《工学材料性能材料在静载下的力学性能课件.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工学材料性能材料在静载下的力学性能课件.pptx（55页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、应力应变曲线应力应变曲线应力应变曲线应力应变曲线应力应变曲线(F F F F0 0 0 0不变）不变）不变）不变）弹性变形弹性变形 屈服变形屈服变形 均匀塑性变形均匀塑性变形 局部塑性变形局部塑性变形 真真应应力力-应应变变曲曲线线（-代表）代表）第1页/共55页p:p:p:p:比例极限比例极限比例极限比例极限 E EE E:弹性极限弹性极限弹性极限弹性极限 LYLYLYLY:屈服强度（下）屈服强度（下）屈服强度（下）屈服强度（下）UYUYUYUY：屈服强度（上）屈服强度（上）屈服强度（上）屈服强度（上）B BB B：强度极限强度极限强度极限强度极限 b bb b:抗拉强度抗拉强度抗拉强度抗拉
2、强度 p pp p:应力与应变成正比关系的最大应力。应力与应变成正比关系的最大应力。应力与应变成正比关系的最大应力。应力与应变成正比关系的最大应力。p pp p=F=F=F=FP PP P/F/F/F/F0 00 0E E E E:由弹性变形过渡到弹由弹性变形过渡到弹由弹性变形过渡到弹由弹性变形过渡到弹-塑性变形时的应力。塑性变形时的应力。塑性变形时的应力。塑性变形时的应力。E EE E=F=F=F=FE E E E/F/F/F/F0 00 0第2页/共55页不同材料，其应力应变曲线不同，如：第3页/共55页 1.2 1.2 1.2 1.2 金属材料的弹性变形金属材料的弹性变形 1.2.1 1
3、.2.1 1.2.1 1.2.1 广义虎克定律广义虎克定律弹性模量 E E=X X /X X X X轴方向，同轴，描写材料正应力条件虎克定律：单位应变产生的单位应力（单向应力）,物理意义：表示原子之间的结合力，它是组织不敏感元素描写材料切应力：切变模量G G =XY XY/XYXY泊桑比：=XX XX/XYXY关系式：G=E/2G=E/2（1+1+）比弹性模量=弹性模量/密度对完全各向同性材料 =0.250.25对 金 属 值 约 为 0.330.33（或1/31/3）当=0.25=0.25时，G=0.4EG=0.4E；当=0.33=0.33时，G=0.375EG=0.375E弹性常数4 4个
4、：E E，G G，K KK=K=m m/=E/3(1-2)/=E/3(1-2)-单位体积变形K体弹性模量m m=(=(x x+y y+z z)/3)/3若=0.33=0.33，则KEKE只要已知E E和，就可求出G G和K K，由于E E易测，因此用的最多。第4页/共55页1.2.2 1.2.2 弹性模量的技术意义技术意义：E E，G G称为材料的刚度称为材料的刚度，它表示材料在外载荷下抵抗弹性变形的能力 影响影响E E的特征因素：的特征因素：与原子序数有周期性关系 E=K/E=K/m m K，m1特征常数，原子半径 E 温度T：T 原子结合力下降，E 加载速度：对E 影响不明显 合金化（加入
5、某种金属），热处理对E影响不明显。第5页/共55页机机械械设设计计中中，刚刚度度是是第第一一位位的的，它它保保证证精精度度，曲曲轴轴的结构和尺寸常常由刚度决定，然后强度校核。的结构和尺寸常常由刚度决定，然后强度校核。不同类型的材料，其弹性模量差别很大。不同类型的材料，其弹性模量差别很大。材材料料弹弹性性模模量量主主要要取取决决于于结结合合键键的的本本性性和和原原子子间间的的结结合合力力，而而材材料料的的成成分分和和组组织织对对它它的的影影响响不不大大，可可以以说说它它是是一一个个对对组组织织不不敏敏感感的的性性能能指指标标（对对金金属属材材料），而对高分子和陶瓷料），而对高分子和陶瓷E E对结
6、构和组织敏感。对结构和组织敏感。熔点高，熔点高，E EE E W W=2E=2EFeFe E EFeFe=3E=3EAlAl零零件件的的刚刚度度与与材材料料的的刚刚度度不不同同，它它除除了了决决定定于于材材料料的的刚刚度度外外还还与与零零件件的的截截面面尺尺寸寸与与形形状状，以以及及截截面面积积作用的方式有关。作用的方式有关。第6页/共55页1.2.3 1.2.3 弹性比功弹性比功 弹弹性性比比功功：为应力-应变曲线下弹性范围所吸收的变形功的能力,又称弹性比能，应变比能。即弹性比功=e2/2E=ee/2 其中e为材料的弹性极限，它表示材料发生弹性变形的极限抗力 第7页/共55页弹性比功弹性比功
7、理理论论上上：弹性极限的测定应该是通过不断加载与卸载，直到能使变形完全恢复的极限载荷。实实际际上上：弹性极限的测定是以规定某一少量 的 残 留 变 形（如0.01%）为标准，对应此残留变形的应力即为弹性极限。第8页/共55页理想的弹簧材料：应应有有高高的的弹弹性性极极限限和和低低的的弹弹性模量。性模量。成分与热处理对对弹弹性性极极限限影影响响大大，对对弹弹性性模模量影响不大。量影响不大。仪表弹簧因因要要求求无无磁磁性性，铍铍青青铜铜，磷磷青青铜铜等等软弹簧材料。软弹簧材料。eEae第9页/共55页优点：滞后环面积，它可以减少振动，使振动幅度很快衰减下来。缺点：精密仪器不希望有滞后现象高分子滞弹
8、性表现为粘弹性并成为普遍特性，高分子弹性与时间有关。弹性滞后环弹性滞后环(链接链接)1.2.41.2.4 滞弹性 应变落后于应力的现象，这种现象叫滞弹性。第10页/共55页1.2.5 1.2.5 包辛格（包辛格（BaushingerBaushinger）效应效应 弹性不完整性弹性不完整性 定义：指原先经过变形，然后反向加载时弹性极限或屈服强度降低的现象。值度量包辛格效应的大小。单循环或多循环后，都有包辛格效应 包辛格效应示意图包辛格效应示意图(有有链接链接)第11页/共55页 T10 T10钢的包辛格效应钢的包辛格效应 条条件件：T10钢淬火350回火拉伸时，曲线1 0.2=1130M Pa
9、曲线2事先经过预压变形再拉伸时,0.2=880M Pa第12页/共55页包辛格效应理论解释包辛格效应理论解释 原先加载变形时,位错源在滑移面上产生的位错遇到障碍,塞积后产生了背应力,当反向加载时,位错运动的方向与原来方向相反,背应力帮助位错运动,塑性变形容易,导致屈服强度,另外,反向加载时,滑移面上产生的位错与预变形的位错异号,异号位错抵销,引起材料软化,屈服强度。第13页/共55页 理理论论上上:由由于于它它是是金金属属变变形形时时长长程程内内应应力力的的度度量量(可可用用X X光光方方法测定法测定),),所以所以,包辛格效应可用来研究材料加工硬化的机制包辛格效应可用来研究材料加工硬化的机制
10、.工程上工程上:材材料料加加工工工工艺艺时时,需需要要注注意意或或考考虑虑包包辛辛格格效效应应.输输油油管管UOEUOE工工艺艺 包辛格效应大的材料，内应力较大。包辛格效应大的材料，内应力较大。包辛格效应和材料的疲劳强度也有密切关系包辛格效应和材料的疲劳强度也有密切关系 第14页/共55页清除包辛格效应的方法清除包辛格效应的方法 预先进行较大的塑性变形,或在第二次反向受力前先使金属材料于回复或再结晶温度下退火,如钢在400-500400-500以上.第15页/共55页1.3 1.3 金属材料的塑性变形金属材料的塑性变形塑性变形的方式和特点常见的塑性变形方式为滑移和孪生滑移是金属材料在切应力作用
11、下,沿滑移面和滑移方向进行的切变过程.滑移面滑移方向=滑移系 滑移系越多,塑性孪晶是金属材料在切应力作用下的一种塑性变形方式,孪晶变形可以调整滑移面的方向,使新的滑移系开动,间接对塑性变形有贡献.(.(滑移受阻孪生,变形速度加快)第16页/共55页1.3.1 1.3.1 屈服强度及其影响因素屈服强度及其影响因素 屈服标准屈服标准S定义定义:材料开始塑性变形的应力材料开始塑性变形的应力.工程上常用的屈服标准有三种工程上常用的屈服标准有三种比例极限比例极限P:应力应力-应变曲线上符合线性关系的最高应力应变曲线上符合线性关系的最高应力.SP弹性极限弹性极限el:材料能够完全弹性恢复的最高应力材料能够
12、完全弹性恢复的最高应力.elP工工程程上上用用途途不不同同区区别别,枪枪炮炮材材料料要要求求高高的的比比例例极极限限,弹弹簧簧材材料料要要求求高高的的弹弹性极限性极限屈屈服服强强度度0.2或或ys:以以规规定定发发生生一一定定的的残残留留变变形形为为标标准准,通通常常为为0.2%残留变形的应力作为屈服强度残留变形的应力作为屈服强度.第17页/共55页比例极限比例极限比例极限比例极限P PP P,弹性极限弹性极限弹性极限弹性极限elelelel,屈服强度屈服强度屈服强度屈服强度0.20.20.20.2或或或或ysysysys 这三种标准在测量上实际上都是以这三种标准在测量上实际上都是以这三种标准
13、在测量上实际上都是以这三种标准在测量上实际上都是以残留变形残留变形残留变形残留变形为依据为依据为依据为依据,只不过规定的残留变形量不同只不过规定的残留变形量不同只不过规定的残留变形量不同只不过规定的残留变形量不同,所以国家规定三种所以国家规定三种所以国家规定三种所以国家规定三种规范规范规范规范.规定非比例伸长应力规定非比例伸长应力规定非比例伸长应力规定非比例伸长应力(P PP P)0.010.010.010.01或或或或0.050.050.050.05规定残留伸长应力规定残留伸长应力规定残留伸长应力规定残留伸长应力()r rr r0.20.20.20.2规定总伸长应力规定总伸长应力规定总伸长应
14、力规定总伸长应力(t tt t)t tt t0.50.50.50.5注注注注注注意意意意意意：P P P PP P和和和和和和t t t tt t是是是是是是在在在在在在试试试试试试样样样样样样加加加加加加载载载载载载时时时时时时直直直直直直接接接接接接从从从从从从应应应应应应力力力力力力-应应应应应应变变变变变变曲曲曲曲曲曲线上测量的线上测量的线上测量的线上测量的线上测量的线上测量的,要求卸载测量。要求卸载测量。要求卸载测量。要求卸载测量。要求卸载测量。要求卸载测量。第18页/共55页1.1.影响屈服强度的因素结合键:金属金属金属键金属键 高分子高分子范德华力范德华力 陶瓷陶瓷共价键或离子键
15、共价键或离子键 组织:四种强化机制影响四种强化机制影响 ys ys 固溶强化固溶强化 形变强化形变强化 沉沉淀淀和和弥弥散散强强化化 晶晶界界和和亚亚晶晶强强化化 其其中中沉沉淀淀强强化化和和晶晶粒粒细细化化是是工工程程上上常常使使用用提提高高 ys ys 的手段。的手段。前前三三种种机机制制提提高高 ysys,但但是是降降低低,只只有有第第四四种种提提高高 ysys又提高又提高。内在因素内在因素:结合键结合键,组织组织,结构结构,原子本性原子本性第19页/共55页外在因素外在因素 温度温度+应变速率应变速率+应力状态应力状态温度因素：高温时,钢性能高低温时,钢性能高 并非高温性能好的钢低温性
16、能也好。（体心立方金属对温度更敏感）第20页/共55页应变速率和应力状态应变速率和应力状态(应力集中应力集中)的影响的影响应应力力状状态态(扭扭转转、应应力集中力集中)的影响的影响引 出 应 力 集 中 系 数Kt,(尖角),越尖,Kt若缺口敏感:R1 强化第21页/共55页YSYS的工程意义的工程意义 YSYS的工程意义:许用应力：单向、多向。是指材料的某些力学行为和工艺性能的大致度量（不是越高越好）：如:YSYS,对应力腐蚀和氢脆就敏感YSYS,冷加工成型性能和焊接性能好YSYS是材料性能中不可缺少的重要指标第22页/共55页1.3.2 1.3.2 加工硬化和真应力-应变曲线 真实应变与条
17、件应变相比有两种明显的特点:条件应变往往不能真实反映或度量应变。（拉伸与压缩）真实应变可以叠加,可以不记中间的加载历史,只需知道试样的初始长度和最终长度（条件应变不能）两者关系:条件应变 真实应变 真应力真应力-应变曲线应变曲线(流变曲线流变曲线)真应力真应力S=F/A真实应变真实应变第23页/共55页真应力-应变关系:从试样开始屈服到发生颈缩，这一段应变范围中真实应力和真应变的关系，可用以下方程描述 S=KS=Kn n Hollomon Hollomon 关系式式中n称为加工硬化指数或应变硬化指数，K叫做强度硬化指数。S真应力 真应变若取对数，lnS=lnK+lnS=lnK+nlnnln第2
18、4页/共55页图1-6双对数座标上的Hollomon关系图1-7 n的变化范围图理想弹性体：理想弹性体：n n1 1；理想塑性体：n0n的取值范围：01一般金属：n0.10.5第25页/共55页注意：加工硬化速率注意：加工硬化速率ds/d ds/d 与加工硬与加工硬化指数化指数n n并不等同并不等同n=dlnS/dln=ds/Sdn=dlnS/dln=ds/Sd 即即ds/d=nS/ds/d=nS/在相同变形时在相同变形时的情况下，的情况下，n ds/dn ds/d 对对有有些些金金属属材材料料:象象双双相相钢钢，一一些些铝铝合合金金和和不不锈锈钢钢 不不能能用用S=KS=Kn n方方程程描描
19、述述。在在lnS-lnlnS-ln图图中中会会得得到到两两段段不不同同的的斜斜率率的的直直线线，称称为为双双n n行行为为，它它使使得得n n的的意意义义模模糊糊和和复复杂杂化化，要要寻寻求求其其他他方方程程形形式式来来表表征征真真应力应力-应变关系。应变关系。第26页/共55页3.3.加工硬化指数n n的实际意义 反映了材料开始屈服以后，继续变形时材料的应变硬化情况，它决定了材料开始发生颈缩时的最大应力。（b b或S Sb b）1)1)金属的加工硬化指数（能力），对冷加工成型很重要（n n决定开始颈缩时的最大应力和最大均匀变形量，n=0n=0材料能否冷加工？）。低碳钢有较高的n,nn,n约为
20、0.20.2。汽车身板铝合金化 ，其n n值较低，冷加工或冲压性能差。2)2)对于工作中的零件，也要求材料有一定的加工硬化能力，是零件安全使用的可靠保证。3)3)形变强化是提高材料强度的重要手段。第27页/共55页举例举例不 锈 钢：n=0.5,因而也有很高的均匀变形量，YS不高，但可用冷变形可成倍的提高高碳钢丝：经过铅浴等温处理后冷拔，可达2000M Pa以上，但这些传统方法YS复相钢：（即能提高YS，又能）a.铁素体+马氏体钢 b.+M,或+贝氏体利用多相组织增强形变强化的例子，利用受力变形时M是形变硬化作用增强的特点，达到推迟颈缩的目的。第28页/共55页图图1-9复相钢的应力应变曲线复
21、相钢的应力应变曲线普通碳钢，控制轧制的普通碳钢，控制轧制的SAE950 x和和980低合低合金高强度刚（屈服点分别为金高强度刚（屈服点分别为345和和550MN/m2)以及临界区淬火以及临界区淬火SAE980 x图图1-10贝氏体贝氏体-奥氏体钢的应力应奥氏体钢的应力应变曲线变曲线（a)低奥氏体含量低奥氏体含量（b)最佳奥氏含量最佳奥氏含量（c)高奥氏体含量高奥氏体含量在在工工程程上上：对对冷冷加加工工成成型型的的低低碳碳钢钢，其其加加工工的的硬硬化化指指数数n可可通通过过屈屈服服强强度度ys估算：估算：ysMPa=70/nnys与与b差值越大，即差值越大，即S/B第29页/共55页颈颈缩缩条
22、条件件：应力-应变曲线上的应力达到最大值时，即开始出现颈缩，颈颈缩缩前前是是均均匀匀变变形形，颈颈缩缩后后是是不不均均匀匀变变形，即局部变形形，即局部变形颈缩条件：ds/d=S 当加工硬化速率等于该处的真应力时就开始颈缩。1.3.3 1.3.3 颈缩条件和抗拉强度颈缩条件和抗拉强度第30页/共55页抗拉强度在材料不产生颈缩时抗拉强度代表断裂抗力 脆性材料脆性材料：设计时，其许用应力以抗拉强度为依据设计时，其许用应力以抗拉强度为依据。塑性材料：塑性材料：代表产生最大均匀塑性变形抗力，但它表示了材料在静拉伸条件下的极限承载能力（对吊钩、钢丝绳是必要的）。易测定，重现性好，作为产品规格说明或质量控制
23、的标志。取决于b 和n，n不能直接测量，可通过b 和S 间接了解材料加工硬化情况。b 能和材料的疲劳极限-1和材料的硬度H B 建立一定关系 对淬火回火钢：-1b b0.345 H B 因因此此，b b被被列列为为材材料料常常规规力力学学性性能能的的五五大大指指标标之之一一五大指标：五大指标：S S，b b，a a K K第31页/共55页塑性的测量(有链接)塑性的定义：指金属材料断裂前发生塑性变形的能力。工程上常用条件塑性而不是真实塑性，拉伸时条件塑性以延伸率和断面收缩率表示。条件塑性条件塑性=（l-ll-l0 0）/l/l0 0100%100%U U=l=lU U/l/l0 0 (均匀变形
24、延伸率均匀变形延伸率)N N(局部变形延伸率局部变形延伸率)=)=lln n/l/l0 0 l试样断裂后的标距长度 l0试样原始标距长度第32页/共55页（塑塑性性变变形形）=均均匀匀塑塑性性变变形形+集集中中塑塑性性变变形形5 5:l:l0 0=5d=5d0 0(小试样小试样)1 01 0:l:l0 0=10d=10d0 0（大试样）大试样）（试样长度对（试样长度对有影响有影响?)?)gtgt:最最大大力力下下的的总总伸伸长长率率表表示示材材料料塑塑性性，最最大大力力下下的的总总伸伸长长率率指指试试样样材材料料拉拉伸伸时时产产生生的的最最大大的的均均匀匀塑塑性性，变变形形是是工工程程应应变变
25、，gtgt对对于于评定冲压板材的成型能力是很有用的。评定冲压板材的成型能力是很有用的。真实应变真实应变 B B=ln(1+=ln(1+gtgt)对对于于退退火火，正正火火或或调调质质态态的的低低、中中碳碳钢钢来来说说，测出测出gtgtB Bnn第33页/共55页断面收缩率：断面收缩率：=（A A0 0-A-A）/A/A0 0100%100%A A0 0试样原始横截面能试样原始横截面能A A1 1-缩颈处最小横截面积缩颈处最小横截面积U U=A=AU U/A/A0 0 n n=A=An n/A/A0 0 f f=(A=(A0 0-A-Af f)/A)/A0 0若若形成颈缩，若形成颈缩，若不形成颈
26、缩，不形成颈缩，比比对组织变化更为敏感对组织变化更为敏感 第34页/共55页塑性的实际意义塑性的实际意义 金属材料的塑性指标是安全力学性能指标；f 材料均匀变形的能力。f 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。细化晶粒，碳化指数。第35页/共55页1.3.5 1.3.5 1.3.5 1.3.5 静力韧度（能量指标）静力韧度（能量指标）静力韧度（能量指标）静力韧度（能量指标）定定义义：材材料料在在静静拉拉伸伸时时单单位位体体积积材材料料从从变变形形到到断断裂裂所所消消耗耗的的功功叫叫做做静静力力韧韧度度。是一个强度与塑性的综是一个强度与塑
27、性的综合指标，是表示静载下材合指标，是表示静载下材料强度与塑性的最佳配合料强度与塑性的最佳配合 链接链接第36页/共55页1.4 1.4 1.4 1.4 金属材料的断裂金属材料的断裂金属材料的断裂金属材料的断裂1.4.1 1.4.1 1.4.1 1.4.1 静拉伸的断口静拉伸的断口静拉伸的断口静拉伸的断口(3(3(3(3种情况种情况种情况种情况)第37页/共55页（a a）(b)(b)：断口齐平，断口齐平，断口齐平，断口齐平，垂直垂直垂直垂直于最大拉应力方向，于最大拉应力方向，于最大拉应力方向，于最大拉应力方向，只有少量均匀变形，铸铁，淬火只有少量均匀变形，铸铁，淬火只有少量均匀变形，铸铁，淬
28、火只有少量均匀变形，铸铁，淬火+低回火高碳钢。低回火高碳钢。低回火高碳钢。低回火高碳钢。（e e）：塑性很好，试样断面可减细到近于一尖塑性很好，试样断面可减细到近于一尖塑性很好，试样断面可减细到近于一尖塑性很好，试样断面可减细到近于一尖 刀，然后刀，然后刀，然后刀，然后沿沿沿沿最大切应力方向断开。最大切应力方向断开。最大切应力方向断开。最大切应力方向断开。如纯如纯如纯如纯AuAu、AlAl。(c)(d)(c)(d)：都出现颈缩，只是程度不同，试样中心都出现颈缩，只是程度不同，试样中心都出现颈缩，只是程度不同，试样中心都出现颈缩，只是程度不同，试样中心 先开裂，然后向外延伸，接近表面时沿最先开裂
29、，然后向外延伸，接近表面时沿最先开裂，然后向外延伸，接近表面时沿最先开裂，然后向外延伸，接近表面时沿最 大切应力方向斜面断开，断口形状如杯口状大切应力方向斜面断开，断口形状如杯口状大切应力方向斜面断开，断口形状如杯口状大切应力方向斜面断开，断口形状如杯口状。第38页/共55页 但是，正断不一定就是脆断，也可以有明显的塑性变形。切断是韧断，但反之不一定成立，韧断不一定是切断，韧断与切断并非是同义词 第39页/共55页拉伸试样的宏观断口拉伸试样的宏观断口 对对对对 拉拉拉拉 伸伸伸伸 试试试试 样样样样 的的的的 宏宏宏宏 观观观观 断断断断 口口口口观察：三个区域观察：三个区域观察：三个区域观察
30、：三个区域中心区叫做纤维区中心区叫做纤维区放射区放射区剪切唇剪切唇 这这这这 三三三三 个个个个 区区区区 域域域域 的的的的 比比比比 例例例例 关关关关 系系系系与与与与材材材材料料料料韧韧韧韧断断断断性性性性能能能能（塑塑塑塑性性性性）有有有有关关关关，若若若若材材材材料料料料的的的的硬硬硬硬度度度度和和和和强强强强度度度度很很很很高高高高，又又又又处处处处于于于于低低低低温温温温环环环环境境境境，断断断断面面面面上上上上有有有有许许许许多多多多放放放放射射射射状状状状条条条条纹纹纹纹，并汇聚一个中心。并汇聚一个中心。并汇聚一个中心。并汇聚一个中心。链接链接第40页/共55页无缺口拉伸试
31、样,断口和三个断裂区示意图冲击试样和三个断裂区示意图第41页/共55页1.4.2 1.4.2 1.4.2 1.4.2 韧断机制韧断机制韧断机制韧断机制微孔聚合微孔聚合微孔聚合微孔聚合 利用利用利用SEMSEMSEM，微孔分成：微孔分成：微孔分成：微孔聚合型微孔聚合型微孔聚合型 解理和准解理型解理和准解理型解理和准解理型 晶间断裂晶间断裂晶间断裂 疲劳断裂疲劳断裂疲劳断裂 在在在SEMSEMSEM，微孔聚合型断裂的微孔聚合型断裂的微孔聚合型断裂的形貌是一个个韧窝，韧窝是微形貌是一个个韧窝，韧窝是微形貌是一个个韧窝，韧窝是微孔长大的结果，韧窝中包含着孔长大的结果，韧窝中包含着孔长大的结果，韧窝中包
32、含着一个夹杂物或第二相，这证明一个夹杂物或第二相，这证明一个夹杂物或第二相，这证明微孔多萌生于夹杂物或第二相微孔多萌生于夹杂物或第二相微孔多萌生于夹杂物或第二相与基体的界面上。与基体的界面上。与基体的界面上。颈缩试样锯齿状拉伸颈缩试样锯齿状拉伸断口形成过程示意图断口形成过程示意图第42页/共55页由于应力状态或加载方式的不同，韧窝可由于应力状态或加载方式的不同，韧窝可有三种类型有三种类型 拉伸型的等轴状韧窝拉伸型的等轴状韧窝剪切型的伸长韧窝剪切型的伸长韧窝 拉伸撕裂的伸长韧窝拉伸撕裂的伸长韧窝韧韧窝窝的的形形状状取取决决于于应应力力状状态态，而而韧韧窝窝的的大大小小和和深深浅浅取取决决于于第第
33、二二相相的的数数量量分分布布以以及及基基体体的的塑塑性性变变形形能能力力，韧韧窝窝大大而而深深，塑塑性性好好，大大而而浅浅，加加工工硬硬化化能力强。能力强。第43页/共55页20202020CrMoCrMoCrMoCrMo淬火高温回火断口微孔聚合型淬火高温回火断口微孔聚合型淬火高温回火断口微孔聚合型淬火高温回火断口微孔聚合型(微孔多萌生于碳化物界面微孔多萌生于碳化物界面微孔多萌生于碳化物界面微孔多萌生于碳化物界面)第44页/共55页1.4.3 1.4.3 穿晶断裂穿晶断裂解理和准解理解理和准解理解理断裂：解理断裂：为脆性断裂（宏观（宏观)()(体心立方，体心立方，密排密排 六方金属)解理面：解
34、理面：沿着一定的结晶学平面发生的沿着一定的结晶学平面发生的 ，这，这个个 平面叫解理面平面叫解理面微孔断口形貌：微孔断口形貌：河流状花样，河流的流向为河流状花样，河流的流向为裂纹扩展方向，裂纹多裂纹扩展方向，裂纹多萌生于萌生于晶界或亚晶界晶界或亚晶界 河流状花样：河流状花样：实际上是许多解理台阶，不是实际上是许多解理台阶，不是在单一的晶面上在单一的晶面上 第45页/共55页解理断解理断裂裂第46页/共55页解理阶第47页/共55页解理羽毛第48页/共55页准解理断裂准解理断裂实际上也有一定的塑性变形，如：贝氏体钢中、高强度钢 它是解理和微孔聚合的混合断裂 相似点:有解理面、河流花样不同：主裂纹
35、的走向不太清晰，原因是主裂纹前方常产生许多二次裂纹；晶粒内部有许多撕裂棱，撕裂棱附近有许多变形；裂纹多萌生于晶粒内部，裂纹的扩展从解理台阶逐渐过渡向撕裂棱。第49页/共55页准解理断裂第50页/共55页准解理第51页/共55页1.4.4 1.4.4 力学状态图的断裂分析力学状态图的断裂分析 应应力力状状态态系系数数 一一个个材材料料的的塑塑性性或或脆脆性性并并不不是是绝绝对对的的，受受应应力力状状态态的的影影响响。例例：铸铸铁铁 压压韧韧，拉拉脆脆 韧性低碳钢韧性低碳钢 光滑，缺口光滑，缺口 为为了了表表示示应应力力状状态态对对材材料料塑塑性性变变形形的的影影响响，引引入入应力状态系数应力状态系数 分别为最大和最小主应力分别为最大和最小主应力,为泊松比为泊松比第52页/共55页对单向拉伸：扭转：单向压缩：取表示材料塑性变形的难易程度。大在该应力状态下切应力分量越大，塑性变形易；称软的应力状态，相对于的应力状态而言，不易引起脆断。反之，称硬的应力状态。第53页/共55页影响断裂的内在因素是 材 料 本 性，如s,b 外在因素：应力状态，温度和加载速度力学状态图就是将四因素综合在一个图中，从图中可定性的判断材料发生何种断裂2.2.力学状态图力学状态图温度、载荷速度影响温度、载荷速度影响s 、f f*的相对位置。的相对位置。第54页/共55页感谢您的观看！第55页/共55页