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1、1.4 塑性变形及其性能指标,屈服,应变硬化,缩颈,拉伸伸长断面收缩,1.4 塑性变形及其性能指标,一、塑性变形机理(已学、自学)二、屈服现象与屈服强度三、影响金属材料屈服强度的因素(自学)四、应变硬化五、抗拉强度与缩颈条件六、塑性与塑性指标七、超塑性,二、屈服现象与屈服强度,1、屈服现象：(1)不均匀的塑性变形,平台或锯齿；外力恒定，试样继续伸长；或外力增加到一定数值时，突然下降，随后，在外力恒定下，继续伸长变形。,(5)屈服伸长：屈服阶段产生的伸长；(6)屈服平台或屈服齿：屈服伸长对应的水平线段或曲折线段。,(2)屈服点(s):屈服时对应的应力值；(3)上屈服点(su):力首次下降前的最大
2、应力值；(4)下屈服点(sl):屈服阶段中最小应力；,屈服机理(自学),二、屈服现象与屈服强度,2、屈服强度(表征屈服的性能指标)：(1)金属材料屈服强度(s)：屈服时所对应的应力值。s=Fs/A0 通常把sl作为屈服强度(屈服点)。sl=Fsl/A0,二、屈服现象与屈服强度,(2)金属材料条件屈服强度(0.2)：规定残余伸长应力r0.2：卸除拉力后，残余伸长达到规定的原始标距百分比(0.2%)时的应力，规定总伸长（弹性伸长加塑性伸长）应力t0.5：总伸长达到规定的原始标距百分比(0.5%)时的应力。,二、屈服现象与屈服强度,(3)高分子材料屈服点：拉伸曲线上出现最大应力的点(应变约5-10)
3、。如无极大值，则应变2处的应力值。,二、屈服现象与屈服强度,3、屈服强度意义：(1)作为防止因材料过量塑性变形而导致机件失效的设计和选材依据；(2)根据屈服强度与抗拉强度之比(屈强比)的大小，衡量材料进一步产生塑性变形的倾向，作为金属材料冷塑性变形加工和确定机件缓解应力集中防止脆断的参考依据。,三、影响金属材料屈服强度的因素(自学),1、晶体结构：2、晶界与亚结构：3、溶质元素4、第二相：5、温度6、应变速率与应力状态,四、应变硬化(形变强化),0、定义：随着变形量的增大，形变应力提高的现象。,四、应变硬化(形变强化),1、应变硬化机理：(1)金属材料：多系滑移：位错交互作用形成割阶、位错锁和
4、胞状结构等 位错运动阻力增大产生应变硬化。交滑移：刃位错随应变增加密度增大产生应变硬化。,四、应变硬化(形变强化),(2)高分子材料：屈服后由范德瓦尔斯键变成共价键，提高强度，造成应变硬化。,四、应变硬化(形变强化),2、应变硬化指数(金属的真应力-真应变曲线)(1)Hollomon公式：S=Ken n为应变硬化指数；K为硬化系数。(2)应变硬化指数n：反映了材料抵抗继续塑性变形的能力。n=1完全理想弹性体；n=0S=K=常数 没有应变硬化能力。n=0.10.5(3)n值和屈服点s大致呈反比关系：即ns=常数。,根据GB5028-85 金属薄板拉伸应变硬化指数(n值)实验方法测定,四、应变硬化
5、(形变强化),3、应变硬化的意义：(1)加工方面：使金属进行均匀的塑性变形，保证冷变形工艺顺利实施。(2)应用方面：可使金属机件具有一定的抗偶然过载能力，保证机件使用安全。(3)应变硬化是一种强化金属的重要手段，如低碳钢、奥氏体不锈钢、有色金属等。,五、抗拉强度与缩颈条件,1、抗拉强度：最大实验力所对应的应力。b=Fb/A0 抗拉强度标志着材料的实际承载能力。,五、抗拉强度与缩颈条件,2、缩颈：变形集中于局部区域的特殊状态。因应变硬化跟不上塑性变形的发展，使变形集中于试样局部区域而产生的。缩颈形成点对应于最大载荷点，dF=0。b=K(n/e)n 缩颈应力依赖于K和n，以及应变速率敏感指数m。,
6、注：b=K(n/e)n的推导详见第23页，结合37页第10参考题将其弄懂。,六、塑性与塑性指标,塑性：是指材料断裂前产生塑性变形的能力。意义：防止偶然过载造成危害；保证机件正常运行；有利于塑性加工和修复。,六、塑性与塑性指标,1、伸长率指标：(1)最大应力下非比例伸长率g，即 g=Lg/L0100(2)最大应力下总伸长率gt，即 gt=Lgt/L0100(3)断后伸长率，即=Lk/L0100,六、塑性与塑性指标,(4)分析（试棒尺寸的确定）：缩颈前均匀伸长LgL0；(塑性伸长)缩颈后局部伸长LN(LN=Lk-Lg)(塑性伸长),断裂后总的伸长Lk=Lg+LN,的大小与A0、L0密切相关。,断裂
7、后总伸长率：,国家规定,即：L0/d0=5,5 L0/d0=10,10,六、塑性与塑性指标,2、断面收缩率：试样拉断后，缩颈处横截面积(A1)的最大减缩量;与原始横截面积(A0)的百分比，符号表示，即=(A0-A1)/A0100,七、超塑性,1、定义：在一定条件下，呈现非常大的伸长率(约1000)，而不发生缩颈和断裂的现象。2、分类：相变超塑性:在变形过程中发生相变的超塑性。结构超塑性：在纯金属和单相合金的稳定结构中得到的超塑性。,七、超塑性,3、条件：(1)超细晶粒，晶粒尺寸达微米量级，且为等轴晶；(2)合适的变形条件，变形温度在0.4Tm以上，应变速率一般大于或等于10-3s-1。(3)应变速率敏感指数较高，出现超塑性的条件是0.3m1。4、特点：应变前后，晶粒基本上保持等轴状态。晶界滑动产生的应变g 在总应变t中所占比例一般在50-70之间。,
