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標(biāo)題: 屈服強(qiáng)度及其影響因素 [打印本頁(yè)]

作者: 蕭蕭天竹 時(shí)間: 2008-2-10 12:53
標(biāo)題: 屈服強(qiáng)度及其影響因素
屈服強(qiáng)度及其影響因素1. 屈服標(biāo)準(zhǔn)
  工程上常用的屈服標(biāo)準(zhǔn)有三種：
  (1)比例極限應(yīng)力-應(yīng)變曲線上符合線性關(guān)系的最高應(yīng)力，國(guó)際上常采用σp表示,，超過(guò)σp時(shí)即認(rèn)為材料開(kāi)始屈服,。
  (2)彈性極限試樣加載后再卸載，以不出現(xiàn)殘留的永久變形為標(biāo)準(zhǔn),，材料能夠完全彈性恢復(fù)的最高應(yīng)力,。國(guó)際上通常以σel表示。應(yīng)力超過(guò)σel時(shí)即認(rèn)為材料開(kāi)始屈服,。
(3)屈服強(qiáng)度以規(guī)定發(fā)生一定的殘留變形為標(biāo)準(zhǔn),，如通常以0.2%殘留變形的應(yīng)力作為屈服強(qiáng)度，符號(hào)為σ0.2或σys,。
2. 影響屈服強(qiáng)度的因素
  影響屈服強(qiáng)度的內(nèi)在因素有：結(jié)合鍵,、組織、結(jié)構(gòu),、原子本性,。如將金屬的屈服強(qiáng)度與陶瓷、高分子材料比較可看出結(jié)合鍵的影響是根本性的,。從組織結(jié)構(gòu)的影響來(lái)看,，可以有四種強(qiáng)化機(jī)制影響金屬材料的屈服強(qiáng)度，這就是：(1)固溶強(qiáng)化,；(2)形變強(qiáng)化,；(3)沉淀強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化；(4)晶界和亞晶強(qiáng)化,。沉淀強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化是工業(yè)合金中提高材料屈服強(qiáng)度的最常用的手段,。在這幾種強(qiáng)化機(jī)制中，前三種機(jī)制在提高材料強(qiáng)度的同時(shí),，也降低了塑性,，只有細(xì)化晶粒和亞晶，既能提高強(qiáng)度又能增加塑性,。
  影響屈服強(qiáng)度的外在因素有：溫度,、應(yīng)變速率,、應(yīng)力狀態(tài)。隨著溫度的降低與應(yīng)變速率的增高,材料的屈服強(qiáng)度升高,，尤其是體心立方金屬對(duì)溫度和應(yīng)變速率特別敏感,，這導(dǎo)致了鋼的低溫脆化。應(yīng)力狀態(tài)的影響也很重要,。雖然屈服強(qiáng)度是反映材料的內(nèi)在性能的一個(gè)本質(zhì)指標(biāo),，但應(yīng)力狀態(tài)不同，屈服強(qiáng)度值也不同,。我們通常所說(shuō)的材料的屈服強(qiáng)度一般是指在單向拉伸時(shí)的屈服強(qiáng)度,。
3.屈服強(qiáng)度的工程意義
  傳統(tǒng)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法，對(duì)塑性材料,，以屈服強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn),，規(guī)定許用應(yīng)力[σ]=σys/n，安全系數(shù)n一般取2或更大,，對(duì)脆性材料,，以抗拉強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定許用應(yīng)力[σ]=σb/n,，安全系數(shù)n一般取6,。
  需要注意的是，按照傳統(tǒng)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法,，必然會(huì)導(dǎo)致片面追求材料的高屈服強(qiáng)度,，但是隨著材料屈服強(qiáng)度的提高，材料的抗脆斷強(qiáng)度在降低,，材料的脆斷危險(xiǎn)性增加了,。
屈服強(qiáng)度不僅有直接的使用意義，在工程上也是材料的某些力學(xué)行為和工藝性能的大致度量,。例如材料屈服強(qiáng)度增高,，對(duì)應(yīng)力腐蝕和氫脆就敏感；材料屈服強(qiáng)度低,，冷加工成型性能和焊接性能就好等等,。因此，屈服強(qiáng)度是材料性能中不可缺少的重要指標(biāo),。
材料開(kāi)始屈服以后,，繼續(xù)變形將產(chǎn)生加工硬化。
.加工硬化指數(shù)n的實(shí)際意義
  加工硬化指數(shù)n反應(yīng)了材料開(kāi)始屈服以后,，繼續(xù)變形時(shí)材料的應(yīng)變硬化情況,，它決定了材料開(kāi)始發(fā)生頸縮時(shí)的最大應(yīng)力。n還決定了材料能夠產(chǎn)生的最大均勻應(yīng)變量,，這一數(shù)值在冷加工成型工藝中是很重要的,。
  對(duì)于工作中的零件,，也要求材料有一定的加工硬化能力，否則,，在偶然過(guò)載的情況下，會(huì)產(chǎn)生過(guò)量的塑性變形,，甚至有局部的不均勻變形或斷裂,，因此材料的加工硬化能力是零件安全使用的可靠保證。
  形變硬化是提高材料強(qiáng)度的重要手段,。不銹鋼有很大的加工硬化指數(shù)n=0.5,，因而也有很高的均勻變形量。不銹鋼的屈服強(qiáng)度不高,，但如用冷變形可以成倍地提高,。高碳鋼絲經(jīng)過(guò)鉛浴等溫處理后拉拔，可以達(dá)到2000MPa以上,。但是,，傳統(tǒng)的形變強(qiáng)化方法只能使強(qiáng)度提高，而塑性損失了很多�,，F(xiàn)在研制的一些新材料中,，注意到當(dāng)改變了顯微組織和組織的分布時(shí)，變形中既能提高強(qiáng)度又能提高塑性,，見(jiàn)圖1－7,。
　2.抗拉強(qiáng)度
  在材料不產(chǎn)生頸縮時(shí)抗拉強(qiáng)度代表斷裂抗力。脆性材料用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí),，其許用應(yīng)力是以抗拉強(qiáng)度為依據(jù)的,。抗拉強(qiáng)度對(duì)一般的塑性材料有什么意義呢,？雖然抗拉強(qiáng)度只代表產(chǎn)生最大均勻塑性變形抗力,，但它表示了材料在靜拉伸條件下的極限承載能力。對(duì)應(yīng)于抗拉強(qiáng)度σb的外載荷,，是試樣所能承受的最大載荷,，盡管此后頸縮在不斷發(fā)展，實(shí)際應(yīng)力在不斷增加,，但外載荷卻是在很快下降的,。
材料在靜拉伸時(shí)單位體積材料從變形到斷裂所消耗的功叫做靜力韌度。嚴(yán)格的說(shuō),，它應(yīng)該是真應(yīng)力-應(yīng)變曲線下所包圍的面積也就是工程上為了簡(jiǎn)化方便,，近似地采取：對(duì)塑性材料靜力韌度是一個(gè)強(qiáng)度與塑性的綜合指標(biāo),。單純的高強(qiáng)度材料象彈簧鋼,，其靜力韌度不高,，而只具有很好塑性的低碳鋼也沒(méi)有高的靜力韌度，只有經(jīng)淬火高溫回火的中碳(合金)結(jié)構(gòu)鋼才具有最高的靜力韌度
硬度并不是金屬獨(dú)立的基本性能,，它是指金屬在表面上的不大體積內(nèi)抵抗變形或者破裂的能力

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