金属学原理 44 第6 章 金属及合金的塑性变形 6 -1 金属的变形特性 金属在外力作用下的变形行为可用拉伸曲线来描述。设拉力为 P,试样伸长量为 dl,则应力 σ 和应变 ε分别为: APζ; ldlε 式中,A 为试样的截面积。 在拉伸过程中,A 和 l 是变化的,在工程上,为了简化问题,A 常用 A0来代替,ε也用平均值表示 ε=(l-l0)/l0,这样测得的 σ-ε曲线称工程 σ-ε曲线。 一、工程 σ-ε曲线 P161 图 1 是低碳钢拉伸时的工程 σ-ε曲线。 当应力低于 σs时,没有残留变形,大于 σs时,开始发生塑性变形。所以,σs是发生塑性变形的最小应力,称屈服强度。屈服强度也是弹性极限 σe(弹性变形的最大应力)。 在弹性变形阶段,当应力小于 σp 时,σ-ε呈线性,服从虎克定律: εEζ 式中,E 是直线的斜率,称材料的弹性模量。开始偏离直线的应力 σp 称比例极限。 当应力超过 σs时,开始发生塑性变形。随着塑性变形的增加,应力增大,这种现象称加工硬化。 当应力达到最大值 σb 时,开始下降,直到断裂。最大值 σb 称材料的抗拉强度。超过此值,试样发生局部颈缩,即发生了不均匀塑性变形。所以,σb是材料发生均匀塑性变形的最大应力。 注意,应力超过 σb 后下降,并不是加工硬化失效。 在结构材料中,我们关心的力学指标是 σs和 σb,它们和硬度一起称做强度指标。在实际应用中,σs 值是无法测量的,通常用发生 0.2%塑性变形时对应的应力值来表示屈服强度,称条件屈服强度。 通常我们所说的材料的力学性能,除了上述强度指标外,还有两个塑性指标,延伸率、断面收缩率。 延伸率是指发生断裂时,试样的伸长率:%10000 lllδ σ ε σp σs σb K 金属学原理 45 断面收缩率是指发生断裂时,试样截面积的变化率:%10000AAAψ 二、真应力-真应变曲线(TTεζ曲线) 工程应力与真实应力之间的不同是容易发现的。下面看看工程应变与真实应变的不同。 拉伸一个试样,使其伸长一倍,则工程应变1/)2(000lllε;若是压缩,要获得同样数值的负应变,理应压缩到原长度的一半。但按此算得 5.0/)5.0(000lllε 两者不符,必须压缩到高度为0 才能得到-1 应变值。这显然是不对的。问题在哪儿呢? (一)真应变的计算 实际上,按工程应变计算的是相对于原长度的平均应变,不是真实的应变值。实际变形过程中,试样的长度在变化,每个...