19.金属材料的变形与再结晶2金属材料的变形与再结晶123金属热变形、蠕变与超塑性4金属的应力-应变曲线金属的塑性变形回复与再结晶3单向静拉伸试验是应用最广泛的力学性能试验方法之一。1)可揭示材料在静载下的力学行为(三种失效形式):即:过量弹性变形、塑性变形、断裂。2)还可标定出材料的最基本力学性能指标:如:屈服强度、抗拉强度、伸长率、断面收缩率等。9-1金属的应力-应变曲线41、拉伸力-伸长曲线1、拉伸曲线拉伸力F-绝对伸长△L的关系曲线。在拉伸力的作用下,退火低碳钢的变形过程四个阶段:1)弹性变形:O~e2)不均匀屈服塑性变形:A~C3)均匀塑性变形:C~B4)不均匀集中塑性变形:B~k5)最后发生断裂。k~低碳钢的拉伸力与伸长曲线52、工程应力σ-应变ε曲线(工程)应力σ-应变ε曲线,曲线形状不变。由此,可建立材料在静拉伸下的力学性能指标。应力σ:物体受外载荷作用时,单位截面积上内力。0FA000LLLLL工程应力-应变曲线应变ε:单位长度上的伸长。试样原截面积A0试样标距L0弹性变形:应力去除后能够恢复的变形。σ=Eε弹性模量:E弹性极限:σe屈服极限:σs,σ0.2加工硬化(应变硬化)抗拉强度:σb断裂强度:σk延伸率:δ=(Lk-L0)/L0断面收缩率:ψ=(F0-Fk)/F06用静拉伸应力σ-应变ε曲线,可得出许多重要性能指标:弹性模量E:主要用于零件的刚度设计。屈服强度σs和抗拉强度σb:主要用于零件的强度设计。特别是:抗拉强度σb和弯曲疲劳强度有一定比例关系,进一步为零件在交变载荷下使用提供参考。而材料的塑性,断裂前的应变量:主要是为材料在冷热变形时的工艺性能作参考。2、工程应力σ-应变ε曲线7工程应力σ-应变ε曲线:不能真实反映试件拉伸过程中应力和应变的变化关系。实际拉伸中,随载荷F增加,长度L0伸长,截面积A0相应减少。0FA工程应力-应变曲线000LLLLL2、工程应力σ-应变ε曲线1.低C钢、正火、退火调质中C钢,低、中C合金钢某些Al合金及某些高分子材料具有类似上述曲线。2.铸铁、陶瓷:只有第I阶段3.中、高碳钢:没有第II阶段83、真应力S-真应变e曲线3、真应力S-真应变e曲线:(流变曲线)在实践的塑性变形中,试样的截面积与长度也在不断发生着变化,在研究金属塑性变形时,为了获得真实的变形特性,应当按真应力和真应变来进行分析。流变曲线真实反映变形过程中,随应变量增大,材料性质的变化。工程应力-应变曲线9真应力S与真应变e1)真应力S:试件在某一瞬时承受的拉伸应力。2)真应变e:试件瞬时伸长量/瞬时长度。若拉伸过程各阶段试件伸长量为一微小增量dL,则试件从L0伸长到Ln,总应变为:000LLLLL工程应变0AF=工程应力初始长度最终长度lnln01120010LLLdLLLLLLLeLL试件瞬时截面积瞬时载荷iiAFS103)真应力S与工程应力σ关系当材料拉伸变形是等体积变化(A0L0=AL)过程时,真应力S和工程应力σ之间存在如下关系:这说明,S>σ。(ε-工程应变))(1S00000()(1)FFLFLLSAALAL114)真应变e与工程应变ε关系显然,总是e<ε,且变形量越大,二者的差距越大。0ln0LLLdLeLL000LLLLL000lnlnlnLLLeLL(1+)124、定义真应力S(应变e)的意义1)真应力S和真应变e的定义:承认了在变形过程中试件长度和直径间相互变化的事实。因变形过程中体积保持不变,因此即长度伸长了,其实际截面积A就会相应减少,因此,常数2211LALA工程应力真应力SiiFSA瞬时载荷试件瞬时截面积0AF=134、定义真应力S(应变e)的意义2)之所以如此定义真应变:①因为每一时刻实际应变e与瞬时标距长度Li有关。若固定每一位移增量ΔL,瞬时长度Li就随之增加,相应地,应变增量就会减少。(因随附加每一位移增量ΔL,瞬时标距长度Li都要随之增加)。②由试件总长度变化来定义其真应变e,就有可能认为该长度变化是一步达到的,或任意多步达到的。试件初始长度试件最终长度lnln01120010...