1、材料力學(xué)性能Mechanical properties of Materials熊 麗材料科學(xué)與工程學(xué)院1使用教材工程材料力學(xué)性能，束德林，機(jī)械工業(yè)出版社，2011年9月第2版。2緒論材料失效事故舉例 材料力學(xué)性能的定義和指標(biāo)材料力學(xué)性能的研究?jī)?nèi)容材料力學(xué)性能的研究目的和意義教材的結(jié)構(gòu)和主要內(nèi)容去第一章 3一、材料失效事故舉例 1830年：英國(guó)Montrose吊橋主懸索斷裂事故； 1866年：英國(guó)Manchester停車(chē)場(chǎng)房梁的突然塌落事故； 1860年1870年：英國(guó)鐵路車(chē)輪和輪軌的破壞事故頻發(fā)；1919年：美國(guó)Boston制糖容器破壞事故； 19391945年：二次世界大戰(zhàn)美國(guó)T-2油輪發(fā)

2、生斷裂事故；1944年：美國(guó)儲(chǔ)氫容器（球形）破壞事故； 1954年：英國(guó)航空Comet號(hào)兩架飛機(jī)由于疲勞裂紋導(dǎo)致墜落事故；1969年：美國(guó)空軍戰(zhàn)斗轟炸機(jī)F-111主44翼的缺陷引起破壞事故；1998年，福建省政和縣“930”特大交通事故；2007年：珠江黃埔大橋材料失效事故。.緒論4事故材料失效過(guò)量的變形、斷裂緒論與材料的性能有關(guān)5 緒論研究材料的力學(xué)性能對(duì)于防止零件失效事故有重要意義。6二、材料力學(xué)性能的定義和指標(biāo)定義：材料力學(xué)性能就是材料在各種外力作用下抵抗變形和斷裂的能力。緒論材料的力學(xué)性能常常用材料力學(xué)性能指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)和表述。7材料力學(xué)性能和指標(biāo) 力學(xué)性能力學(xué)性能指標(biāo)彈性彈性極限、彈性模

3、量、剛度、彈性比功塑性延伸率、斷面收縮率強(qiáng)度屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、斷裂強(qiáng)度硬度布氏硬度、維氏硬度、洛氏硬度韌性靜力韌度、沖擊韌度、斷裂韌度疲勞疲勞強(qiáng)度、疲勞極限、疲勞壽命、疲勞缺口敏感度緒論8三、材料力學(xué)性能的研究?jī)?nèi)容材料在各種服役條件下的力學(xué)性能按材料分：金屬材料、陶瓷材料、高分子材料、復(fù)合材料、納米材料。按試樣形狀分：光滑完整、缺口和裂紋試樣。按加載條件分：靜載荷、沖擊載荷和變動(dòng)載荷。按環(huán)境條件分：溫度、化學(xué)介質(zhì)、中子輻照等。按相對(duì)運(yùn)動(dòng)分：摩擦、磨損等。緒論9材料力學(xué)性能的影響因素 內(nèi)因外因原子結(jié)構(gòu)應(yīng)力狀態(tài)晶體結(jié)構(gòu)工作溫度化學(xué)成分環(huán)境介質(zhì)顯微組織狀態(tài)晶體缺陷內(nèi)應(yīng)力緒論10材料力學(xué)性能的微觀機(jī)

4、制金屬學(xué)原理：位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)、增殖和交互作用。腐蝕電化學(xué)原理：SCC、HIC、CW等。高分子物理：分子鏈的變形與斷裂等。材料力學(xué)性能的測(cè)試技術(shù)驗(yàn)證材料力學(xué)理論、評(píng)價(jià)材料的力學(xué)性能。靜載拉伸、彈性模量、扭轉(zhuǎn)、壓縮、彎曲、硬度、低溫沖擊、平面斷裂韌性、疲勞、應(yīng)力腐蝕、高溫蠕變等試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)。緒論11四、材料力學(xué)性能的研究目的和意義正確地使用材料，防止材料失效。評(píng)價(jià)材料合成與加工工藝的有效性，并通過(guò)控制材料的加工工藝提高材料的力學(xué)性能。在材料力學(xué)性能理論的指導(dǎo)下，采用新的材料成分和結(jié)構(gòu)，或新的加工和合成工藝，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)出新材料，以滿足對(duì)材料的更高需求。緒論12五、教材結(jié)構(gòu)和主要內(nèi)容 金屬在單向靜拉伸載荷下

5、的力學(xué)性能金屬在其它靜載荷下的力學(xué)性能金屬在沖擊載荷下的力學(xué)性能金屬的斷裂韌度金屬的疲勞金屬的應(yīng)力腐蝕和氫脆斷裂金屬高溫力學(xué)性能緒論13成績(jī)?cè)u(píng)定總成績(jī)平時(shí)成績(jī)30%期末閉卷考試成績(jī)70%注意：隨機(jī)點(diǎn)名3次未到者取消出勤成績(jī)；請(qǐng)假需要出示請(qǐng)假條，并有相關(guān)人員簽字。+出勤10%作業(yè)10%+實(shí)驗(yàn)10%14第一章 金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能本章目的：揭示金屬變形和斷裂的基本規(guī)律；闡述靜載荷下各種力學(xué)性能指標(biāo)的本質(zhì)、意義、相互關(guān)系及變化規(guī)律。15主要內(nèi)容：第一節(jié) 拉伸力-伸長(zhǎng)曲線和應(yīng)力-應(yīng)變曲線第二節(jié) 彈性變形第三節(jié) 塑性變形第四節(jié) 金屬的斷裂16第一節(jié) 拉伸力-伸長(zhǎng)曲線和應(yīng)力-應(yīng)變曲線一、拉伸試

6、驗(yàn)：在室溫下進(jìn)行的單向靜拉伸試驗(yàn)。第一章 金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能拉伸試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法 新標(biāo)準(zhǔn)GB/T228-2002；試驗(yàn)是用拉力拉伸試樣，一般拉至斷裂，測(cè)定相應(yīng)的力學(xué)性能。17拉伸試樣示意圖拉伸試樣：光滑完整的柱狀試樣，橫截面通常為圓形和矩形。工作部分過(guò)渡部分夾持部分18特點(diǎn)：容易操作，應(yīng)用廣泛；測(cè)試的是材料的“短期”(與時(shí)間無(wú)關(guān))力學(xué)行為；采用的是光滑完整試樣；常溫、大氣介質(zhì)，單向靜拉伸載荷；可以測(cè)得材料的彈性、強(qiáng)度和塑性性能。19二、拉伸力-伸長(zhǎng)曲線第一章 金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能Oe：彈性變形ek：塑性變形k：斷裂eC：不均勻CB：均勻B：縮頸

7、Bk：不均勻圖1-1 低碳鋼的拉伸力-伸長(zhǎng)曲線20 三、應(yīng)力-應(yīng)變曲線工程應(yīng)力工程應(yīng)變工程（條件）應(yīng)力-應(yīng)變曲線第一章 金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能圖1-2 低碳鋼的工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線21真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線：真實(shí)應(yīng)力真實(shí)應(yīng)變22幾種典型材料在室溫下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線第一章 金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能23四、應(yīng)力-應(yīng)變曲線的意義可以求出許多重要的性能指標(biāo)，用于零件設(shè)計(jì)加工的參考；可以全面認(rèn)識(shí)金屬在受力后各階段的力學(xué)行為，推斷金屬發(fā)生了哪種變形。第一章 金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能24第二節(jié) 彈性變形一、彈性變形及其實(shí)質(zhì)1、彈性變形的定義當(dāng)外力去除后，能恢復(fù)到原來(lái)形狀或尺寸的變形，叫彈

8、性變形。2、彈性變形的物理實(shí)質(zhì)晶格中原子自平衡位置產(chǎn)生可逆位移的反映。第一章 金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能25第一章 金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能雙原子模型彈性變形變形消失263、彈性變形的特點(diǎn)可逆性；單值性；全程性；變形量很小。第一章 金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能271、簡(jiǎn)單應(yīng)力狀態(tài)的胡克定律yx單向拉伸橫向收縮變形：剪切和扭轉(zhuǎn)二、胡克定律282、三向應(yīng)力狀態(tài)的疊加法29廣義胡克定律30三、彈性模量1、物理意義：表征了材料對(duì)彈性變形的抗力，其值越大，則在相同應(yīng)力下產(chǎn)生彈性變形就越小。工程上亦稱(chēng)為材料的剛度。2、用途：工程上是度量零件或構(gòu)件剛度的系數(shù)，是重要的力學(xué)性能指標(biāo)之一。第一

9、章 金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能當(dāng)應(yīng)變?yōu)橐粋€(gè)單位時(shí)，彈性模量E等于彈性應(yīng)力。313、構(gòu)件的剛度Q：構(gòu)件產(chǎn)生單位彈性變形所需要的載荷。物理意義：表示構(gòu)件的彈性穩(wěn)定性的參量，剛度越大，構(gòu)件工作時(shí)越穩(wěn)定。在工程上，為了減輕重量，必須選擇E較大的材料。第一章 金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能E或Q表示材料或構(gòu)件在外載荷下抵抗彈性變形的能力！32第一章 金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能在機(jī)械設(shè)計(jì)中，有時(shí)剛度是第一位的！334、影響金屬?gòu)椥阅Ａ康囊蛩貜椥阅Ａ縀是一個(gè)對(duì)組織結(jié)構(gòu)不敏感的性能指標(biāo)！第一章 金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能主要影響因素：原子本性和晶格類(lèi)型。單晶體金屬的彈性模量具有各向異性。3

10、4四、彈性比功應(yīng)力應(yīng)變1、彈性極限e：金屬產(chǎn)生彈性變形而不產(chǎn)生塑性變形時(shí)所受的最大應(yīng)力。它表示材料發(fā)生彈性變形的極限抗力。AB彈性極限e第一章 金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能352、彈性比功e0ee 意義：彈性比功表示金屬吸收彈性變形功的能力，在工程上可以提高零件的減震能力。第一章 金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能定義：金屬開(kāi)始塑性變形前單位體積吸收的最大彈性變形功，叫做彈性比功。36提高彈性比功的方法提高彈性極限選用E較低的材料第一章 金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能彈性模量對(duì)組織不敏感，只有用提高彈性極限的方法提高彈性比功。37五、彈性不完整性彈性不完整性：金屬的彈性變形與加載時(shí)間和加載

11、方向有關(guān)而表現(xiàn)出的非彈性性質(zhì)。 第一章 金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能包括滯彈性包申格效應(yīng)38圖1-8 滯彈性示意圖定義：在彈性范圍內(nèi)快速加載或卸載后，隨時(shí)間的延長(zhǎng)而產(chǎn)生附加彈性應(yīng)變，即應(yīng)變落后于應(yīng)力的現(xiàn)象。1、滯彈性（彈性后效）第一章 金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能第一章 金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能40滯彈性產(chǎn)生的原因：可能與晶體中點(diǎn)缺陷的移動(dòng)有關(guān)。圖1-9 碳在-Fe中的遷移 組織越不均勻，彈性后效越顯著。可以采用長(zhǎng)時(shí)間回火處理，增加組織均勻性，降低彈性后效效果。第一章 金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能41循環(huán)韌性第一章 金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能彈性滯后環(huán)：金屬在彈性區(qū)內(nèi)

12、單向快速加載、卸載時(shí)，由于應(yīng)變落后應(yīng)力，使加載線與卸載線不重合而形成一封閉回線。42圖1-10 滯后環(huán)的類(lèi)型： (a) 單向加載彈性滯后環(huán)；(b) 交變加載彈性滯后環(huán)；(c)交變加載塑性滯后環(huán)交變載荷下的彈性滯后環(huán)與塑性滯后環(huán)第一章 金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能43循環(huán)韌性：金屬材料在交變載荷作用下吸收不可逆變形功的能力，叫做循環(huán)韌性，也稱(chēng)為內(nèi)耗。循環(huán)韌性與內(nèi)耗的區(qū)別：循環(huán)韌性用塑性滯后環(huán)面積來(lái)度量，在塑性區(qū)內(nèi)加載時(shí)吸收不可逆變形功的能力。內(nèi)耗用彈性滯后環(huán)面積來(lái)度量，在彈性區(qū)內(nèi)加載吸收不可逆變形功的能力。第一章 金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能44循環(huán)韌性的意義：循環(huán)韌性是金屬的力學(xué)性能，

13、又稱(chēng)消振性。材料循環(huán)韌性愈高，則機(jī)件的消振能力愈好。機(jī)床床身、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、底座等需要減震，則應(yīng)該提高循環(huán)韌性（滯彈性）。樂(lè)器、精密儀表等需要足夠的精度和靈敏度，則應(yīng)該降低循環(huán)韌性（滯彈性）。第一章 金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能452、包申格效應(yīng)定義：材料經(jīng)預(yù)先加載并產(chǎn)生少量塑性變形(殘余應(yīng)變?yōu)?%4%)，卸載后，再同向加載，規(guī)定殘余伸長(zhǎng)應(yīng)力增加，反向加載規(guī)定殘余伸長(zhǎng)應(yīng)力降低的現(xiàn)象，稱(chēng)為包申格效應(yīng)。第一章 金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能46圖1-11 包申格效應(yīng) 初始拉伸初始?jí)嚎s初始?jí)嚎s后卸載，再進(jìn)行壓縮初始?jí)嚎s后卸載，再進(jìn)行拉伸初始拉伸后卸載，再進(jìn)行拉伸第一章 金屬在單向靜拉伸載荷下的力

14、學(xué)性能在金屬預(yù)先受載產(chǎn)生少量塑性變形時(shí)，位錯(cuò)沿某一滑移面運(yùn)動(dòng)，遇林位錯(cuò)而彎曲。在位錯(cuò)前方，林位錯(cuò)密度增加，形成位錯(cuò)纏結(jié)，該位錯(cuò)結(jié)構(gòu)在力學(xué)上穩(wěn)定。如果此時(shí)卸載并隨后同向加載，位錯(cuò)線不能顯著運(yùn)動(dòng)，宏觀上表現(xiàn)為規(guī)定殘余伸長(zhǎng)應(yīng)力增加；如果卸載后施加反向力，位錯(cuò)被迫反向運(yùn)動(dòng)，在反向路徑上，林位錯(cuò)等障礙數(shù)量少，位錯(cuò)可以在較低應(yīng)力下移動(dòng)較大距離，即規(guī)定殘余伸長(zhǎng)應(yīng)力降低。第一章 金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能包申格效應(yīng)的位錯(cuò)解釋48包申格效應(yīng)的弊與利弊：交變載荷情況下，顯示循環(huán)軟化，從而使強(qiáng)度極限下降。利：薄板反向彎曲成形、拉拔的鋼棒經(jīng)過(guò)軋輥壓制變直，可以降低成形或壓制應(yīng)力。消除方法預(yù)先進(jìn)行較大的塑性變形；

15、第二次受力前先在引起回復(fù)或再結(jié)晶的溫度下退火。 第一章 金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能49小結(jié)第一節(jié) 拉伸力-伸長(zhǎng)曲線和應(yīng)力-應(yīng)變曲線拉伸試驗(yàn)：方法、特點(diǎn)拉伸力-伸長(zhǎng)曲線：含義、意義應(yīng)力應(yīng)變曲線：工程應(yīng)力應(yīng)變曲線、真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線第二節(jié) 彈性變形彈性變形及其實(shí)質(zhì)：雙原子模型、特點(diǎn)胡克定律：狹義和廣義彈性模量：材料的剛度、構(gòu)件剛度、工程意義彈性比功：彈性極限、意義和應(yīng)用彈性不完整性：滯彈性、包申格效應(yīng)第一章 金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能50思考題名詞解釋 彈性比功；彈性模量；滯彈性；循環(huán)韌性；包申格效應(yīng)2.金屬的彈性模量主要取決于什么?為什么說(shuō)它是一個(gè)對(duì)結(jié)構(gòu)不敏感的力學(xué)性能?3.今有45、

16、40Cr、35CrMo鋼和灰鑄鐵幾種材料，你選擇那種材料作為機(jī)床機(jī)身？為什么？第一章 金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能51第三節(jié) 塑性變形一、塑性變形機(jī)制及特點(diǎn)二、屈服現(xiàn)象和屈服點(diǎn)三、影響屈服強(qiáng)度的因素四、應(yīng)變硬化五、縮頸現(xiàn)象和抗拉強(qiáng)度六、塑性七、靜力韌度金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能52一、塑性變形機(jī)制及特點(diǎn)塑性變形：是指作用在物體上的外力取消后，物體的變形不完全恢復(fù)而產(chǎn)生的永久變形。單晶體的塑性變形多晶體的塑性變形金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能531、單晶體的塑性變形變形方式滑移、孿生滑移：金屬材料在切應(yīng)力作用下位錯(cuò)沿滑移面和滑移方向進(jìn)行的切變過(guò)程。圖1-13 刃位錯(cuò)滑移時(shí)周?chē)拥膭?dòng)

17、作金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能54通常，滑移面是原子最密排的晶面，而滑移方向是原子最密排的方向；滑移面和滑移方向的組合稱(chēng)為滑移系；滑移面受溫度等因素影響，而滑移方向則比較穩(wěn)定。金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能55孿生：晶體的一部分相對(duì)于另一部分發(fā)生切變 , 而且發(fā)生切變的部分與未切變部分的晶體結(jié)構(gòu)呈對(duì)稱(chēng)形式分布, 如圖所示(注意圖中畫(huà)影線的部分)。金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能562、多晶體的塑性變形變形方式各個(gè)晶粒塑性變形的綜合結(jié)果。金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能57塑性變形的特點(diǎn)各晶粒變形的不同時(shí)性；各晶粒變形的不均勻性；各晶粒變形的相互協(xié)調(diào)性。金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能58

18、二、屈服現(xiàn)象和屈服點(diǎn)1、屈服現(xiàn)象外力不增加，試樣仍然繼續(xù)伸長(zhǎng)；或外力增加到一定數(shù)值時(shí)突然下降，隨后在外力不增加或上下波動(dòng)情況下，試樣繼續(xù)伸長(zhǎng)變形。金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能59幾個(gè)概念：上屈服點(diǎn)(Upper yield point)下屈服點(diǎn)(Lower yield point)屈服伸長(zhǎng)(Yield point elongation)屈服平臺(tái)/屈服齒金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能602、屈服變形的過(guò)程上屈服點(diǎn)：局部塑性變形呂德斯帶形成下屈服點(diǎn)：變形增加呂德斯帶擴(kuò)展屈服結(jié)束：屈服變形結(jié)束呂德斯帶掃過(guò)整個(gè)試樣金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能613、屈服變形機(jī)制解釋?zhuān)何诲e(cuò)運(yùn)動(dòng)與增殖的結(jié)果。外力

19、小于臨界應(yīng)力時(shí)，溶質(zhì)原子釘扎位錯(cuò)，形成柯氏氣團(tuán)。位錯(cuò)不可動(dòng)第一章 金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能變形前：62金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能上屈服點(diǎn)下屈服點(diǎn)屈服平臺(tái)如何形成？不斷開(kāi)動(dòng)新的位錯(cuò)源的結(jié)果！變形時(shí)：634、危害和消除辦法危害：不均勻變形，使沖壓件表面產(chǎn)生褶皺現(xiàn)象。消除辦法加入少量能奪取固溶體合金中溶質(zhì)原子的物質(zhì)，使之形成穩(wěn)定化合物的元素；通過(guò)預(yù)變形，使柯氏氣團(tuán)被破壞。消除物理屈服最根本的是要消除位錯(cuò)釘扎！金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能645、屈服強(qiáng)度應(yīng)力應(yīng)變金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能工程屈服標(biāo)準(zhǔn)：比例極限：應(yīng)力應(yīng)變符合線性關(guān)系的最高應(yīng)力。彈性極限：完全恢復(fù)彈性的最高應(yīng)力。屈

20、服強(qiáng)度：開(kāi)始產(chǎn)生塑性變形的最小應(yīng)力。簡(jiǎn)單應(yīng)力狀態(tài)下！65復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的屈服判據(jù)Tresca最大切應(yīng)力理論：在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下，當(dāng)最大切應(yīng)力達(dá)到或超過(guò)相同金屬材料的拉伸屈服強(qiáng)度時(shí)產(chǎn)生屈服。1-3=sMises畸變能理論：在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下，當(dāng)比畸變能等于或超過(guò)相同金屬材料在單向拉伸屈服時(shí)的比畸變能時(shí)將產(chǎn)生屈服。（1-2）2+（2-3）2+（3-1）22s21、2、3為主應(yīng)力，且123。第一章 金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能66屈服強(qiáng)度是金屬材料重要的力學(xué)性能指標(biāo)。屈服強(qiáng)度過(guò)高會(huì)增大屈強(qiáng)比，極易引起脆性斷裂；降低屈服強(qiáng)度有利于材料冷成形加工和改善焊接性能。第一章 金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能6

21、7三、影響屈服強(qiáng)度的因素內(nèi)因外因金屬本性及晶格類(lèi)型溫度晶粒大小和亞結(jié)構(gòu)應(yīng)變速率溶質(zhì)元素應(yīng)力狀態(tài)第二相凡是影響到位錯(cuò)增殖和運(yùn)動(dòng)的各種因素必然影響到屈服強(qiáng)度！金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能68（一）影響屈服強(qiáng)度的內(nèi)因金屬本性及晶格類(lèi)型位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力：晶格阻力位錯(cuò)間交互作用的阻力金屬本性及晶格類(lèi)型不同，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)所受的阻力不同。第一章 金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能69晶粒大小和亞結(jié)構(gòu)金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能Hall-Petch公式：細(xì)晶強(qiáng)化：減小晶粒尺寸將增加位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)障礙的數(shù)目，減小晶粒內(nèi)位錯(cuò)塞積群的長(zhǎng)度，使屈服強(qiáng)度提高。 位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力：晶界細(xì)晶強(qiáng)化70細(xì)晶強(qiáng)化還可以同時(shí)提高塑性和韌性：晶

22、粒越細(xì)，變形分散在更多的晶粒內(nèi)進(jìn)行，變形較均勻，且每個(gè)晶粒中塞積的位錯(cuò)少，因應(yīng)力集中引起的開(kāi)裂機(jī)會(huì)較少，有可能在斷裂之前承受較大的變形量，既表現(xiàn)出較高的塑性。細(xì)晶粒金屬中，裂紋不易萌生（應(yīng)力集中少），也不易傳播（晶界曲折多），因而在斷裂過(guò)程中吸收了更多能量，表現(xiàn)出較高的韌性。 第一章 金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能注意：細(xì)晶強(qiáng)化是唯一一種能同時(shí)提高鋼的強(qiáng)度和韌性的材料強(qiáng)化方法！713、溶質(zhì)元素固溶體示意圖：晶體中無(wú)位錯(cuò)等缺陷！位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力：柯氏氣團(tuán)第一章 金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能72溶質(zhì)原子擴(kuò)散到位錯(cuò)周?chē)率蠚鈭F(tuán)金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能固溶強(qiáng)化的原因：溶質(zhì)原子與位錯(cuò)的彈性相互

23、作用，使溶質(zhì)原子擴(kuò)散到位錯(cuò)周?chē)纬煽率蠚鈭F(tuán)，柯氏氣團(tuán)釘扎位錯(cuò)，提高位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力！固溶強(qiáng)化固溶強(qiáng)化：在純金屬中加入溶質(zhì)原子形成固溶合金，將顯著提高屈服強(qiáng)度。阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)73固溶強(qiáng)化效果：間隙固溶體的強(qiáng)化效果大于置換固溶體；溶質(zhì)和溶劑原子尺寸差越大，強(qiáng)化效果越好；溶質(zhì)濃度越大，強(qiáng)化效果越好。圖1-10 低碳鐵素體中固溶強(qiáng)化效果74固溶強(qiáng)化對(duì)韌性和塑性的影響：一般而言，固溶元素的含量越多，損害韌性越嚴(yán)重；只有Ni會(huì)增加韌性，是唯一例外的元素。754、第二相指合金中除了基體以外的其他相。第二相的分類(lèi)彌散分布的和大塊聚集的第二相基體相第二相基體相彌散分布的第二相大塊聚集的第二相第一章 金屬在單向靜拉伸

24、載荷下的力學(xué)性能76第二相的分類(lèi)：可變性的和不可變形的可變形的第二相不可變形的第二相第一章 金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能77第二相強(qiáng)化位錯(cuò)切過(guò)第二相質(zhì)點(diǎn)金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能強(qiáng)化原因：質(zhì)點(diǎn)和它周?chē)膽?yīng)力場(chǎng)阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)；切過(guò)時(shí)，增加了新的界面，需要做功以提高界面能，屈服強(qiáng)度提高。78第二相強(qiáng)化位錯(cuò)繞過(guò)第二相質(zhì)點(diǎn)強(qiáng)化原因：質(zhì)點(diǎn)和它周?chē)膽?yīng)力場(chǎng)阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)；繞過(guò)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)周?chē)纬晌诲e(cuò)環(huán)，阻礙后續(xù)位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，屈服強(qiáng)度提高。第一章 金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能79第二相的強(qiáng)化效果：在第二相體積比相同的情況下，第二相質(zhì)點(diǎn)尺寸越小，強(qiáng)度越高，強(qiáng)化效果越好；在第二相體積比相同的情況下，長(zhǎng)形質(zhì)點(diǎn)的強(qiáng)化效果比球形質(zhì)點(diǎn)的強(qiáng)化效果好；第二相數(shù)量越多，強(qiáng)化效果越好。要求：第二相質(zhì)點(diǎn)細(xì)小、彌散分布為好！80（二）影響屈服強(qiáng)度的外因低碳鋼在不同溫度下的拉伸曲線升高溫度，屈服強(qiáng)度降低。金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能1、溫度原因：隨溫度升高，原子熱振動(dòng)能量增大，有助于位錯(cuò)滑移，屈服強(qiáng)度降低！反之，屈服強(qiáng)度升高！812、應(yīng)變速率金屬在單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能塑性變形時(shí)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)需要時(shí)間，應(yīng)變速率增大，則位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)不能充