不鏽鋼材料性能知識大彙總

1、關(guān)於拉伸力-伸長(cháng)曲線(xiàn)和應力-應變曲線(xiàn)的問(wèn)題

低碳鋼的應力－應變曲線(xiàn)

a、拉伸過(guò)程的變形：

彈性變形，屈服變形，加工硬化（均勻塑性變形），不均勻集中塑性變形。

b、相關(guān)公式：

工程應力 σ=F/A0 ；工程應變ε=ΔL/L0；比例極限σP；彈性極限σε；屈服點(diǎn)σS；抗拉強度σb；斷裂強度σk。

真應變 e=ln(L/L0)=ln(1+ε) ；真應力 s=σ(1+ε)= σ*eε 指數e為真應變。

c、相關(guān)理論：

真應變總是小於工程應變，且變形量越大，二者差距越大；真應力大於工程應力。

彈性變形階段，真應力—真應變曲線(xiàn)和應力—應變曲線(xiàn)基本吻合；塑性變形階段兩者出線(xiàn)顯著(zhù)差異。

2、關(guān)於彈性變形的問(wèn)題

a、相關(guān)概念

彈性：表征材料彈性變形的能力

剛度：表征材料彈性變形的抗力

彈性模量：反映彈性變形應力和應變關(guān)係的常數， E=σ/ε ；工程上也稱(chēng)剛度，表征材料對彈性變形的抗力。

彈性比功：稱(chēng)彈性比能或應變比能，是材料在彈性變形過(guò)程中吸收變形功的能力，評價(jià)材料彈性的好壞。

包申格效應：金屬材料經(jīng)預先加載產(chǎn)生少量塑性變形，再同向加載，規定殘餘伸長(cháng)應力增加；反向加載，規定殘餘伸長(cháng)應力降低的現象。

滯彈性：（彈性後效）是指材料在快速加載或卸載後，隨時(shí)間的延長(cháng)而產(chǎn)生的附加彈性應變的性能。

彈性滯後環(huán)：非理想彈性的情況下，由於應力和應變不同步，使加載線(xiàn)與卸載線(xiàn)不重合而形成一封閉回線(xiàn)。

金屬材料在交變載荷作用下吸收不可逆變形功的能力，稱(chēng)為金屬的循環(huán)韌性，也叫內耗

b、相關(guān)理論：

彈性變形都是可逆的。

理想彈性變形具有單值性、可逆性，瞬時(shí)性。但由於實(shí)際金屬為多晶體並存在各種缺陷，彈性變形時(shí)，並不是完整的。

彈性變形本質(zhì)是構成材料的原子或離子或分子自平衡位置產(chǎn)生可逆變形的反映

單晶體和多晶體金屬的彈性模量，主要取決於金屬原子本性和晶體類(lèi)型。

包申格效應；滯彈性；偽彈性；粘彈性。

包申格效應消除方法：預先大塑性變形，回複或再結晶溫度下退火。

循環(huán)韌性表示材料的消震能力。

3、關(guān)於塑形變形的問(wèn)題

a、相關(guān)概念

滑移：滑移係越多，塑性越好；滑移係不是唯壹因素（晶格阻力等因素）；滑移麵——受溫度、成分和變形的影響；滑移方向——比較穩定

孿生：fcc、bcc、hcp都能以孿生產(chǎn)生塑性變形；一般在低溫、高速條件下發(fā)生；變形量小，調整滑移麵的方向

屈服現象：退火、正火、調質(zhì)的中、低碳鋼和低合金鋼比較常見(jiàn)，分為不連續屈服和連續屈服；

屈服點(diǎn)：材料在拉伸屈服時(shí)對應的應力值，σs；

上屈服點(diǎn)：試樣發(fā)生屈服而力下降前的*大應力值，σsu；

下屈服點(diǎn)：試樣屈服階段中*小應力，σsl；

屈服平臺（屈服齒）：屈服伸長(cháng)對應的水平線(xiàn)段或者曲折線(xiàn)段；

呂德斯帶：不均勻變形；對於衝壓件，不容許出現，防止產(chǎn)生褶皺。

屈服強度：表征材料對微量塑性變形的抗力

連續屈服曲線(xiàn)的屈服強度：用規定微量塑性伸長(cháng)應力表征材料對微量塑性變形的抗力

（1）規定非比例伸長(cháng)應力σp：

（2）規定殘餘伸長(cháng)應力σr：試樣卸除拉伸力後，其標距部分的殘餘伸長(cháng)達到規定的原始標距百分比時(shí)的應力；殘餘伸長(cháng)的百分比為0.2%時(shí)，記為σr0.2

（3）規定總伸長(cháng)應力σt：試樣標距部分的總伸長(cháng)（彈性伸長(cháng)加塑性伸長(cháng)）達到規定的原始標距百分比時(shí)的應力。

晶格阻力（派納力）；位錯交互作用阻力

Hollomon公式：S=Ken ，S為真應力，e為真應變；n—硬化指數0.1~0.5，n=1,完全理想彈性體，n=0，冇有硬化能力；K——硬化係數

縮頸是：韌性金屬材料在拉伸試驗時(shí)變形集中於局部區域的特殊現象。

抗拉強度：韌性金屬試樣拉斷過(guò)程中*大試驗力所對應的應力。代表金屬材料所能承受的*大拉伸應力，表征金屬材料對*大均勻塑性變形的抗力。與應變硬化指數和應變硬化係數有關(guān)。等於*大拉應力比上原始橫截麵積。

塑性是指金屬材料斷裂前發(fā)生不可逆長(cháng)久（塑性）變形的能力。

b、相關(guān)理論

常見(jiàn)的塑性變形方式：滑移，孿生，晶界的滑動(dòng)，擴散性蠕變。

塑性變形的特點(diǎn)：各晶粒變形的不同時(shí)性和不均勻性（取向不同；各晶粒力學(xué)性能的差異）；各晶粒變形的相互協(xié)調性（金屬是一個(gè)連續的整體，多係滑移；Von Mises 至少5個(gè)獨立的滑移係）。

硬化指數的測定：①試驗方法；②作圖法lgS=lgK+nlge

硬化指數的影響因素：與層錯能有關(guān),層錯能下降，硬化指數升高；對金屬材料的冷熱變形也十分敏感；與應變硬化速率並不相等。

縮頸的判據（失穩臨界條件）拉伸失穩或縮頸的判據應為dF=0

兩個(gè)塑性指標：斷後伸長(cháng)率δ=(L1-L0)/LO*100%；

斷後收縮率：ψ=(A0-A1)/A0*100%

ψ>δ，形成為縮頸

ψ=δ或ψ<δ，不形成縮頸

4、關(guān)於金屬的韌度斷裂問(wèn)題

a、相關(guān)概念

韌性：斷裂前吸收塑性變形功和斷裂功的能力

韌度：?jiǎn)挝惑w積材料斷裂前所吸收的功

韌性斷裂：裂紋緩慢擴展過(guò)程中消耗能量；斷裂*先發(fā)生在纖維區，然後快速擴展形成放射*後斷裂形成剪切唇，放射區在裂紋快速擴展過(guò)程中形成，一般放射區彙聚方向指向裂紋源。

脆性斷裂：基本不產(chǎn)生塑性變形，危害性大。低應力脆斷，工作應力很低，一般低於屈服極限；脆斷裂紋總是從內部的宏觀(guān)缺陷處開(kāi)始；溫度降低，應變速度增加，脆斷傾向增加。

穿晶斷裂：裂紋穿過(guò)晶內，可以是韌性斷裂，也可以是脆性斷裂，斷口明亮。

沿晶斷裂：裂紋沿晶界擴展，都是脆性斷裂，由晶界處的脆性**相等造成，斷口相對灰暗。穿晶斷裂和沿晶斷裂可混合發(fā)生。高溫下，多由穿晶斷裂轉為沿晶韌性斷裂。

沿晶斷裂斷口：斷口冰糖狀；若晶粒細小，斷口呈晶粒狀。

剪切斷裂：材料在切應力作用下沿滑移麵滑移分離而造成的斷裂。（滑斷、微孔聚集型斷裂）

解理斷裂：材料在正應力作用下，由於原於間結合鍵的破壞引起的沿特定晶麵發(fā)生的脆性穿晶斷裂。

金屬的強度就是指金屬材料原子間結合力的大小，一般說(shuō)金屬熔點(diǎn)高，彈性模量大，熱膨脹係數小則其原子間結合力大，斷裂強度高。斷裂的實(shí)質(zhì)就是外力作用下材料沿某個(gè)原子麵分開(kāi)的過(guò)程。

格裡菲思理論：從熱力學(xué)觀(guān)點(diǎn)看，凡是使能量減低的過(guò)程都將自發(fā)進(jìn)行，凡使能量升高的過(guò)程必將停止，除非外界提供能量。Griffth指出，由於裂紋存在，係統彈性能降低，與因存在裂紋而增加的表麵能平衡。如彈性能降低足以滿(mǎn)足表麵能增加，裂紋就會(huì )失穩擴展，引起脆性破壞。

b、相關(guān)理論

斷裂三種主要的失效形式：磨損、腐蝕、斷裂

多數金屬的斷裂包括裂紋的形成和擴展兩個(gè)階段。

按斷裂的性態(tài)：韌性斷裂和脆性斷裂；按裂紋擴展路徑：穿晶斷裂和沿晶斷裂；按斷裂機製：解理斷裂和剪切斷裂

韌性斷裂和脆性斷裂：根據材料斷裂前產(chǎn)生的宏觀(guān)塑性變形量的大小來(lái)確定。通常脆性斷裂也會(huì )發(fā)生微量的塑性變形，一般規定斷麵收縮率小於5％則為脆性斷裂。反之大於5％的為韌性斷裂。

脆性斷口平齊而光亮，與正應力垂直，斷口常呈人字紋或放射花樣。

解理斷裂是沿特定的晶麵發(fā)生的脆性穿晶斷裂，通常總沿一定的晶麵分離。

解理斷裂總是脆性斷裂，但脆性斷裂不一定是解理斷裂。

常見(jiàn)的裂紋形成理論：①位錯塞積理論 ②位錯反應理論

解理與準解理

共同點(diǎn)：穿晶斷裂；有小解理刻麵；臺階及河流花樣

不同點(diǎn)：①準解理小刻麵不是晶體學(xué)解理麵②解理裂紋常源於晶界，準解理裂紋常源於晶內硬質(zhì)點(diǎn)。準解理不是一種獨立的斷裂機理，而是解理斷裂的變種。

格雷菲斯理論是根據熱力學(xué)原理得出的斷裂發(fā)生的必要條件，但並不意味著(zhù)事實(shí)上一定斷裂。裂紋自動(dòng)擴展的充分條件是**應力等於或大於理論斷裂強度。