金属材料及热处理基础知识/金属材料力学性能静载单向(dānxiànɡ)静拉伸应力―应变曲线材料的强度――材料所能承受的极限应力.单位:MPa(N/mm2)σ=P/Fo表示(biǎoshì)材料抵抗变形和断裂的能力1．抗拉强度σb=Pb/Fo材料被拉断前所承受的最大应力值（材料抵抗外力而不致断裂的极限应力值）。2．屈服强度σs和条件屈服强度σ0.02a:σs=Ps/Fo（σs代表材料开始明显塑性变形的抗力,是设计和选材的主要依据之一。）b:σ0.02条件屈服强度3．疲劳强度σ-1（80%的断裂由疲劳造成）疲劳极限：材料经无数次应力循环而不发生疲劳断裂的最高应力值。塑性1．延伸率Lk:试样拉断后最终(zuìzhōnꞬ)标距长度延伸率与试样尺寸有关，d5,d10(Lo=5do,10do)2．断面收缩率y=△F/Fo=(Fo-Fk)/Fox100%d,y越大，塑性愈好d<5%,脆性材料刚度和弹性1．刚度－材料在受力时，抵抗弹性变形的能力E=σ/ε杨氏弹性模量GPa,MPa本质是：反映了材料内部原子结应力的大小，组织不敏感的力系指标。2．弹性：材料不产生塑性变形的情况下，所能承受(chéngshòu)的最大应力。比例极限：σp=Pp/Fo应力―应变保持线性关系的极限应力值弹性极限：σe=Pe/Fo不产永久变形的最大抗力工程上，σp、σe视为同一值，通常也可用σ0.01硬度抵抗外物压入的能力，称为硬度―综合性能指标1．布氏硬度适用(shìyòng)于未经淬火的钢、铸铁、有色金属或质地轻软的轴承合金。定义：每0.002mm相当于洛氏1度洛氏硬度常用标尺(biāochǐ)有：B、C、A三种①HRB轻金属，未淬火钢②HRC较硬，淬硬钢制品③HRA硬、薄试件维氏硬度冲击韧性韧性：材料断裂前吸收变形能量的能力--韧性。冲击韧性：冲击载荷下材料抵抗变形和断裂的能力。ak=冲击破坏所消耗的功Ak/标准试样断口截面积F(J/cm2)ak值低的材料叫做脆性材料，断裂时无明显变形，断口呈金属光泽，呈结晶状。ak值高，明显塑变，断口呈灰色(huīsè)纤维状，无光泽，韧性材料。韧性与温度有关—脆性转变温度TK断裂韧性1．问题的提出低应力脆断――断裂力学2．应力场强度因子KI前面所述的力学性能，都是假定材料内部是完整、连续的，但是实际上，内部不可避免的存在各种缺陷（夹杂、气孔等），由于(yóuyú)缺陷的存在，使材料内部不连续，这可看成材料的裂纹，在裂纹尖端前沿有应力集中产生，形成一个裂纹尖端应力场。表示应力场强度的参数——“应力场强度因子”。3．断裂韧性对于一个有裂纹的试样，在拉伸载荷作用下，Y值是一定的，当外力逐渐增大(zēnꞬdà)，或裂纹长度逐渐扩展时，应力场强度因子也不断增大(zēnꞬdà)，当应力场强度因子KI增大(zēnꞬdà)到某一值时，σy=KI这个应力场强度因子的临界值，称为材料的断裂韧性，用KIC表示，它表明了材料有裂纹存在时抵抗脆性断裂的能力(nénglì)。当KI>KIC时，裂纹失稳扩展，发生脆断。KI＝KIC时，裂纹处于临界状态KI<KIC时，裂纹扩展很慢或不扩展，不发生脆断。KIC可通过实验测得，它是评价阻止裂纹失稳扩展能力(nénglì)的力学性能指标。是材料的一种固有特性，与裂纹本身的大小、形状、外加应力等无关，而与材料本身的成分、热处理及加工工艺有关。应用断裂韧性(rènxìnɡ)是强度和韧性(rènxìnɡ)的综合体现。（1）探测出裂纹形状和尺寸，根据KIC，制定零件工作是否安全KI≥KIC，失稳扩展。（2）已知内部裂纹2a，计算承受的最大应力。（3）已知载荷大小，计算不产生脆断所允许的内部宏观裂纹的临界尺寸。晶体结构////BCC、FCC、HCP晶胞的重要(zhòngyào)参数////金属材料的塑性变形金属材料的塑性变形1、单晶体的塑性变形——滑移和孪生（1）滑移：在外加切应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分沿一定晶面（滑移面）的一定方向（滑移方向）发生相对的滑动如拉伸时，滑移面上的外力P分解为正应力σ和切应力τ。正应力作用使晶格发生弹性(tánxìng)伸长；σ↓--->伸长量↓，σ→O，变形恢复；σ↑--->伸长量↑，σ＞原子间结合力时，拉断。正应力σ只能使晶体产生弹性(tánxìng)变形和断裂，不能使晶体产生塑性变形。切应力作用使晶格发生弹性(tánxìng)歪扭；τ＜τc（临界切应力），τ↓---->变形量↓，τ→O，变形恢复；τ＞τc，发生滑移，产生永久塑性变形。/滑移与位错滑移的实现→借助于位错运动。（刚性滑移模型(móxíng)计算出的临界切应