材料性能学知识点.docx

比例极限：材料在不偏离应力与应变正比关系下所能承受的最大应力 弹性极限：在应力去除不遗留任何永久变形的条件下 材料能承受的最大应力 弹性模量：在应力-应变关系意义上 弹性模量是产生单位弹性变形所需的应力 在工程中弹性模量是表征材料对弹性变形抗力 即材料的刚度 弹性比功：又称弹性比能或应变比能 是材料在弹性变形过程中吸收变形功的能力 可用材料弹性变形达到弹性极限时单位体积吸收的弹性变形功表示 包申格效应：金属材料预先加载产生少量塑性变形 而后在同向加载规定残余伸长应力增加 反向加载 规定残余伸长应力降低的现象 金属材料的力学性能是指在载荷作用下其抵抗变形和断裂的能力 低碳钢拉伸试验的过程可以分为弹性变形塑性变形和断裂三个过程 影响金属材料弹性模量的因素 键合方式 晶体结构 化学成分 微观组织 温度及加载方式和速度 弹性变形：材料在外力作用下变形 当外力取消后 材料变形即可消失并能完全恢复原来形状 这种可恢复的变形成为弹性形变 屈服强度：屈服是表征材料抵抗起始塑性变形或产生微量塑性变形能力所对应的应力值 强度极限：物体在外力作用下发生破坏时出现的最大应力 塑性：材料在外力作用下 材料能稳定的发生永久变形而不破坏其完整性的能力 超塑性：材料在一定内部条件外部条件下呈现出异常低的流变抗力 异常高的流变性能的性能的现象 一般是非晶态固态或玻璃 金属塑性的指标有延伸率和断面收缩率 单晶体的塑性变形方式有滑移和孪生 影响金属材料屈服强度因素 晶体结构（晶格阻力）摩擦阻力 境界阻力 溶质元素 影响金属材料塑性强度的因素 晶体结构 晶粒大小 位错 第二相 元素原子 韧性断裂：材料断裂前及断裂过程中产生明显宏观塑性变形的的断裂过程，一般裂纹扩展较慢消耗大量塑性变形能 光滑拉伸试样的断面收缩率小于5％ 脆性断裂：材料断裂前基本上不产生明显的的宏观塑性变形 没明显预兆 往往表现为突然地快速断裂过程 有很大危险性光滑拉伸试样的断面收缩率大5％ 剪切断裂：材料在切应力作用下沿滑移面滑移分离而造成的断裂 解理断裂：在正应力作用下 由于原子间结合键破坏硬引起的 沿特定晶面发生脆性穿晶断裂 断裂韧度：当应力或裂纹尺寸增大到临界值 也就是在裂纹尖端足够大的范围内 应力达到了材料的断裂强度 裂纹便失稳扩展而导致材料的材料断裂 这是裂纹尖端应力场强度参量K达到的临界值为记为断裂韧度 影响材料断裂韧性的因素：受材料的化学成分 组织结构 基体相结构和晶体尺寸 夹杂和第二相 显微组织 应变速率 温度 材料中裂纹的形核和扩展的研究是微观断裂力学的核心问题 材料的断裂过程大多包括裂纹的萌生和扩展 按照断裂前材料宏观变形的程度 分为脆性断裂和韧性断裂 按照断裂时裂纹扩展的途径分为穿晶断裂和沿晶断裂 按照微观断裂机理分为解理断裂和剪切断裂 韧性断裂断口一般呈杯锥状 断口特征三要素由纤维区 放射区 剪切唇3个区域组成 裂纹扩展的基本方式是张开 滑开 撕开裂纹3种 以张开裂纹最为危险 剪切断裂和解理断裂的特征：剪切断裂单晶体产生纯剪切断裂 断口呈锋利锲型 多晶体沿着相互交叉的滑移面滑动 微观断口呈蛇形滑动花样 微观断口特征花样则是断口分布大量锲窝 解理断裂断口由许多相当于晶粒大小的解理面集合成 特征为解理台阶 河流花样 舌状花样应力软性系数：有三个主应力σ1σ2σ3（123）最大切应力τmax=(σ1-σ3)/2最大正应力max=σ1-ν（σ2+σ3） v为泊松比 则两者之间的比值为应力软性系数 抗弯强度:材料抵抗弯曲而不断裂的能力 应力状态最软的加载方式是单相压缩 这方法易于显示材料的塑性行为 可用于考察脆性材料的塑性指标 测试灰铸铁和陶瓷材料的塑性指标可选择压缩试验方法 扭转试验的应用与特点：1.扭转可用于测定在拉伸时表现为脆性或低塑性材料的性能 2.扭转能较敏感的反映材料表面硬化层性能 可用于对表面强化工艺进行研究或对构件热处理表面检验 3.塑性变形均匀 不出现颈缩 可精确测定高塑性材料变形抗力4.扭转试验是测定材料切断强度最可靠方法5.可明确区分材料的断裂方式是正切还是切断 弯曲试验的应用与特点：1.应力状态与拉伸试验类似 适用与加工不方便的脆性材料2.难以测定高塑性材料强度3.可以灵敏反映材料的表面缺陷 可用于灰铸铁 硬质合金 陶瓷材料 工具钢的抗弯强度 布氏硬度：优点 压痕面积大 硬度值能反映较大区域内组成相的平均性能 数据稳定 重复性高 缺点 压痕直径较大 不宜直接在成品件进行 对压痕直径测量比较麻烦 应用适用于测定灰铸铁轴承合金材料硬度 洛氏硬度：优点 操作简单迅速 压痕小 可直接检验工件 缺点 压痕小 代表性差 测得值重复性差 分散度大 应用可直接检验工件 用不同标尺可测定不同试样的硬度 维氏硬度：优点 角锥压痕清晰 精确可靠 可任意