工程材料力学性能第1章总结

2.要点：在静载荷作用下，用标准的光滑圆柱试样进行试验。

3.取样部位、取样方向和取样数量被称为取样三要素

4.一般拉伸试样由夹持段、过渡段和平行段构成.过渡段常采用圆弧形状，使夹持段与平行段光滑连接，以消除应力集中

5.拉伸试样可分为比例试样和非比例试样两种

6.在拉力作用下变形过程分为弹性变形、不均匀屈服塑性变形（屈服阶段）、均匀塑性变形阶段、不均匀集中塑性变形和断裂几个阶段。

7.脆性材料：曲线特征：在拉伸断裂前，只发生弹性变形，几乎不发生塑性变形，在最高载荷点处断裂

一、弹性变形及其实质

1.弹性变形实质：晶格中原子自平衡位置产生可逆位移的反映。2、可逆性变形。

3、不论是在加载期还是卸载期内，应力与应变之间都保持单值线性关系。

5、从金属受力到断裂全程伴随，即使在塑性变形阶段仍有弹性变形发生。

三、弹性模量1、物理意义——表示材料在外载荷下抵抗弹性变形的能力

五、滞弹性：在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象。

滞弹性的原因可能与金属中点缺陷的移动有关。

六、包申格金属材料经过预先加载产生了少量塑性变形，卸载后再同向加载则规定残余伸长应力增加；反向加载则规定残余伸长应力降低的现象原因：包申格效应与金属材料中位错运动所受的阻力变化有关。

七．多晶体塑性变形具有如下特点1）各晶粒变形的不同时性和不均匀性2）各晶粒变形的相互协调性

每个晶粒须能同时沿至少5个滑移系滑移

八．屈服现象是金属材料在拉伸时开始产生宏观塑性变形的一种标志。表征屈服强度的指标：

1、规定非比例伸长应力（σp）：试样在加载过程中，标距部分的非比例

伸长达到规定的原始标距百分比时的应力。

2、规定残余伸长应力（σr）：试样卸除拉伸力后，标距部分的残余伸

长达到规定的原始标距百分比时的应力。

3、规定总伸长应力（σt）：试样标距部分的总伸长达到规定的原始标

距百分比时的应力。

5、试样产生残余塑性变形量为0.2%时的应力（σ0.2）。

①屈服变形是位错增殖和运动的结果

第二相质点分可变形和不可变形两类。可变形质点：位错绕过机制。不可变形第二相质点：位错切过机制；

四、应变硬化性能——金属材料在屈服阶段以后，需要不断增加外力才能继续变形，这表明金属材料有一种阻止继续变形的能力。

金属在塑性变形过程中，随着变形程度的增加，强度、硬度增加，塑性、韧性下降的现象，称为加工硬化，也称为冷变形强化。

这里塑性变形是强化的原因，而强化是塑性变形的结果。

1.加工硬化指数n反映金属材料抵抗均匀塑性变形的能力。

六、抗拉强度：代表金属材料所能承受的最大拉应力,是金属材料对最大均匀塑性变形的抗力。MPa=106Pa

七1、塑性与塑性指标

塑性是指金属材料断裂前发生不可逆永久(塑性)变形的能力。

金属材料断裂前所产生的塑性变形由均匀塑性变形和集中塑性变形两部分构成。金属材料常用的塑性指标为断后伸长率和断面收缩率。

注意：比较不同材料或不同工艺规范的伸长率时，要用相同比例的试样。

八．机件的三种主要失效形式：断裂磨损腐蚀

1、韧性断裂与脆性断裂

断口特征三要素：纤维区、放射区和剪切唇三个区域组成

纤维区：位于试样的中心，裂纹在该区形成，颜色灰暗，表面有较大起伏，裂纹扩展缓慢。

放射区：表面较光滑平坦，有放射状条纹，裂纹在该区扩展较快。剪切唇：接近试样的边缘，表面光滑，与拉伸轴呈45度。

试样塑性的好坏由三个区域的比例而定。如放射区较大，则材料塑性低，因为这个区域是裂纹快速扩展部分，伴随的塑性变形小。

脆性断裂的断裂面一般与正应力垂直，断口平齐而光亮，常呈放射状或结晶状。板状矩形拉伸试样断口中的人字纹花样

2、穿晶断裂与沿晶断裂

穿晶断裂的裂纹穿过晶内，穿晶断裂可以是韧性断裂，也可以是脆性断裂。沿晶断裂的特点是裂纹沿晶界扩展。沿晶断裂则大多数是脆性断裂。沿晶断裂的断口形貌呈冰糖状。

3、纯剪切断裂与微孔聚集型断裂、解理断裂

（1）剪切断裂是金属材料在切应力作用下，沿滑移面分离而造成的滑移面分离断裂，其中又分滑断(纯剪切断裂)和微孔聚集型断裂。

（2）解理断裂是金属材料在一定条件下(如低温)，当外加正应力达到一定数值后，以极快速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂。因与大理石断裂类似，故称此种晶体学平面为解理面。解理面一般是低指数晶面或表面能最低的晶面。

二、解理断裂

1、解理断裂属于脆性断裂，是沿特定界面发生的脆性穿晶断裂。

2、解理断裂常发生在体心立方金属和密排六方金属中，而面心立方金属通常不发生解理断裂。

4、解释解理裂纹的形成：1错塞积理论2）柯垂耳位错反应理论

5.解理断裂过程包括如下三个阶段:塑性变形形成裂纹；裂纹在同一晶粒内初期长大；裂纹越过晶界向相邻晶粒扩展

三、微孔聚集断裂

1.微孔聚集断裂过程包括微孔成核、长大、聚合直至断裂。

2、微孔聚集断裂的微观断口特征是韧窝，是识别微孔聚集断裂机制的最基本依据有下列三类:等轴韧窝、拉长韧窝和撕裂韧窝

但在微观形态上出现韧窝，其宏观上不一定就是韧性断裂

四、断裂强度

1、理论断裂强度：在外加正应力作用下，将晶体两原子面沿垂直外力方向拉断所需应力。

决定材料强度的最基本因素是原子间结合力，原子间结合力越高，则弹性模量、熔点就越高。