性模量(E) (1)弹性模量（modulus of elasticity）E代表着使原子离开平衡位置的难易程度，是表征晶体中原子间结合力强弱的物理量。 (2) E是组织不敏感参数。 (3) 对晶体而言，E是各向异性的。在单晶体中，沿原子密排面E最高，沿原子排列最疏的晶向E最低。多晶体中，E各向同性。 (4) 工程上，E是材料刚度的度量。 弹性模量的技术意义 技术意义： E，G称为材料的刚度，它表示材料在外载荷下抵抗弹性变形的能力 影响E的特征因素： 与原子序数有周期性关系 E=K/γm K，m1特征常数，γ原子半径 γ↑E↓ 温度T： T↑ 原子结合力下降，E↓ ε加载速度：对E 影响不明显 合金化（加入某种金属），热处理对E影响不明显。 弹性的不完整性 有