材料力学性能绪论和第一章课件

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1、材料力学性能材料力学性能 裴立宅裴立宅材料科学与工程学院材料科学与工程学院Email: , 8/25/20241安徽工业大学 材料科学与工程学院n不同的材料具有不同的使用性能，在工业、社不同的材料具有不同的使用性能，在工业、社会生活等各个方面得到了广泛应用会生活等各个方面得到了广泛应用n研究材料的根本目的是改善和提高其研究材料的根本目的是改善和提高其使用性能使用性能n使用性能包括物理性能、化学性能、力学性能使用性能包括物理性能、化学性能、力学性能（也是物性的一种）（也是物性的一种）n对于金属、无机非金属等结构材料来讲，对于金属、无机非金属等结构材料来讲，力学力学性能性能是最重要的使用性能是最重

2、要的使用性能8/25/20242安徽工业大学 材料科学与工程学院材料力学性能的定义材料力学性能的定义:n材料在外加载荷（外力）作用下，或载荷与环材料在外加载荷（外力）作用下，或载荷与环境因素（如温度、介质和加载速率）联合作用境因素（如温度、介质和加载速率）联合作用下所表现的行为，又称为力学行为。下所表现的行为，又称为力学行为。n宏观上一般表现为材料的宏观上一般表现为材料的变形或断裂变形或断裂。n材料的力学性能包括：材料的力学性能包括：强度、硬度、塑性、韧强度、硬度、塑性、韧性、耐磨性等性、耐磨性等8/25/20243安徽工业大学 材料科学与工程学院n机器零件（简称机件）的承载条件一般用各种机器

3、零件（简称机件）的承载条件一般用各种力学参数（如应力、断裂韧度等），力学参数（如应力、断裂韧度等），n所以就将表征材料的所以就将表征材料的力学参数的临界值或规定力学参数的临界值或规定值值称为材料的称为材料的力学性能指标或判据力学性能指标或判据。n材料力学性能指标具体数值的高低表示材料抵材料力学性能指标具体数值的高低表示材料抵抗变形和断裂能力的大小，是评定材料质量的抗变形和断裂能力的大小，是评定材料质量的主要依据。主要依据。8/25/20244安徽工业大学 材料科学与工程学院n材料的力学性能主要由材料的材料的力学性能主要由材料的内在因素内在因素决定决定n内在因素：材料的化学成分、组织结构、残余应

4、力、内在因素：材料的化学成分、组织结构、残余应力、表面及内部缺陷表面及内部缺陷n外部因素：外部因素：n载荷性质，如静载荷、冲击载荷、交变载荷载荷性质，如静载荷、冲击载荷、交变载荷n应力状态，如拉、压、弯曲、扭转、剪切、温度、环应力状态，如拉、压、弯曲、扭转、剪切、温度、环境介质等境介质等n因此，分析内、外因素对材料力学性能的影响，掌握因此，分析内、外因素对材料力学性能的影响，掌握材料力学性能的变化规律，对于正确选择材料，明确材料力学性能的变化规律，对于正确选择材料，明确提高材料力学性能的方向和途径具有重要意义提高材料力学性能的方向和途径具有重要意义8/25/20245安徽工业大学 材料科学与工

5、程学院n材料作为一门大型基础学科，内容涉及广泛，材料作为一门大型基础学科，内容涉及广泛，我们无机非金属材料专业的学生不仅要了解、我们无机非金属材料专业的学生不仅要了解、掌握无机非金属材料，还需要了解金属材料掌握无机非金属材料，还需要了解金属材料的力学性能，的力学性能，n这对以后大家的学习、就业和工作等方面都这对以后大家的学习、就业和工作等方面都是大有益处的。是大有益处的。8/25/20246安徽工业大学 材料科学与工程学院n第一章第一章 金属在单向静拉伸载荷下的力学性能金属在单向静拉伸载荷下的力学性能n第二章第二章 金属在其他静载荷下的力学性能金属在其他静载荷下的力学性能n第三章第三章 金属在

6、冲击载荷下的力学性能金属在冲击载荷下的力学性能n第四章第四章 金属的断裂韧度金属的断裂韧度n第五章第五章 金属的疲劳金属的疲劳n第六章第六章 金属的应力腐蚀和氢脆断裂金属的应力腐蚀和氢脆断裂n第七章第七章 金属磨损和接触疲劳金属磨损和接触疲劳n第八章第八章 金属高温力学性能金属高温力学性能n第十章第十章 陶瓷材料的力学性能陶瓷材料的力学性能n第十一章第十一章 复合材料的力学性能复合材料的力学性能n普通混凝土的力学性能普通混凝土的力学性能8/25/20247安徽工业大学 材料科学与工程学院关于材料力学性能的参考书：关于材料力学性能的参考书：n1 高建明高建明 主编主编. 材料力学性能材料力学性能

7、 M. 武汉武汉: 武汉理工大学武汉理工大学出版社出版社, 2004.n2 石德珂石德珂, 金志浩金志浩 主编主编. 材料力学性能材料力学性能 M. 西安西安: 西安西安交通大学出版社交通大学出版社, 1998.n3 刘瑞堂刘瑞堂 主编主编. 工程材料力学性能工程材料力学性能 M. 哈尔滨哈尔滨: 哈尔滨哈尔滨工业大学出版社工业大学出版社, 2001.n4 陈楷陈楷 主编主编. 陶瓷材料物理性能陶瓷材料物理性能 M. 北京北京: 中国建筑工中国建筑工业出版社业出版社, 1980.n5 吴振铎吴振铎 主编主编. 无机材料物理性能无机材料物理性能 M. 北京北京: 清华大学清华大学出版社出版社,

8、1992.8/25/20248安徽工业大学 材料科学与工程学院第一章第一章 金属在单向静拉伸载荷金属在单向静拉伸载荷下的力学性能下的力学性能n单向静拉伸实验的特点：单向静拉伸实验的特点：温度、应力状态和加载速率温度、应力状态和加载速率一定一定，通常用，通常用标准的光滑圆柱试样标准的光滑圆柱试样来实验，通过单向来实验，通过单向静拉伸实验可以揭示金属材料在静载荷作用下常见的静拉伸实验可以揭示金属材料在静载荷作用下常见的力学行为：力学行为：弹性变形、塑性变形及断裂弹性变形、塑性变形及断裂n本章主要介绍静拉伸载荷下力学性能指标的物理概念本章主要介绍静拉伸载荷下力学性能指标的物理概念及实用意义，并分析金

9、属弹性变形、塑性变形及断裂及实用意义，并分析金属弹性变形、塑性变形及断裂的基本规律与原理的基本规律与原理8/25/20249安徽工业大学 材料科学与工程学院第一节第一节 力力-伸长曲线和应力伸长曲线和应力-应变曲线应变曲线n力力-伸长曲线：是拉伸试验中拉伸力与伸长的伸长曲线：是拉伸试验中拉伸力与伸长的关系曲线关系曲线8/25/202410安徽工业大学 材料科学与工程学院8/25/202411安徽工业大学 材料科学与工程学院8/25/202412安徽工业大学 材料科学与工程学院第二节第二节 弹性变形弹性变形n一、弹性变形及其实质一、弹性变形及其实质8/25/202413安徽工业大学 材料科学与工

10、程学院二、虎克定律二、虎克定律n（一）简单应力状态的虎克定律（一）简单应力状态的虎克定律8/25/202414安徽工业大学 材料科学与工程学院8/25/202415安徽工业大学 材料科学与工程学院n（二）广义虎克定律（二）广义虎克定律8/25/202416安徽工业大学 材料科学与工程学院三、弹性模量三、弹性模量n定义：当应变为一个单位时，弹性模量即为弹性应力，即产生定义：当应变为一个单位时，弹性模量即为弹性应力，即产生100%弹弹性变形时所需要的应力。性变形时所需要的应力。n这个定义对金属来讲是没有任何意义的，这是因为金属材料所能产生的这个定义对金属来讲是没有任何意义的，这是因为金属材料所能产

11、生的弹性变形量是很小的。弹性变形量是很小的。8/25/202417安徽工业大学 材料科学与工程学院n工程上弹性模量被称为材料的工程上弹性模量被称为材料的刚度刚度，表征金属材料对弹性变形的，表征金属材料对弹性变形的抵抗力抵抗力n机器零件或构件的刚度与材料刚度不同，前者用其机器零件或构件的刚度与材料刚度不同，前者用其截面积截面积A与所与所用材料的刚度用材料的刚度E的乘积，即的乘积，即AE表示表示n所以要提高机件的刚度，在横截面积相同时，应该选择所以要提高机件的刚度，在横截面积相同时，应该选择E值大的值大的材料，如钢铁、陶瓷材料等材料，如钢铁、陶瓷材料等n单晶体金属的弹性模量在不同晶体学方向上不一致

12、，原子间距较单晶体金属的弹性模量在不同晶体学方向上不一致，原子间距较小的晶体学方向上的弹性模量较大，反之则较小，所以小的晶体学方向上的弹性模量较大，反之则较小，所以单晶金属单晶金属表现为弹性各向异性表现为弹性各向异性n多晶金属的弹性模量为各晶粒弹性模量的统计平均值，呈现多晶金属的弹性模量为各晶粒弹性模量的统计平均值，呈现各向各向同性同性8/25/202418安徽工业大学 材料科学与工程学院四、弹性比功四、弹性比功n又称弹性比能、应变比能，表示材料吸收弹性变形又称弹性比能、应变比能，表示材料吸收弹性变形功的能力功的能力8/25/202419安徽工业大学 材料科学与工程学院n因为因为弹性比功是用单

13、位面积材料吸收的最大弹性变形功弹性比功是用单位面积材料吸收的最大弹性变形功表示，表示，所以机件的体积越大，则吸收的弹性功越大，可储备的弹性所以机件的体积越大，则吸收的弹性功越大，可储备的弹性能越大。能越大。n弹簧是典型的弹性零件，其重要作用是减振和储能驱动，所以弹簧是典型的弹性零件，其重要作用是减振和储能驱动，所以弹簧材料应具有较高的弹性比功，如高碳钢弹簧材料应具有较高的弹性比功，如高碳钢8/25/202420安徽工业大学 材料科学与工程学院五、滞弹性五、滞弹性纯弹性体的弹性变形只与载纯弹性体的弹性变形只与载荷大小有关，而与加载方向荷大小有关，而与加载方向和加载时间无关和加载时间无关但对于实际

14、的金属材料来讲，但对于实际的金属材料来讲，其弹性变形不仅其弹性变形不仅是应力的函是应力的函数，而且是时间数，而且是时间的函数的函数在弹性范围内快速加载或卸在弹性范围内快速加载或卸载后，随着时间延长产生的载后，随着时间延长产生的附加弹性应变的现象附加弹性应变的现象，称为，称为滞弹性。滞弹性。滞弹性应变量与材料成分、滞弹性应变量与材料成分、组织有关，也与试验条件有组织有关，也与试验条件有关关材料组织越不均匀，滞弹性材料组织越不均匀，滞弹性越明显。越明显。8/25/202421安徽工业大学 材料科学与工程学院n由于实际金属具有滞弹性，金属在弹性区快速加载卸载时，由于应变落由于实际金属具有滞弹性，金属

15、在弹性区快速加载卸载时，由于应变落后于应力，使加载线与卸载线不重合而形成一封闭回线，称为弹性滞后后于应力，使加载线与卸载线不重合而形成一封闭回线，称为弹性滞后环（图环（图a）。）。n如果施加交变载荷，且最大应力低于宏观弹性极限，加载速率比较大，如果施加交变载荷，且最大应力低于宏观弹性极限，加载速率比较大，则也得到弹性滞后环（图则也得到弹性滞后环（图b） 。n如果交变载荷中最大应力超过宏观弹性极限，就会得到塑性滞后环（图如果交变载荷中最大应力超过宏观弹性极限，就会得到塑性滞后环（图c） 。8/25/202422安徽工业大学 材料科学与工程学院金属的循环韧性金属的循环韧性n定义：定义：n金属材料在

16、交变载荷（或振动）下吸收不可逆变形功金属材料在交变载荷（或振动）下吸收不可逆变形功的能力，也称为金属的内耗或消振性。的能力，也称为金属的内耗或消振性。n意义：意义：n循环韧性越高，机件依靠自身的消振能力越好，所以循环韧性越高，机件依靠自身的消振能力越好，所以高循环韧性对于降低机器的噪声，抑制高速机械的振高循环韧性对于降低机器的噪声，抑制高速机械的振动，防止共振导致疲劳断裂意义重大。动，防止共振导致疲劳断裂意义重大。8/25/202423安徽工业大学 材料科学与工程学院六、包申格效应（六、包申格效应（Bauschinger）8/25/202424安徽工业大学 材料科学与工程学院包申格效应的定义：

17、包申格效应的定义：n金属材料经过预先加载产生少量塑性变形，残余金属材料经过预先加载产生少量塑性变形，残余应变约应变约1-4%，卸载后再同向加载，规定残余伸长，卸载后再同向加载，规定残余伸长应力（弹性极限或屈服强度）增加；应力（弹性极限或屈服强度）增加；n反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。8/25/202425安徽工业大学 材料科学与工程学院n包申格效应是多晶金属具有的普遍现象，与金属材料包申格效应是多晶金属具有的普遍现象，与金属材料中位错运动所受的阻力变化有关中位错运动所受的阻力变化有关n位错：是晶体中的一维缺陷，缺陷区是细长的管状区位错：是晶体中的一

18、维缺陷，缺陷区是细长的管状区域，管内的原子排列混乱，破坏了点阵的周期性域，管内的原子排列混乱，破坏了点阵的周期性位错的位错的TEM图像图像8/25/202426安徽工业大学 材料科学与工程学院8/25/202427安徽工业大学 材料科学与工程学院消除包申格效应的方法：消除包申格效应的方法：n(1) 预先进行较大的塑性变形；预先进行较大的塑性变形；n(2) 在第二次反向受力前先使金属材料于回复或在第二次反向受力前先使金属材料于回复或再结晶温度下退火，如钢在再结晶温度下退火，如钢在400-500，铜合金在，铜合金在250-270退火。退火。8/25/202428安徽工业大学 材料科学与工程学院第三

19、节第三节 塑性变形塑性变形n一、塑性变形方式和特点一、塑性变形方式和特点n变形方式：变形方式：n(1) 滑移滑移n(2) 孪生孪生8/25/202429安徽工业大学 材料科学与工程学院(1) 滑移滑移n是金属材料在切应力作用下位错沿滑移面和滑移方向是金属材料在切应力作用下位错沿滑移面和滑移方向运动而进行的切变过程运动而进行的切变过程n滑移面是原子排列最密排的晶面，而滑移方向是原子滑移面是原子排列最密排的晶面，而滑移方向是原子最密排的方向最密排的方向n滑移面和滑移方向的组合称为滑移面和滑移方向的组合称为滑移系滑移系，滑移系越多，滑移系越多，金属的塑性越好，但滑移系的数目不是决定金属塑性金属的塑性

20、越好，但滑移系的数目不是决定金属塑性的唯一因素的唯一因素n面心立方面心立方fcc金属（如金属（如Cu、Al）的滑移系比体心立方）的滑移系比体心立方bcc金属（金属（-Fe)的少，但由于前者晶格阻力低，位错的少，但由于前者晶格阻力低，位错容易运动，所以塑性比后者好。容易运动，所以塑性比后者好。8/25/202430安徽工业大学 材料科学与工程学院(2) 孪生孪生n也是金属材料在切应力作用下的一种塑性变形也是金属材料在切应力作用下的一种塑性变形方式方式n孪生本身提供的变形量很小，例如孪生本身提供的变形量很小，例如Cd孪生变孪生变形只有形只有7.4%的变形量，而滑移形变度可达的变形量，而滑移形变度可

21、达300%。n孪生变形可以调整滑移面的方向，使新的滑移孪生变形可以调整滑移面的方向，使新的滑移系开动，间接对塑性变形有贡献。系开动，间接对塑性变形有贡献。n孪生变形也是沿特定的晶面和特定晶向进行。孪生变形也是沿特定的晶面和特定晶向进行。8/25/202431安徽工业大学 材料科学与工程学院n多晶金属中每一晶粒滑移变形的规律与单多晶金属中每一晶粒滑移变形的规律与单晶金属相同，但是多晶金属中存在晶界，晶金属相同，但是多晶金属中存在晶界，各晶粒的取向也不相同，因而其塑性变形各晶粒的取向也不相同，因而其塑性变形有如下特点：有如下特点：n(1) 各晶粒变形的不同时性和不均匀性各晶粒变形的不同时性和不均匀

22、性n(2) 各晶粒变形的相互协调性各晶粒变形的相互协调性8/25/202432安徽工业大学 材料科学与工程学院(1) 各晶粒变形的不同时性和不均匀性各晶粒变形的不同时性和不均匀性n多晶体由于各晶粒取向不同，在受外力时，某些取向有利的晶粒多晶体由于各晶粒取向不同，在受外力时，某些取向有利的晶粒先开始滑移变形，而那些取向不利的晶粒可能仍处于弹性变形状先开始滑移变形，而那些取向不利的晶粒可能仍处于弹性变形状态，只有继续增加外力，才能使滑移从某些晶粒传播到另外一些态，只有继续增加外力，才能使滑移从某些晶粒传播到另外一些晶粒，并不断传播下去，从而产生宏观塑性变形。晶粒，并不断传播下去，从而产生宏观塑性变

23、形。n金属金属组织越不均匀组织越不均匀，则，则起始塑性变形不同时性起始塑性变形不同时性就越显著。就越显著。n金属材料塑性变形的不同时性实际反映了塑性变形的局部性，即金属材料塑性变形的不同时性实际反映了塑性变形的局部性，即塑性变形量的不均匀性塑性变形量的不均匀性。这种不均匀性不仅存在于各晶粒之间，。这种不均匀性不仅存在于各晶粒之间，基体金属晶粒与第二相晶粒之间，即使同一晶粒内部，各处的塑基体金属晶粒与第二相晶粒之间，即使同一晶粒内部，各处的塑性变形量也不同。性变形量也不同。n所以当宏观塑性变形量还不大时，个别晶粒或晶粒局部区域的塑所以当宏观塑性变形量还不大时，个别晶粒或晶粒局部区域的塑性变形量可

24、能已达到极限。由于塑性耗竭，加上变形不均匀产生性变形量可能已达到极限。由于塑性耗竭，加上变形不均匀产生较大的内应力，就有可能在这些晶粒中形成裂纹，从而导致金属较大的内应力，就有可能在这些晶粒中形成裂纹，从而导致金属材料的早期断裂。材料的早期断裂。8/25/202433安徽工业大学 材料科学与工程学院(2) 各晶粒变形的相互协调性各晶粒变形的相互协调性n多晶体作为一个连续的整体，不允许各个晶粒多晶体作为一个连续的整体，不允许各个晶粒在任一滑移系中的自由变形，否则必将造成晶在任一滑移系中的自由变形，否则必将造成晶界开裂，这就要求各晶粒之间能够协调变形。界开裂，这就要求各晶粒之间能够协调变形。n所以

25、每个晶粒必须能够同时沿几个滑移系进行所以每个晶粒必须能够同时沿几个滑移系进行滑移，即能进行多系滑移，或在滑移同时进行滑移，即能进行多系滑移，或在滑移同时进行孪生变形。孪生变形。8/25/202434安徽工业大学 材料科学与工程学院二、屈服现象和屈服点（屈服强度）二、屈服现象和屈服点（屈服强度）n屈服现象是材料产生屈服现象是材料产生宏观塑性变形宏观塑性变形的一种标志。的一种标志。n金属材料从弹性变形阶段向塑性变形阶段的过渡明显，金属材料从弹性变形阶段向塑性变形阶段的过渡明显，表明外力保持恒定时试样仍继续伸长，或者外力增加到表明外力保持恒定时试样仍继续伸长，或者外力增加到一定数值时突然下降，然后外

26、力几乎不变时，试样仍继一定数值时突然下降，然后外力几乎不变时，试样仍继续伸长变形，这就是屈服现象。续伸长变形，这就是屈服现象。n呈现屈服现象的金属材料在拉伸时，试样在呈现屈服现象的金属材料在拉伸时，试样在外力保持恒外力保持恒定仍能继续伸长的应力称为屈服点，又称屈服强度定仍能继续伸长的应力称为屈服点，又称屈服强度。n屈服现象在屈服现象在退火、正火处理的中、低碳钢和低合金钢中退火、正火处理的中、低碳钢和低合金钢中最为常见最为常见8/25/202435安徽工业大学 材料科学与工程学院屈服伸长屈服伸长上屈服点下屈服点8/25/202436安徽工业大学 材料科学与工程学院与屈服现象相关的三个因素：与屈服

27、现象相关的三个因素：n(1) 材料变形前可动位错密度很小，或虽然有大量位材料变形前可动位错密度很小，或虽然有大量位错但被钉扎住，如钢中的位错为杂质原子或第二相质错但被钉扎住，如钢中的位错为杂质原子或第二相质点所钉扎点所钉扎n(2) 随塑性变形发生，位错能快速增殖随塑性变形发生，位错能快速增殖n(3) 位错运动速率与外加应力密切相关位错运动速率与外加应力密切相关8/25/202437安徽工业大学 材料科学与工程学院屈服强度的表示方法：屈服强度的表示方法：n用应力表示的屈服点（用应力表示的屈服点（s）或下屈服点）或下屈服点(s 1)就是表就是表征材料对微量塑性变形的抗力，即为屈服强度征材料对微量塑

28、性变形的抗力，即为屈服强度n由于正常条件下，由于正常条件下，s 1再现性较好，所以下屈服强度再现性较好，所以下屈服强度也选作材料屈服强度指标之一。也选作材料屈服强度指标之一。8/25/202438安徽工业大学 材料科学与工程学院n对于连续屈服特征的金属材料，对于连续屈服特征的金属材料，在拉伸试验时看不到屈服现象在拉伸试验时看不到屈服现象n对于这一类材料，可用对于这一类材料，可用规定微量规定微量塑性伸长应力塑性伸长应力表征材料材料对微表征材料材料对微量塑性变形的抗力量塑性变形的抗力n规定微量塑性伸长应力规定微量塑性伸长应力是人为规是人为规定的拉伸试样标距部分产生一定定的拉伸试样标距部分产生一定的

29、微量塑性伸长率（的微量塑性伸长率（如如0.01%、0.05%、0.2%等等）时的应力。）时的应力。n根据测定方法不同，可分为三种根据测定方法不同，可分为三种指标指标8/25/202439安徽工业大学 材料科学与工程学院n(1) 规定非比例伸长应力（规定非比例伸长应力（p）试样在加试样在加载过程中，标距部分的非比例伸长达到规载过程中，标距部分的非比例伸长达到规定的原始标距百分比时的应力，例如定的原始标距百分比时的应力，例如p0.01、 p0.05、 p0.2等等n(2) 规定残余伸长应力（规定残余伸长应力（r）试样卸除拉试样卸除拉伸力后，其标距部分的残余伸长达到规定伸力后，其标距部分的残余伸长达

30、到规定的原始标距百分比时的应力，常用的是的原始标距百分比时的应力，常用的是r0.2，表示规定残余伸长率为，表示规定残余伸长率为0.2%时的应时的应力力n在不规定测定方法的情况下，可用在不规定测定方法的情况下，可用0.01、 0.05、 0.2表示，一般将表示，一般将0.2称为屈服强度称为屈服强度n(3) 规定总伸长应力（规定总伸长应力（t）试样标距部分试样标距部分的总伸长（弹性伸长与塑性伸长之和）达的总伸长（弹性伸长与塑性伸长之和）达到规定的原始标距百分比时的应力到规定的原始标距百分比时的应力n常用的规定总伸长率为常用的规定总伸长率为0.5%，t0.5表示规表示规定伸长总伸长率为定伸长总伸长率

31、为0.5%时的应力时的应力 8/25/202440安徽工业大学 材料科学与工程学院n屈服强度是金属材料重要的力学性能指标，是屈服强度是金属材料重要的力学性能指标，是工程上从静强度角度选择韧性材料的基本依据工程上从静强度角度选择韧性材料的基本依据n由于实际零件不可能在抗拉强度对应的很大的由于实际零件不可能在抗拉强度对应的很大的均匀塑性变形条件下服役，所以传统的强度设均匀塑性变形条件下服役，所以传统的强度设计方法规定，许用应力：计方法规定，许用应力：8/25/202441安徽工业大学 材料科学与工程学院三、影响屈服强度的因素三、影响屈服强度的因素n金属材料是多晶体合金，具有多相组织，所以讨论影金属

32、材料是多晶体合金，具有多相组织，所以讨论影响屈服强度的因素，必须注意以下三点：响屈服强度的因素，必须注意以下三点：n（1）屈服变形是位错增殖和运动的结果，所以凡是）屈服变形是位错增殖和运动的结果，所以凡是影响位错增殖和运动的各种因素必然影响屈服强度影响位错增殖和运动的各种因素必然影响屈服强度n（2）实际金属的力学行为是由许多晶粒综合作用的）实际金属的力学行为是由许多晶粒综合作用的结果，所以要考虑结果，所以要考虑晶界、相邻晶粒的约束、材料的化晶界、相邻晶粒的约束、材料的化学成分以及第二相学成分以及第二相的影响的影响n（3）各种）各种外界因素外界因素通过影响位错运动而影响屈服强通过影响位错运动而影

33、响屈服强度度8/25/202442安徽工业大学 材料科学与工程学院n（一）内在因素（一）内在因素n1. 金属本性与晶格类型金属本性与晶格类型n2. 晶粒大小和亚结构晶粒大小和亚结构n亚结构：在实际金属晶体中，一个晶粒内部其晶格位亚结构：在实际金属晶体中，一个晶粒内部其晶格位向并不像理想晶体那样完全一致，而是存在许多尺寸向并不像理想晶体那样完全一致，而是存在许多尺寸更小、位向差也很小（一般为几十分到更小、位向差也很小（一般为几十分到1-2度）的小晶度）的小晶块，它们相互镶嵌成一颗晶粒，这些小晶块称为亚结块，它们相互镶嵌成一颗晶粒，这些小晶块称为亚结构，或称亚晶粒、镶嵌块。构，或称亚晶粒、镶嵌块。

34、8/25/202443安徽工业大学 材料科学与工程学院n3. 溶质元素溶质元素n在纯金属中加入溶质原子在纯金属中加入溶质原子（间隙型或置换型）形成（间隙型或置换型）形成固溶合金或多相合金中的固溶合金或多相合金中的基体相，将显著提高屈服基体相，将显著提高屈服强度，称为强度，称为固溶强化固溶强化。n间隙型固溶体的强化效果间隙型固溶体的强化效果大于置换型固溶体大于置换型固溶体8/25/202444安徽工业大学 材料科学与工程学院n4. 第二相第二相n第二相质点的强化效果与质点本身在屈服变形过程中第二相质点的强化效果与质点本身在屈服变形过程中能否变形有很大关系能否变形有很大关系n所以第二相质点可分为不

35、可变形的（如钢中的碳化物所以第二相质点可分为不可变形的（如钢中的碳化物与氮化物等）和可变形的（如粗大的碳化物等）两类与氮化物等）和可变形的（如粗大的碳化物等）两类n这些第二相质点比较小，有的可用粉末冶金法获得这些第二相质点比较小，有的可用粉末冶金法获得（由此产生的强化称为弥散强化），有的可用固溶处（由此产生的强化称为弥散强化），有的可用固溶处理和随后的沉淀析出获得（由此产生的强化称为沉淀理和随后的沉淀析出获得（由此产生的强化称为沉淀强化）强化）n第二相的强化效果还与其第二相的强化效果还与其尺寸、形状和数量以及第二尺寸、形状和数量以及第二相与基体的强度、塑性和应变硬化特性、两相之间的相与基体的强

36、度、塑性和应变硬化特性、两相之间的晶体学配合和界面能晶体学配合和界面能等因素有关等因素有关n屈服强度是一个对成分、组织极为敏感的力学性能指屈服强度是一个对成分、组织极为敏感的力学性能指标，受许多内在因素的影响，改变合金成分或热处理标，受许多内在因素的影响，改变合金成分或热处理工艺都可使屈服强度产生明显变化。工艺都可使屈服强度产生明显变化。8/25/202445安徽工业大学 材料科学与工程学院（二）影响屈服强度的外在因素（二）影响屈服强度的外在因素n1. 温度温度n2. 应变速率应变速率n3. 应力状态应力状态8/25/202446安徽工业大学 材料科学与工程学院1. 温度温度n升高温度，金属材

37、料的屈服强度降低，但是金属晶体升高温度，金属材料的屈服强度降低，但是金属晶体结构不同，其变化趋势并不同结构不同，其变化趋势并不同8/25/202447安徽工业大学 材料科学与工程学院2. 应变速率应变速率n由于应变速率增加而产生的强度提高效应，称为应变由于应变速率增加而产生的强度提高效应，称为应变速率硬化现象速率硬化现象8/25/202448安徽工业大学 材料科学与工程学院3. 应力状态应力状态n切应力切应力越大，越有利用塑性变形，屈服强度则越低，越大，越有利用塑性变形，屈服强度则越低，所以扭转比拉伸的屈服强度低，拉伸比弯曲的屈服强所以扭转比拉伸的屈服强度低，拉伸比弯曲的屈服强度低，但三向不等

38、拉伸下的屈服强度为最高度低，但三向不等拉伸下的屈服强度为最高n不同应力状态下材料屈服强度不同，并非是材料性质不同应力状态下材料屈服强度不同，并非是材料性质变化，而是变化，而是材料在不同条件下材料在不同条件下表现的力学行为不同而表现的力学行为不同而已已8/25/202449安徽工业大学 材料科学与工程学院四、应变硬化（形变强化）四、应变硬化（形变强化）n定义：定义：n在金属整个变形过程中，当外力超过屈服强度之后，在金属整个变形过程中，当外力超过屈服强度之后，n塑性变形并不是像屈服平台那样连续流变下去，而需塑性变形并不是像屈服平台那样连续流变下去，而需要不断增加外力才能继续进行，要不断增加外力才能

39、继续进行，n这说明金属有一种这说明金属有一种阻止继续塑性变形的抗力阻止继续塑性变形的抗力，这种抗，这种抗力就是力就是应变硬化性能应变硬化性能。n塑性应变是硬化的原因，而硬化则是塑性应变的结果，塑性应变是硬化的原因，而硬化则是塑性应变的结果，应变硬化是应变硬化是位错增殖、运动受阻位错增殖、运动受阻所致所致8/25/202450安徽工业大学 材料科学与工程学院n应变硬化指数应变硬化指数nnn反映了反映了材料抵抗均匀塑性变形的能力材料抵抗均匀塑性变形的能力，是表，是表征材料应变硬化行为的性能指标征材料应变硬化行为的性能指标8/25/202451安徽工业大学 材料科学与工程学院nn=1，表示材料是完全

40、理想的弹性体，表示材料是完全理想的弹性体nn=0，S=K=常数，表示材料没有应变硬化能力，如室温下产生再常数，表示材料没有应变硬化能力，如室温下产生再结晶的软金属及已受强烈应变硬化的材料结晶的软金属及已受强烈应变硬化的材料n大多数金属材料的大多数金属材料的n值为值为 8/25/202452安徽工业大学 材料科学与工程学院应变硬化的作用：应变硬化的作用：n(1) 应变硬化可使金属机件具有一定的抗偶然过载应变硬化可使金属机件具有一定的抗偶然过载能力，保证机件安全。能力，保证机件安全。n(2) 应变硬化和塑性变形适当配合可使金属均匀塑应变硬化和塑性变形适当配合可使金属均匀塑性变形，保证冷变形工艺顺利

41、实施。性变形，保证冷变形工艺顺利实施。n(3) 可降低塑性，改善低碳钢的切削加工性能。可降低塑性，改善低碳钢的切削加工性能。8/25/202453安徽工业大学 材料科学与工程学院五、缩颈现象和抗拉强度五、缩颈现象和抗拉强度n（一）定义（一）定义n缩颈是金属等韧性缩颈是金属等韧性材料在拉伸试验时材料在拉伸试验时变形集中于局部区变形集中于局部区域域的特殊现象，这的特殊现象，这是是应变硬化（物理应变硬化（物理因素）与截面减小因素）与截面减小（几何因素）（几何因素）共同共同作用的结果。作用的结果。8/25/202454安徽工业大学 材料科学与工程学院（二）缩颈判据（二）缩颈判据n拉伸失稳或缩颈的判据应

42、为拉伸失稳或缩颈的判据应为dF=0，在任一瞬间，拉伸力，在任一瞬间，拉伸力F为真实为真实应力应力S与试样瞬时横截面积与试样瞬时横截面积A之积，即之积，即F=SAn上式即为缩颈判据上式即为缩颈判据n当真实应力当真实应力-应变曲线上某点应变曲线上某点的斜率（应变硬化速率）等于的斜率（应变硬化速率）等于该点的真实应力（流变应力，该点的真实应力（流变应力，即屈服后继续塑性变形并随之即屈服后继续塑性变形并随之升高的抗力）时，缩颈产生。升高的抗力）时，缩颈产生。8/25/202455安徽工业大学 材料科学与工程学院抗拉强度抗拉强度n定义：定义：n拉伸试验时试样拉断过程中最大试验力所对应拉伸试验时试样拉断过

43、程中最大试验力所对应的应力。的应力。nb只代表金属材料所能承受的最大拉伸应力，表征金属材料对只代表金属材料所能承受的最大拉伸应力，表征金属材料对最大均匀塑性变形的抗力最大均匀塑性变形的抗力8/25/202456安徽工业大学 材料科学与工程学院n抗拉强度抗拉强度b的实际意义：的实际意义：n(1) 标志标志塑性金属材料的实际承载能力，但这种承载能力仅限于塑性金属材料的实际承载能力，但这种承载能力仅限于光滑试样单向拉伸光滑试样单向拉伸的受载条件，韧性材料的的受载条件，韧性材料的b不能作为设计参数，不能作为设计参数，这是因为这是因为b对应的应变远非实际使用中所要达到的对应的应变远非实际使用中所要达到的

44、n(2) 对于脆性金属材料，一旦拉伸力达到最大值，材料便迅速断对于脆性金属材料，一旦拉伸力达到最大值，材料便迅速断裂，所以裂，所以b是是脆性材料的断裂强度脆性材料的断裂强度，用于产品设计，其许用应力，用于产品设计，其许用应力可以可以b为判据为判据n(3) 抗拉强度的高低由抗拉强度的高低由屈服强度和应变硬化指数屈服强度和应变硬化指数来决定，屈服强来决定，屈服强度一定时，应变硬化指数越大，抗拉强度越高度一定时，应变硬化指数越大，抗拉强度越高n(4) b与布氏硬度与布氏硬度HBW、疲劳极限、疲劳极限-1有一定经验关系有一定经验关系8/25/202457安徽工业大学 材料科学与工程学院六、塑性六、塑性

45、n（一）塑性与塑性指标（一）塑性与塑性指标n塑性定义：塑性定义：n指金属材料断裂前发生塑性变形指金属材料断裂前发生塑性变形（不可逆永久变形）的能力。（不可逆永久变形）的能力。n由由均匀塑性变形和集中塑性变形均匀塑性变形和集中塑性变形两部分构成两部分构成n均匀塑性变形量比集中塑性变形量小得多，一般不超过集中变形量均匀塑性变形量比集中塑性变形量小得多，一般不超过集中变形量的的50%n所以缩颈形成后，塑性变形主要集中于所以缩颈形成后，塑性变形主要集中于试样缩颈试样缩颈附近附近8/25/202458安徽工业大学 材料科学与工程学院塑性指标：塑性指标：n(1) 断后伸长率断后伸长率8/25/202459

46、安徽工业大学 材料科学与工程学院n(2) 断面收缩率断面收缩率n断面收缩率是试样拉断后，缩颈处横截面积的最大缩断面收缩率是试样拉断后，缩颈处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比，用符号减量与原始横截面积的百分比，用符号表示表示8/25/202460安徽工业大学 材料科学与工程学院（二）塑性的意义与影响因素（二）塑性的意义与影响因素n对机件来讲，都要求材料具有一定的塑性，以防止机件偶对机件来讲，都要求材料具有一定的塑性，以防止机件偶然过载时产生突然破坏。然过载时产生突然破坏。n影响因素：影响因素：n1. 溶质元素会降低铁素体的塑性；溶质元素会降低铁素体的塑性；n2. 钢的塑性受碳化物体积比

47、以及形状的影响；钢的塑性受碳化物体积比以及形状的影响；n3. 细化颗粒可使材料的塑性增加。细化颗粒可使材料的塑性增加。8/25/202461安徽工业大学 材料科学与工程学院n韧度是度量材料韧度是度量材料韧性的力学性能指标韧性的力学性能指标，分为，分为静力韧度、静力韧度、冲击韧度和断裂韧度冲击韧度和断裂韧度n韧性是韧性是材料的力学性能材料的力学性能，是指金属材料断裂前吸收塑性，是指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力，或指材料抵抗裂纹扩展的能力变形功和断裂功的能力，或指材料抵抗裂纹扩展的能力n材料在拉伸时单位体积材料断裂前所吸收的功定义为材料在拉伸时单位体积材料断裂前所吸收的功定义为静静力

48、韧度力韧度，它是强度和塑性的综合指标，它是强度和塑性的综合指标n工程上可用近似计算方法，如对于韧性材料，静力韧度工程上可用近似计算方法，如对于韧性材料，静力韧度UT为：为：七、静力韧度七、静力韧度静力韧度对于按照屈服强度设计，而在服役中有可能遇到偶然过载静力韧度对于按照屈服强度设计，而在服役中有可能遇到偶然过载的机件，如链条、起重吊钩等，是必须考虑的重要指标的机件，如链条、起重吊钩等，是必须考虑的重要指标8/25/202462安徽工业大学 材料科学与工程学院第四节第四节 金属的断裂金属的断裂n一、断裂的类型一、断裂的类型n机件三种重要的失效形式：机件三种重要的失效形式：磨损、腐蚀、断裂磨损、腐

49、蚀、断裂n完全断裂完全断裂：在应力作用下，有时还有热和介质的共同：在应力作用下，有时还有热和介质的共同作用，金属材料被分为两个或几个部分作用，金属材料被分为两个或几个部分n不完全断裂不完全断裂：机件内部存在裂纹：机件内部存在裂纹n研究金属材料完全断裂（简称断裂）的宏观、微观特研究金属材料完全断裂（简称断裂）的宏观、微观特征、断裂机理、断裂的力学条件及影响金属断裂的内征、断裂机理、断裂的力学条件及影响金属断裂的内外因素，对于设计工作者和材料工作者进行机件安全外因素，对于设计工作者和材料工作者进行机件安全设计与选材，分析机件断裂失效事故是十分必要的设计与选材，分析机件断裂失效事故是十分必要的n大多

50、数金属材料的断裂过程都包括大多数金属材料的断裂过程都包括裂纹形成与扩展裂纹形成与扩展两个阶段两个阶段8/25/202463安徽工业大学 材料科学与工程学院n一、断裂的类型一、断裂的类型n根据断裂前塑性变化大小分类：根据断裂前塑性变化大小分类：n（一）韧性断裂和脆性断裂（一）韧性断裂和脆性断裂n韧性断裂：指金属断裂前产生明显的宏观塑性变形的韧性断裂：指金属断裂前产生明显的宏观塑性变形的断裂，这种断裂有一个缓慢的撕裂过程，在裂纹扩展断裂，这种断裂有一个缓慢的撕裂过程，在裂纹扩展过程中不断消耗能量。过程中不断消耗能量。n韧性断裂断口特征：韧性断裂断口特征：n韧性断裂的断裂面一般平行于最大切应力并与主

51、应力韧性断裂的断裂面一般平行于最大切应力并与主应力成成45角角n断口呈纤维状、灰暗色断口呈纤维状、灰暗色8/25/202464安徽工业大学 材料科学与工程学院n中、低强度钢的光滑圆柱试中、低强度钢的光滑圆柱试样在室温下的静拉伸断裂是样在室温下的静拉伸断裂是典型的韧性断裂，断口呈典型的韧性断裂，断口呈杯杯锥形锥形n由由纤维区、放射区和剪切唇纤维区、放射区和剪切唇三个区域组成（断口特征三三个区域组成（断口特征三要素）要素）8/25/202465安徽工业大学 材料科学与工程学院8/25/202466安徽工业大学 材料科学与工程学院n脆性断裂：是脆性断裂：是突然发生的断裂突然发生的断裂，断裂前基本不发

52、生塑，断裂前基本不发生塑性变形，没有明显征兆，因而危险性很大性变形，没有明显征兆，因而危险性很大n脆性断裂断口特征：脆性断裂断口特征：n脆性断裂的断裂面一般与正应力垂直脆性断裂的断裂面一般与正应力垂直n断口平齐、光亮，呈放射状或结晶状断口平齐、光亮，呈放射状或结晶状n通常脆性断裂也产生微量塑性变形，一般规定光滑拉通常脆性断裂也产生微量塑性变形，一般规定光滑拉伸试样的断面收缩率伸试样的断面收缩率小于小于5%为脆性断裂为脆性断裂，反之为韧性，反之为韧性断裂断裂n因此，金属材料的韧性和脆性是根据一定条件下的塑因此，金属材料的韧性和脆性是根据一定条件下的塑性变形量来规定的性变形量来规定的8/25/20

53、2467安徽工业大学 材料科学与工程学院按裂纹扩展的途径分类：按裂纹扩展的途径分类：n（二）穿晶断裂与沿晶断裂（二）穿晶断裂与沿晶断裂n多晶金属断裂时，裂纹扩展的路径可能不同，穿多晶金属断裂时，裂纹扩展的路径可能不同，穿晶断裂的裂纹穿过晶体内，而沿晶断裂的裂纹沿晶断裂的裂纹穿过晶体内，而沿晶断裂的裂纹沿晶界扩展。晶界扩展。8/25/202468安徽工业大学 材料科学与工程学院n宏观上看，穿晶断裂可以是韧性断裂（如韧脆转变温宏观上看，穿晶断裂可以是韧性断裂（如韧脆转变温度以上的穿晶断裂），也可以是脆性断裂（如低温下度以上的穿晶断裂），也可以是脆性断裂（如低温下的穿晶解理断裂），而沿晶断裂大多数为

54、脆性断裂的穿晶解理断裂），而沿晶断裂大多数为脆性断裂n沿晶断裂是由晶界上的一薄层连续或不连续脆性第二沿晶断裂是由晶界上的一薄层连续或不连续脆性第二相、夹杂物，破坏了晶界的连续性所造成的，也可能相、夹杂物，破坏了晶界的连续性所造成的，也可能是杂质元素向晶界偏聚引起的是杂质元素向晶界偏聚引起的n应力腐蚀、氢脆、淬火裂纹、磨削裂纹应力腐蚀、氢脆、淬火裂纹、磨削裂纹等都是沿晶断等都是沿晶断裂裂8/25/202469安徽工业大学 材料科学与工程学院n沿晶断裂的断口呈冰糖状沿晶断裂的断口呈冰糖状8/25/202470安徽工业大学 材料科学与工程学院根据断裂机理分类：根据断裂机理分类：n（三）纯剪切断裂与微

55、孔聚集型断裂、解理断裂（三）纯剪切断裂与微孔聚集型断裂、解理断裂n(1) 剪切断裂：剪切断裂：n金属材料在切应力的作用下，沿滑移面分离而造成的滑移金属材料在切应力的作用下，沿滑移面分离而造成的滑移面分离断裂；面分离断裂；n包括包括滑断（纯剪切断裂）和微孔聚集型断裂滑断（纯剪切断裂）和微孔聚集型断裂。n纯金属，尤其是单晶体金属纯金属，尤其是单晶体金属常产生纯剪切断裂常产生纯剪切断裂n微孔聚集型断裂是通过微孔成核、长大聚合而导致材料分微孔聚集型断裂是通过微孔成核、长大聚合而导致材料分离。由于实际材料中常同时形成许多微孔，通过微孔长大离。由于实际材料中常同时形成许多微孔，通过微孔长大互相连接而最终导

56、致断裂，所以常用金属材料一般都产生互相连接而最终导致断裂，所以常用金属材料一般都产生这类性质的断裂这类性质的断裂8/25/202471安徽工业大学 材料科学与工程学院n(2) 解理断裂：解理断裂：n是指金属材料在一定条件下（如低温），当外加正是指金属材料在一定条件下（如低温），当外加正压力达到一定数值后，以极快速率沿一定晶体学平压力达到一定数值后，以极快速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂；面产生的穿晶断裂；n解理面一般是低指数晶面或表面能最低的晶面，由解理面一般是低指数晶面或表面能最低的晶面，由于与大理石的断裂相似，所以称这种晶体学平面为于与大理石的断裂相似，所以称这种晶体学平面为解理面。解理

57、面。8/25/202472安徽工业大学 材料科学与工程学院n解理断裂与脆性断裂的区别：解理断裂与脆性断裂的区别：n一般解理断裂是脆性断裂，但有时在解理断一般解理断裂是脆性断裂，但有时在解理断裂前也有一定的塑性变形，所以解理断裂与裂前也有一定的塑性变形，所以解理断裂与脆性断裂不是同义词脆性断裂不是同义词n解理断裂指解理断裂指断裂机理断裂机理n脆性断裂指脆性断裂指断裂的宏观状态断裂的宏观状态8/25/202473安徽工业大学 材料科学与工程学院根据断裂面的取向分类：根据断裂面的取向分类：n如果断裂面取向垂直于最大正应力，为如果断裂面取向垂直于最大正应力，为正断型正断型断裂断裂；例如解理断裂或塑性变

58、形受较大约束下；例如解理断裂或塑性变形受较大约束下的断裂的断裂n如果断裂面取向与最大切应力方向一致，而与如果断裂面取向与最大切应力方向一致，而与最大正应力方向成最大正应力方向成45度角，为度角，为切断型断裂切断型断裂。例。例如塑性变形不受约束或约束较小情况下的断裂如塑性变形不受约束或约束较小情况下的断裂8/25/202474安徽工业大学 材料科学与工程学院8/25/202475安徽工业大学 材料科学与工程学院8/25/202476安徽工业大学 材料科学与工程学院二、解理断裂二、解理断裂n（一）解理裂纹的形成和扩展（一）解理裂纹的形成和扩展n关于断裂机理的三种理论：关于断裂机理的三种理论：n1.

59、 甄纳甄纳-斯特罗位错塞积理论斯特罗位错塞积理论n2. 柯垂耳位错反应理论柯垂耳位错反应理论n3. 史密斯理论史密斯理论n解理断裂是典型的脆性断裂，而韧性断裂多解理断裂是典型的脆性断裂，而韧性断裂多数是微孔聚集型断裂数是微孔聚集型断裂8/25/202477安徽工业大学 材料科学与工程学院(二二) 解理断裂的微观断口特征解理断裂的微观断口特征1. 解理断裂解理断裂n解理断裂是沿特定界面发生的解理断裂是沿特定界面发生的脆性穿晶断裂脆性穿晶断裂，断，断裂断口是由许多大致相当于晶粒大小的解理面集裂断口是由许多大致相当于晶粒大小的解理面集合而成；合而成；n这种大致以晶粒大小为单位的解理面称为这种大致以晶

60、粒大小为单位的解理面称为解理刻解理刻面面。n在解理刻面内部只从一个解理面发生解理破坏实在解理刻面内部只从一个解理面发生解理破坏实际上是很少的，际上是很少的，n多数情况下，裂纹要跨越若干个相互平等的、而多数情况下，裂纹要跨越若干个相互平等的、而且位于不同高度的解理面，从而在同一刻面内部且位于不同高度的解理面，从而在同一刻面内部出现了出现了解理台阶和河流花样解理台阶和河流花样。8/25/202478安徽工业大学 材料科学与工程学院解理台阶：解理台阶：n是沿两个高度不同的是沿两个高度不同的平行解理面上扩展的平行解理面上扩展的解理裂纹相交形成的。解理裂纹相交形成的。n(1) 通过解理裂纹与通过解理裂纹

61、与螺型位错相交形成，螺型位错相交形成，n(2) 通过二次解理或通过二次解理或撕裂形成。撕裂形成。8/25/202479安徽工业大学 材料科学与工程学院8/25/202480安徽工业大学 材料科学与工程学院n解理断裂的三大微观特征：解理断裂的三大微观特征：n解理台阶、河流花样、舌状花样解理台阶、河流花样、舌状花样8/25/202481安徽工业大学 材料科学与工程学院2. 准解理准解理n在淬火回火钢中，当裂纹在淬火回火钢中，当裂纹在晶粒内部扩展时，难于在晶粒内部扩展时，难于严格的沿一定晶体学平面严格的沿一定晶体学平面扩展，扩展，n断裂路径不再与晶粒位向断裂路径不再与晶粒位向有关，而主要与细小的碳有

62、关，而主要与细小的碳化物质点有关，其微观形化物质点有关，其微观形态，与解理河流相似，但态，与解理河流相似，但又不是真正的解理，所以又不是真正的解理，所以称为准解理。称为准解理。8/25/202482安徽工业大学 材料科学与工程学院准解理与解理的共同点：准解理与解理的共同点：n都是穿晶断裂，有小解理刻面，有台阶或撕裂棱及河都是穿晶断裂，有小解理刻面，有台阶或撕裂棱及河流花样流花样准解理与解理的不同点：准解理与解理的不同点：n准解理小刻面不是晶体学解理面，真正解理裂纹源于准解理小刻面不是晶体学解理面，真正解理裂纹源于晶界，而准解理裂纹则常起源于晶界，而准解理裂纹则常起源于晶内硬质点晶内硬质点，形成

63、从，形成从晶面某点发源的放射状河流花样晶面某点发源的放射状河流花样n准解理不是独立的断裂机理，而是解理断裂的变种准解理不是独立的断裂机理，而是解理断裂的变种8/25/202483安徽工业大学 材料科学与工程学院三、微孔聚集断裂三、微孔聚集断裂n（一）微孔成核及长大（一）微孔成核及长大n微孔聚集断裂过程包括微孔聚集断裂过程包括微孔成核、长大、聚合微孔成核、长大、聚合及断裂及断裂n微孔通过第二相（或夹微孔通过第二相（或夹杂物）质点本身破裂，杂物）质点本身破裂，或第二相（或夹杂物）或第二相（或夹杂物）与基体界面脱离而成核与基体界面脱离而成核8/25/202484安徽工业大学 材料科学与工程学院n如果

64、使微孔在垂直于正应如果使微孔在垂直于正应力的平面上各方向长大倾力的平面上各方向长大倾向相同，则在正应力垂直向相同，则在正应力垂直于微孔的平面上便形成于微孔的平面上便形成等等轴韧窝轴韧窝。n在扭转载荷或受双向不等在扭转载荷或受双向不等拉伸条件下，因切应力作拉伸条件下，因切应力作用形成用形成拉长韧窝拉长韧窝。n如在微孔周围的应力状态如在微孔周围的应力状态为拉、弯联合作用，微孔为拉、弯联合作用，微孔在拉长、长大同时还要被在拉长、长大同时还要被弯曲，形成在两个相配断弯曲，形成在两个相配断口上方向相同的口上方向相同的撕裂韧窝撕裂韧窝。n（二）微孔聚集断裂的微观断口特征（二）微孔聚集断裂的微观断口特征n基

65、本特征：基本特征：圆形或椭圆形韧窝圆形或椭圆形韧窝8/25/202485安徽工业大学 材料科学与工程学院8/25/202486安徽工业大学 材料科学与工程学院四、断裂强度四、断裂强度n（一）理论断裂强度（一）理论断裂强度n在外加正应力作用下，将晶体的两个原子面沿垂在外加正应力作用下，将晶体的两个原子面沿垂直于外力方向拉断所需的应力，就是理论断裂强直于外力方向拉断所需的应力，就是理论断裂强度。度。8/25/202487安徽工业大学 材料科学与工程学院n通常通常s=E/10，实际金属材料的断裂强度仅为理论断裂，实际金属材料的断裂强度仅为理论断裂强度的强度的1/101/10008/25/202488安徽工业大学 材料科学与工程学院第一章第一章 作业作业P371. （1）-（5）、（）、（8）、（）、（10）3.7.108/25/202489安徽工业大学 材料科学与工程学院8/25/202490安徽工业大学 材料科学与工程学院