1.3塑性变形

《工程材料力学性能》知识点总结：屈服强度是材料中的位错克服周围柯氏气团钉扎的作用力。温度升高后，使得柯氏气团对位错的钉扎作用减弱，从而使位错运动所需要的作用力减小，所以在宏观上就表现为材料的屈服强度减小。

1.3塑性变形

• 多晶体塑性变形的特点
  • 各晶粒变形的不同时性和不均匀性
  • 各晶粒变形的相互协调性和相互制约
• 屈服现象
  • 外力不增加，试样仍能继续伸长，或外力增加到一定数值后突然下降， 随后在外力不增加或上下波动的情况下，试样继续伸长变形
  • 微观本质
    • 柯氏气团
    • 位错增值理论
• 屈服强度
  • 出现明显屈服：应力-应变曲线，有平台或者水平波动
    • 上屈服点
    • 下屈服点（重现性好）
      • 屈服强度
  • 没有明显屈服现象
    • 规定塑性延伸强度 
      • 试样标距部分的塑形延伸率等于规定的原始标距百分比时的应力
    • 规定总延伸强度 
      • 试样标距部分的总延伸率(弹性+塑性伸长)等于规定的原始标距百分比时的应力。
    • 规定残余延伸强度
      • 试样卸除拉伸力后，其标距部分的残余延伸率等于规定的原始标距百分比时的应力。
      • 条件屈服强度 ---规定残余延伸率为0.2 %时的应力。
  • 明显屈服
    • 优点
      • 屈服强度
    • 缺点
      • 表面褶皱现象，影响表面质量（薄板成型）
  • 屈服强度的工程应用
    • 构件的强度设计
  • 屈服强度与加工性能的关系
    • 降低屈服强度有利于材料冷成型加工和改善焊接性能
  • 影响屈服强度的因素
    • 内在因素
      • 金属本性及晶格类型
      • 晶粒大小和亚结构
        • 细晶强化
        • 霍尔-佩奇公式
      • 溶质元素
        • 固溶强化
          • 在固溶合金，由于溶质原子和溶剂原子直径不同，在溶质原子周围形成了晶格畸变应力场， 该应力场和位错应力场产生交互作用，使位错运动受阻，从而使屈服强度提高。
          • 间隙固溶体的强化效果比置换固溶体大
      • 第二相
        • 切过机制
        • 绕过机制
    • 外在因素
      • 温度：温度升高，材料的屈服强度降低
        • 屈服强度是材料中的位错克服周围柯氏气团钉扎的作用力。温度升高后，使得柯氏气团 对位错的钉扎作用减弱，从而使位错运动所需要的作用力减小，所以在宏观上就表现为 材料的屈服强度减小
      • 应变速率
        • 应变速率增大，材料强度增加
        • 应变速率硬化现象
      • 应力状态
        • 切应力分量越大，屈服强度越低
        • 不同的加载方式，屈服强度不同
        • 不同应力状态下材料屈服强度不同，并非材料性质变化，而是材料在不同条件下表现的力学行为不同而已。
• 静力韧度（强塑积）
  • 静拉伸时，单位体积材料断裂前所吸收的塑性变形功和断裂功
  • 公式
• 塑性
  • 在外力作用下，材料产生永久变形而不破坏的能力
  • 塑性指标（安全力学性能指标）
    • 延伸率（断后伸长率）
    • 断面收缩率
  • 材料塑性的工程意义
    • 材料的延展性有两个工程意义。首先，它表明结构在 断裂前何处会发生塑性变形。其次，它规定了部件(棒料、 细杆，板材、纤维等)制造过程中允许变形的程度。
  • 影响因素
  • 超塑性
    • 条件: 1.晶粒细化; 2.温度较高; 3.低应变速度;
  • 塑性指标的选用原则（A/Z）
• 真实应力-应变曲线：流变曲线（均匀塑变阶段）
  • Hollomon关系式
  • 应变硬化指数n反映了材料抵抗均匀塑形变形的能力，反映了形变强化的趋势，表征材料应变硬化的性能指标。 n值愈大，材料对继续塑性变形的抗力愈高。
  • n=0-1；n=1表示材料为完全理想的弹性体，n=0时表示材料没有应变硬化能力 金属：n=0.1-0.5
  • n的测定
• 抗拉强度
  • 公式
  • 韧性材料： 表征材料对最大均匀塑性变形的抗力 脆性材料： 代表了实际零件所能承受的最大负荷
    • 是工程上金属材料的重要力学性能指标之一， 与布氏硬度，疲劳强度之间有一定经验关系
  • 屈强比
    • 金属材料屈服强度与抗拉强度的比值
    • 成形加工过程，希望较小的屈强比
• 颈缩
  • 缩颈是韧性金属材料在拉伸试验时变形集中于局部区域的特殊现象， 它是应变硬化(物理因素)与截面减小(几何因素)共同作用的结果。
  • 颈缩判据
  • 当真实应力-应变曲线上某点的斜率（应变硬化速率）等于该点的真实应力 时，颈缩产生
  • 当金属材料的应变硬化指数等于最大真实均匀塑性应变量时，颈缩产生
  • 颈缩处的三向应力状态
• 应变硬化（形变强化，加工硬化）
  • 当外力超过屈服强度后，塑性变形并不是像屈服平台那样继续流变下去， 而需要不断地增加外力才能继续进行。
  • 材料有阻止继续塑性变形的能力-应变硬化
  • 机理：与位错的交互作用有关，随着塑性变形的进行，位错密度不断增加， 因此位错在运动时相互交割加剧，产生固定割阶，位错缠结等障碍，使位 错运动的阻力增大，引起变形抗力的增加
  • 优点：强度硬度耐磨性增加 稳定性增加 冷加工变形的必要条件 延展性差易于切削加工 缺点：连续加工困难
• 单晶和多晶的区别
  • 大量不同取向的晶粒
  • 晶界
• 金属材料常见的塑性变形方式
  • 滑移和孪生都是剪切应力作用下的剪切过程， 即晶体的一部分相对于另一部分在特定平 面上沿特定方向的平移运动。
  • 滑移
  • 孪生