本期導(dǎo)讀：

我們使用一種金屬材料贾富，主要是使用其性能诚撵，力學性能是最重要的性能，它與材料的成分陈莽，結(jié)構(gòu)以及制備工藝有關(guān)唉地。評價一種材料的力學性能，最常用的是拉伸曲線传透，從材料的拉伸曲線上獲取一些重要的信息。本期主要講解一些與材料拉伸曲線有關(guān)的知識极颓。

拉伸試驗是最采用的力學性能測試試驗朱盐，通過拉伸曲線我們可以獲得一系列的材料力學性能參數(shù)。那么從拉伸曲線上我們參提取出來哪些有用的信息呢菠隆？

對于可以發(fā)生拉伸塑性變形的材料兵琳，最常用的有兩類曲線：工程應(yīng)力-工程應(yīng)變曲線和真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線。它們的區(qū)別在于計算應(yīng)力時采用的面積不同骇径，前者用樣品的初始面積躯肌，后者用拉伸過程中的實時橫截面積。因此破衔，在應(yīng)力-應(yīng)變曲線上清女，真應(yīng)力一般比工程應(yīng)力高。

典型的拉伸曲線示意圖

多種真實金屬材料的真應(yīng)力真應(yīng)變曲線

最常見的拉伸曲線有兩種：其一晰筛，有明顯屈服點的拉伸曲線嫡丙；其二拴袭，無明顯屈服點的拉伸曲線。屈服點代表金屬對起始塑性變形的抗力曙博。這是工程技術(shù)上最為重要的力學性能指標之一拥刻。通常工程上不允許機構(gòu)零件發(fā)生塑性變形，因而屈服點就顯重尤為重要了父泳，它成為機械零件是否發(fā)生失效的關(guān)鍵指標般哼。

 

典型拉伸曲線，帶有形變硬化

常用的金屬一般為多晶體金屬惠窄，因此工程實際金屬起始塑性變形具有非同時性特征蒸眠。在拉伸曲線上具體反映就是沒有明顯的屈服點。那么睬捶，如何界定工程實際金屬發(fā)生了塑性變形呢黔宛？殘留塑性變形量就成為重要的依據(jù)，人們通常人為地把一定殘留塑性變形量時工程金屬對應(yīng)的抗力作為屈服強度擒贸，也稱為條件屈服強度臀晃。這很好理解，沒有明顯的塑性屈服點介劫，就沒有明顯的屈服強度徽惋，要想知道實際金屬的屈服強度就需要一個判定條件，因此就有了條件屈服強度座韵。對于不同的金屬構(gòu)件险绘，其條件屈服強度對應(yīng)的殘留變形量不同。對于一些苛刻的金屬構(gòu)件誉碴，其殘留變形量規(guī)定應(yīng)較小宦棺，而普通金屬構(gòu)件條件屈服時對應(yīng)的殘留變形量則較大。常用的殘留變形量為0.01%黔帕，0.05%代咸， 0.1%，0.2%成黄，0.5%和1.0%等呐芥。

 

條件屈服

金屬的屈服是位錯運動的結(jié)果，因而金屬的屈服由位錯運動的阻力來決定奋岁。對于純金屬思瘟，包括點陣阻力、位錯交互作用阻力闻伶、位錯與其它缺陷或結(jié)構(gòu)交互作用阻力滨攻。

 

實際金屬鋁中的位錯

　　 在拉伸曲線上，直線段，也即彈性部分對應(yīng)的面積為彈性能铡买。從彈性變形開始至斷裂過程中更鲁，樣品吸收總能量稱為斷裂功，金屬在斷裂前吸收的能量稱為斷裂韌性奇钞。

實際金屬在后伸過程中通常伴隨著力學性能的改變澡为，最突出的就是形變硬化現(xiàn)象。金屬的形變硬化有利于避免實際工程構(gòu)件在過載時突然斷裂景埃，造成災(zāi)難性后果媒至。金屬塑性變形和形變硬化是保證金屬發(fā)生均勻塑性變形的先決條件，這就是說在多晶體金屬中谷徙，哪里發(fā)生了塑性變形拒啰，哪里就得到了強化，然后塑性變形得到抑制完慧，使變形轉(zhuǎn)移到其它更容易的地方谋旦。在實際的拉伸曲線上看，大多數(shù)金屬在室溫條件下發(fā)生屈服后屈尼，在屈服應(yīng)力作用下册着，變形不會繼續(xù)，繼續(xù)變形必須增加阻力脾歧。在真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線上表現(xiàn)為流變應(yīng)力不斷上升甲捏，出現(xiàn)形變硬化現(xiàn)象。這樣的曲線稱為流變硬化曲線和硬化曲線鞭执。

形變硬化指數(shù)n是一個重要的塑性指標司顿，它代表材料抵抗繼續(xù)變形的能力。至于金屬的形變硬化兄纺，那是另外一問題大溜。

 

金屬塑性變形中的形變硬化

　　最后，談一下應(yīng)變速率估脆。通常測試的金屬材料的拉伸曲線都是在較低的應(yīng)變速率下測得钦奋。只有一些特殊金屬構(gòu)件才需要在較高應(yīng)變速率下測試其力學性能，即發(fā)生高速形變的構(gòu)件旁蔼。正常室溫條件下應(yīng)變速率拉伸，材料的變形主要以位錯的滑移或?qū)\生為主疙教。

鋁合金高速形變曲線

　　在拉伸曲線上棺聊，即工程應(yīng)變-工程應(yīng)變曲線上最大工程應(yīng)力稱為極限拉應(yīng)力，也就是抗拉強度贞谓。至于斷面收縮率和頸縮問題就不再這里詳細講解述了限佩。

來源： 金屬材料科學與技術(shù)