碳鋼在單向靜拉伸條件下力學(xué)性能研究

1、工程材料單向靜拉伸 力學(xué)性能研究研究課題論文院 系: 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè): 材料科學(xué)與工程 學(xué) 號(hào): 12044111 學(xué)生姓名: 徐澤洋 指導(dǎo)教師: 宋玉強(qiáng) 碳鋼在單向靜拉伸條件下的力學(xué)性能的研究徐澤洋摘要：本文討論了高中低碳鋼在靜拉伸條件下力學(xué)性能的特點(diǎn)，并從微觀上解釋了碳含量不同的鋼的力學(xué)性能不同的原因。關(guān)鍵詞：碳鋼 拉伸 力學(xué)性能The mechanical properties of carbon steel under the condition of ChanXiangJing stretching researchXu Ze-YangAbstract: This articl

2、e discusses the characteristics of the high medium and low carbon steel under the condition of the static tensile mechanical properties, and explains the carbon content of different steel from the microscopic mechanical properties of different reasons.Key Words: Low carbon; Tensile; Mechanical prope

3、rties目錄引言1一、碳含量不同的鋼的拉伸過(guò)程現(xiàn)象及拉伸曲線1（一）拉伸試驗(yàn)的試驗(yàn)原理1（二）低碳鋼2（三）中碳鋼3（四）高碳鋼4二、不同含碳量碳鋼的力學(xué)性能對(duì)比5三、微觀機(jī)理分析7（一）低碳鋼7（二）中碳鋼8（三）高碳鋼9四、拉伸速率對(duì)碳鋼力學(xué)性能的影響10（一）對(duì)屈服極限的影響10（二）對(duì)強(qiáng)度極限的影響10（三）對(duì)延伸率的影響11五、結(jié)論11參考文獻(xiàn)11引言鋼是現(xiàn)代工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的金屬材料之一，形成鋼的主要元素是鐵和碳，故又稱鐵碳合金。含碳量小于211而不含有特意加入合金元素的鐵碳合金稱為碳鋼(非合金鋼)。碳鋼由于具有良好的力學(xué)性能和工藝性能，且冶煉方便，價(jià)格便宜，故在機(jī)械制造、建筑、

4、交通運(yùn)輸及其他各個(gè)工業(yè)部門中得到廣泛的應(yīng)用。16碳是影響碳鋼性能的主要元素。隨碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，鋼的強(qiáng)度、硬度增加，塑性、韌性降低。17一、碳含量不同的鋼的拉伸過(guò)程現(xiàn)象及拉伸曲線（一）拉伸試驗(yàn)的試驗(yàn)原理材料的拉伸試驗(yàn)是在專用的試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行的。為了便于比較分析不同材料的試驗(yàn)結(jié)果，試驗(yàn)時(shí)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)將材料加工成標(biāo)準(zhǔn)圓試件或標(biāo)準(zhǔn)板試件。按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定（GB228-76），對(duì)圓試件，L0/d010或5；對(duì)板試件，L0/S0=13.3或5.65，其中S0為板試件的初始橫截面面積。試件兩端夾持部分的形狀和尺寸應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)機(jī)的夾頭要求確定。1關(guān)于試樣的平行長(zhǎng)度Lc，對(duì)圓形、管形截面試樣應(yīng)不小于L0+d0/2；對(duì)

5、矩形截面試樣，平行長(zhǎng)度應(yīng)不小于L0+1.5S0。仲裁試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)分別不小于L0+2d0，和L0+2S0。試樣又分帶頭和不帶頭試樣。前者用于仲裁試驗(yàn)，只者用于不宜或不經(jīng)機(jī)加工而整拉的棒材。對(duì)經(jīng)機(jī)加工帶頭圓形或矩形試樣，平行部分至頭部的過(guò)渡必須緩和，圓截面試樣過(guò)渡圓弧半r0.75d0，矩形截面試樣過(guò)度半徑r12mm。試樣頭部形狀及尺寸應(yīng)按試樣大小、材料特性、試驗(yàn)?zāi)康囊约霸囼?yàn)機(jī)夾具的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)(常用的有圓柱形、階梯形和螺紋形等)，但必須保證軸向受力。圖-1為夾板式夾頭所用的帶頭圓截面試樣。無(wú)論試樣帶頭或不帶頭，頭部夾持部分的長(zhǎng)度至少應(yīng)為楔形夾具長(zhǎng)度的34。2圖-1夾板式夾頭所用帶頭圓截面試樣Fig.

6、1 Lead the circular cross section sample used plywood type clamp將標(biāo)準(zhǔn)試件安裝在試驗(yàn)機(jī)上開(kāi)動(dòng)機(jī)器緩慢加載，直至將試件拉斷為止。一般試驗(yàn)機(jī)均可將試驗(yàn)過(guò)程中的軸力和對(duì)應(yīng)的伸長(zhǎng)量自動(dòng)繪出曲線，稱為“拉伸曲線”。1（二）低碳鋼以Q235普通碳素結(jié)構(gòu)鋼為例 將低碳鋼標(biāo)準(zhǔn)試件夾裝在拉力試驗(yàn)機(jī)上緩慢加載直至斷裂，加載過(guò)程中自動(dòng)記錄桿件橫截面上的應(yīng)力和桿件軸線方向的應(yīng)變，并繪制關(guān)系圖（如圖-2）。3圖-2 低碳鋼拉伸時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線Fig.2 Stress-strain curve of low carbon steel when tensil

7、ing由低碳鋼的關(guān)系圖，整個(gè)實(shí)驗(yàn)階段可分為四個(gè)階段，即彈性階段、屈服階段、強(qiáng)化階段和頸縮斷裂階段。后三個(gè)階段統(tǒng)稱為塑性階段。下面分析材料在各區(qū)域的力學(xué)性能。（1）彈性階段 OB在該階段，當(dāng)卸去載荷后變形可完全消失，這種變形稱為彈性變形。這一階段稱為彈性階段。在OA段，與為線性關(guān)系。超過(guò)比例極限后，從A點(diǎn)到B點(diǎn)，與之間的關(guān)系不再是直線，但仍是彈性變形。材料出現(xiàn)彈性交形的最高點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力值(即B點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力)稱為彈性極限，以e表示。當(dāng)應(yīng)力大于彈性極限后，如若再卸去載荷，則試樣變形的一部分隨之消失（這部分變形為彈性變形），但還殘留一部分變形不能消失，這種不能消失的變形稱為塑性變形或殘余變形。（2

8、）屈服階段 BD當(dāng)應(yīng)力越過(guò)B點(diǎn)增加到某一數(shù)值時(shí)，應(yīng)變有非常明顯的增加，而應(yīng)力略有下降后作微幅上下波動(dòng)，在曲線上出現(xiàn)近于水平的小鋸齒狀線段?？傮w來(lái)說(shuō)，該區(qū)間應(yīng)力基本保持個(gè)變，而應(yīng)變有顯著增加的現(xiàn)象，材料好像暫時(shí)失去了抵抗變形的能力，這種現(xiàn)象稱為屈服或流動(dòng)，這一階段稱為屈服階段。在屈服階段內(nèi)材料波動(dòng)的最高和最低應(yīng)力分別稱為上屈服極限和下屈服極限。上屈服極限的數(shù)值一般不穩(wěn)定（與試樣形狀、加載速度等因素有關(guān)），而下屈服極限數(shù)值則較穩(wěn)定，更能反映材料的性能。4在此階段內(nèi)可以觀察到的另一個(gè)現(xiàn)象是滑移線。如果試件具有平整的表面并打磨光滑，那么試件在拉伸并進(jìn)入屈服階段時(shí)，其表面將會(huì)心出現(xiàn)與試件軸線呈45的紋路

9、,這是由于材料內(nèi)部晶格相對(duì)滑移所致。這種紋路稱為滑移線，如圖-3。4-5圖-3 滑移線Fig.3 Slip line（3）強(qiáng)化階段 DE過(guò)了屈服階段后，材料又恢復(fù)了抵抗受形的能力，要使試件繼續(xù)伸長(zhǎng)生形必須繼續(xù)增加拉力，這種現(xiàn)象稱為材料的強(qiáng)化，這一階段稱為強(qiáng)化階段。在強(qiáng)化階段試桿的變形主要是塑性變形，可觀察出試樣橫向尺寸明顯縮小。（4）頸縮斷裂階段過(guò)了E點(diǎn)后，在其某一局部區(qū)段內(nèi)橫截而積突然急劇縮小，此即縮頸現(xiàn)象，如圖-4(a)所示。由在縮頸部分橫截面積迅速減小，使試樣繼續(xù)伸長(zhǎng)所需拉力也相應(yīng)減少(載荷讀數(shù)反而降低)，在應(yīng)力-應(yīng)變圖中，用橫截面原始面積算出的應(yīng)力隨之下降，直降落到F點(diǎn)，試樣隨即位斷，

10、如圖-4 (b)所示。4圖-4Fig.4由相關(guān)資料可知，Q235鋼的彈性極限e200MPa，屈服極限s235MPa，強(qiáng)度極限b390MPa，延伸率=25%30%，斷面收縮率=60%。11在材料的整個(gè)變形過(guò)程中，當(dāng)外力超過(guò)屈服強(qiáng)度之后，塑性變形并不是像屈服平臺(tái)那樣連續(xù)流變下去，而需要不斷增加外力才能繼續(xù)進(jìn)行。這表明金后材料有一種阻止繼續(xù)曲性變形的能力，即應(yīng)變硬化性能。塑性應(yīng)變是硬化的原因，而硬化則是塑性應(yīng)受的結(jié)果。應(yīng)變硬化是位錯(cuò)增殖、運(yùn)動(dòng)受阻所致。6（三）中碳鋼中碳鋼的性能取決于含碳量和微觀結(jié)構(gòu)。13現(xiàn)以45號(hào)鋼為例，圖-5是45號(hào)鋼靜態(tài)拉伸曲線。7圖-5 45號(hào)鋼靜態(tài)拉伸曲線Fig.5 The

11、 static tensile curve of 45 steel就45號(hào)鋼而言，其屈服極限s355MPa，強(qiáng)度極限b600MPa，延伸率16%，斷面收縮率40%。15同低碳鋼一樣，中碳鋼在拉伸時(shí)也具有四個(gè)階段，即彈性階段、屈服階段、強(qiáng)化階段和頸縮斷裂階段。中碳鋼熱加工及切削性能良好，焊接性能較差。強(qiáng)度、硬度比低碳鋼高，而塑性和韌性低于低碳鋼?？刹唤?jīng)熱處理，直接使用熱軋材、冷拉材，亦可經(jīng)熱處理后使用。淬火、回火后的中碳鋼具有良好的綜合力學(xué)性能。能夠達(dá)到的最高硬度約為HRC55(HB538)，b為6001100MPa。所以在中等強(qiáng)度水平的各種用途中，中碳鋼得到最廣泛的應(yīng)用，除作為建筑材料外，還大

12、量用于制造各種機(jī)械零件。高強(qiáng)度中碳調(diào)質(zhì)鋼，具有一定的塑性、韌性和強(qiáng)度，切削性良好，調(diào)質(zhì)處理后有很好的綜合力學(xué)性能，淬透性較差，容易產(chǎn)生裂紋，焊接性能不高，焊接之前需要很好預(yù)熱，焊后需要熱處理。中碳鋼主要用于制造較高強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)零件，如空氣壓縮機(jī)、泵的活塞，蒸汽透平機(jī)的葉輪，重型機(jī)械的軸、蝸桿、齒輪等等，表面耐磨的零件，曲軸、機(jī)床主軸、滾筒、鉗工工具等等。8（四）高碳鋼以T12鋼為例，圖-6是T12鋼的靜態(tài)拉伸曲線。9圖-6 T12鋼的靜態(tài)拉伸曲線Fig.6 The static tensile curve of T12 steel由拉伸曲線可知，高碳鋼在拉伸時(shí)沒(méi)有屈服、強(qiáng)化和頸縮階段，其最大載荷

13、即為斷裂載荷。由此可知，高碳鋼的冷塑性較差，不適宜冷鍛加工。高碳鋼在經(jīng)適當(dāng)熱處理或冷拔硬化后，具有高的強(qiáng)度和硬度、高的彈性極限和疲勞極限(尤其是缺口疲勞極限)，切削性能尚可，但焊接性能和冷塑性變形能力差。由于含碳量高，水淬時(shí)容易產(chǎn)生裂紋，所以多采用雙液淬火(水淬+油冷)，小截面零件多采用油淬。這類鋼一般在淬火后經(jīng)中溫回火或正火或在表面淬火狀態(tài)下使用。主要用于制造彈簧和耐磨零件。 碳素工具鋼是基本上不加入合金化元素的高碳鋼，也是工具鋼中成本較低、冷熱加工性良好、使用范圍較廣的鋼種。其碳含量在0.65一1.35%，是專門用于制作工具的鋼。高碳鋼的硬度、強(qiáng)度主要取決于鋼中固溶的碳量，并隨固溶碳量的增

14、加而提高。固溶碳量超過(guò)0.6%時(shí)， 淬火后硬度不再增加，只是過(guò)剩的碳化物數(shù)量增多，鋼的耐磨性略有增加，而塑性、韌性和彈性有所降低。為此，常根據(jù)使用條件和對(duì)鋼的強(qiáng)度、韌性匹配來(lái)選用不同的鋼號(hào)。例如，制造受力不大的彈簧或簧式零件，可選擇較低碳量的65鋼。一般高碳鋼可用電爐、平爐、氧氣轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)。要求質(zhì)量較高或特殊質(zhì)量時(shí)可采用電爐冶煉加真空自耗或電渣重熔。冶熔時(shí)，嚴(yán)格控制化學(xué)成分，特別是硫和磷的含量。為減少偏析，提高等向性能，鋼錠可進(jìn)行高溫?cái)U(kuò) 散退火(對(duì)工具鋼尤為重要)。熱加工時(shí)，過(guò)共析鋼的停鍛(軋)溫度要求低(約800)，鍛軋成材后應(yīng)避免粗大網(wǎng)狀碳化物的析出，在700以下應(yīng)注意緩冷，以防熱應(yīng)力造成裂

15、紋。熱處理或熱加工過(guò)程中要防止表面脫碳(對(duì)彈簧鋼尤為重要)。熱加工時(shí)要有足夠的壓縮比，以保證鋼的質(zhì)量和使用性能。14二、不同含碳量碳鋼的力學(xué)性能對(duì)比由于上文所述的Q235鋼屬于普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，45號(hào)鋼屬于優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，而T12鋼屬于工具鋼，嚴(yán)謹(jǐn)起見(jiàn)，在這里以優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼為例，給出含碳量不同的碳鋼的力學(xué)性能指標(biāo)。18由此表可見(jiàn)，隨著碳含量的增加，鋼的屈服極限s和強(qiáng)度極限b越來(lái)越高，延伸率和斷面收縮率越來(lái)越低。故而我們可以認(rèn)為，當(dāng)隨著碳含量的增加，鋼的強(qiáng)度越來(lái)越高，而冷塑性越來(lái)越差。序號(hào)牌號(hào)試樣毛坯尺寸mm推薦熱處理.C力學(xué)性能鋼材交貨狀態(tài)硬度HBSlO3000不大于正火淬火回火bMPasMP

16、a5%Aku2J不小于未熱處理鋼退火鋼108259303251953360131210259303352053l6013731525920375225275514342025910410245255515652525900870600450275235071170630258808606004902952150631797352587085060053031520455519784025860840600570335194547217187945258508406006003551640392291971050258308306006303751440312412071155258208206

17、006453801335255217126025810675400123525522913652581069541010302552291470257907154209302692291575試樣82048010808807302852411680試樣82048010809306302852411785試樣8204801130980630302255注：1對(duì)于直徑或厚度小于25 mm的鋼材，熱處理是在與成品截面尺寸相同的試樣毛坯上進(jìn)行。2表中所列正火推薦保溫時(shí)間不少于30 min.空冷；淬火推薦保溫時(shí)間不少于30 min，75、80和85鋼油冷.其余鋼水冷；回火推薦保溫時(shí)間不少于1 h。三、微

18、觀機(jī)理分析應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致材料的微觀結(jié)構(gòu)的變化。12當(dāng)材料的化學(xué)成分一定時(shí), 其性能便由組織決定。退火后，低、中、高碳鋼的顯微組織分別為較多的鐵素體+層片狀珠光體、鐵素體+層片狀珠光體、少量滲碳體+層片狀珠光體。退火鋼中的鐵素體是體心立方結(jié)構(gòu)， 屬軟而韌的相； 滲碳體是復(fù)雜結(jié)構(gòu)，屬硬而脆的相。（一）低碳鋼對(duì)低碳鋼逐漸加載后可觀察到低碳鋼中裂紋的萌生、擴(kuò)展和斷裂的過(guò)程。（圖-7）圖-7 逐漸加載后低碳鋼中裂紋的萌生、擴(kuò)展和斷裂Fig.7 The initiation and propagation of the crack and the fracture behavior in low carbon

19、 steel under the test loading圖-8為對(duì)低碳鋼逐漸加載后的高倍跟蹤觀察的二次電子像。由圖可見(jiàn)，加載后,鐵素體中首先產(chǎn)生滑移； 隨著載荷的增加, 鐵素體中發(fā)生交滑移；當(dāng)載荷達(dá)到足夠大時(shí), 鐵素體中開(kāi)始出現(xiàn)裂紋；隨后, 裂紋在鐵素體中擴(kuò)展, 最后斷裂。圖-8 逐漸加載后低碳鋼中裂紋萌生、擴(kuò)展的高倍像Fig.8 The high magnifying images of the initiation and propagation of the crackin the low carbon steel under the test loading低碳鋼試樣加載后,，在外力

20、的作用下，體心立方結(jié)構(gòu)的鐵素體中的位錯(cuò)源開(kāi)動(dòng)并開(kāi)始滑移， 接著產(chǎn)生交滑移；隨著外力不斷增加，位錯(cuò)在不同的滑移面上運(yùn)動(dòng)堆積，鐵素體中因幾個(gè)滑移面上的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)形成微孔；在更大的外力作用下，其它滑移面上的位錯(cuò)朝微孔運(yùn)動(dòng)并使其長(zhǎng)大；微孔長(zhǎng)大的同時(shí)，幾個(gè)相鄰微孔之間的鐵素體的橫截面積不斷縮小，以塑性變形方式產(chǎn)生縮頸進(jìn)而斷開(kāi)，這樣微孔連接形成裂紋。當(dāng)載荷達(dá)到一定程度時(shí)，鐵素體中裂紋尖端應(yīng)力增加，裂紋向前擴(kuò)展，直至斷裂。因此，在低碳鋼中，材料的力學(xué)性能主要取決于鐵素體的晶粒大小，珠光體團(tuán)的大小和分布對(duì)材料的力學(xué)性能也有一定的影響。鐵素體的晶粒越小， 珠光體團(tuán)越小，分布越彌散, 鋼的強(qiáng)度、塑性越好。（二）中碳

21、鋼圖-9為中碳鋼逐漸加載后的高倍跟蹤觀察二次電子像。由圖可見(jiàn),試樣加載后裂紋首先在試樣的邊緣半圓弧處萌生,隨著載荷的增加,鐵素體中產(chǎn)生滑移,然后裂紋在鐵素體中擴(kuò)展至珠光體團(tuán)后,沿珠光體團(tuán)界逐漸擴(kuò)展,直至斷裂。圖-9 逐漸加載后2 號(hào)試樣中裂紋的萌生、擴(kuò)展的高倍像Fig.9 The high magnifying images of the initiationand the propagation of the crack of the medium carbon steelunder the test loading中碳鋼在載荷作用下，首先在較軟的鐵素體中發(fā)生位錯(cuò)的滑移，滑移的位錯(cuò)在鐵素體與

22、珠光體團(tuán)的相界受阻，當(dāng)這些受阻塞積在相界的位錯(cuò)足夠多時(shí)同樣會(huì)使裂紋在相界產(chǎn)生；增加載荷，裂紋沿相界擴(kuò)展；擴(kuò)展至鐵素體中時(shí)，較軟的鐵素體會(huì)使應(yīng)力松弛，需要進(jìn)一步加載，裂紋才能繼續(xù)擴(kuò)展直至斷裂。因此，中碳鋼的強(qiáng)度、硬度主要取決于珠光體團(tuán)的直徑，而鐵素體的大小、分布對(duì)材料的力學(xué)性能亦有一定的影響。較小又彌散分布的珠光體、鐵素體同樣會(huì)使鐵素體中的位錯(cuò)不易滑移，同時(shí)，鐵素體越小，在珠光體團(tuán)前塞積的位錯(cuò)越少，鐵素體與珠光體相界的正應(yīng)力越小，裂紋越不容易產(chǎn)生，必須提高外加作用力才能使更多的位錯(cuò)滑移，使更多的位錯(cuò)塞積在珠光體團(tuán)前，造成足夠的正應(yīng)力才能使裂紋產(chǎn)生。（三）高碳鋼對(duì)高碳鋼逐漸加載后觀察到其中裂紋的萌

23、生、擴(kuò)展和斷裂的過(guò)程(見(jiàn)圖-10)。由圖-10可見(jiàn), 試樣加載后裂紋首先在試樣的邊緣半圓弧處萌生, 隨著載荷的增加, 裂紋逐漸擴(kuò)展直至斷裂。圖-11為對(duì)高碳鋼逐漸加載后的高倍二次電子像。由圖-11可見(jiàn),加載后珠光體中的部分滲碳體先被拉斷,隨著載荷的增加,很多滲碳體斷裂并連接在一起形成裂紋,隨著載荷的繼續(xù)增加, 裂紋擴(kuò)展直至斷裂。圖-10 逐漸加載后高碳鋼中裂紋的萌生、擴(kuò)展的高倍像Fig.10 The high magnifying images of the initiation and propagation of the crackin the high carbon steel unde

24、r the test loading圖-11 加載后高碳鋼的高倍像Fig.11 The high magnifying images of the high carbon steel under the test loading在高碳鋼的顯微組織中，片狀珠光體由鐵素體和滲碳體組成。試樣加載后，在外力的作用下， 位于鐵素體中的位錯(cuò)源開(kāi)動(dòng)；外力增加，位錯(cuò)發(fā)生滑移，由于受到滲碳體的阻礙，滑移的位錯(cuò)在滲碳體片前塞積；很多塞積的位錯(cuò)在滲碳體片中造成正應(yīng)力，使?jié)B碳體斷裂。當(dāng)每一片滲碳體都發(fā)生斷裂并連接在一起，這時(shí)便體現(xiàn)為宏觀的整體斷裂。珠光體片層間距減小，鐵素體和滲碳體變薄，相界面增多，鐵素體中的位錯(cuò)不易

25、滑移，同時(shí)，片層越薄，在滲碳體前塞積的位錯(cuò)越少，滲碳體中的正應(yīng)力越小，滲碳體越不容易斷裂，必須提高外加作用力才能使更多的位錯(cuò)滑移，使更多的位錯(cuò)塞積在滲碳體前，造成足夠的正應(yīng)力才能使?jié)B碳體斷裂。因此，高碳鋼的強(qiáng)度和硬度主要取決于珠光體的片間距以及滲碳體的大小和分布。10四、拉伸速率對(duì)碳鋼力學(xué)性能的影響有文獻(xiàn)表明19，拉伸速率對(duì)碳鋼的力學(xué)性能是有影響的。（以A3鋼為例）（一）對(duì)屈服極限的影響如圖-12所示，加載速度對(duì)低碳鋼拉伸試件的屈服極限結(jié)果有影響，加載速度由2mm/min到8mm/min逐漸增大時(shí)，低碳鋼拉伸試件的屈服極限也明顯增大，加載速度由8mm/min到10mm/min逐漸增大時(shí)，低碳鋼

26、拉伸試件的屈服極限相同300Mpa，低碳鋼拉伸試件的屈服極限較穩(wěn)定。圖-12 加載速率對(duì)屈服極限的影響Fig.12 The influence of loading rate on yield limit（二）對(duì)強(qiáng)度極限的影響如圖-13所示，加載速度的變化對(duì)低碳鋼拉伸試件強(qiáng)度極限的結(jié)果影響顯著，加載速度從2mm/min到4mm/min試件強(qiáng)度極限增大，加載速度從4mm/min到6mm/min試件強(qiáng)度極限相同，表明此階段試件的強(qiáng)度極限較穩(wěn)定，加載速度從6mm/min到8mm/min時(shí)試件強(qiáng)度極限減小，不穩(wěn)定。加載速度從8mm/min到10mm/min時(shí)試件強(qiáng)度極限大致相同，穩(wěn)定。圖-13 加載速

27、率對(duì)強(qiáng)度極限的影響Fig.13 The influence of loading rate on ultimate strength（三）對(duì)延伸率的影響從圖-14中可以看出，低碳鋼試件延伸率不穩(wěn)定，加載速度由2mm/min到4mm/min時(shí)低碳鋼試件延伸率增加，加載速度由4mm/min到8mm/min時(shí)低碳鋼試件延伸率減小，加載速度由8mm/min到10mm/min時(shí)低碳鋼試件延伸率增大，變化顯著。圖-14 加載速率對(duì)延伸率的影響Fig.14 The influence of loading rate on the elongation五、結(jié)論隨著鋼中碳含量的增加，材料的冷塑性降低，強(qiáng)度增加。

28、低碳鋼具有良好的冷塑性。在低碳鋼中, 材料的力學(xué)性能主要取決于鐵素體的晶粒大小, 珠光體團(tuán)的大小和分布對(duì)材料的力學(xué)性能亦有一定的影響。鐵素體的晶粒越小, 珠光體團(tuán)越小、分布越彌散, 鋼的強(qiáng)度和塑性越好。中碳鋼的冷塑性低于低碳鋼，但硬度要比低碳鋼高。中碳鋼的強(qiáng)度和硬度主要取決于珠光體團(tuán)的直徑和鐵素體的大小及分布。較小又彌散分布的珠光體和鐵素體會(huì)使中碳鋼的強(qiáng)度和硬度提高。高碳鋼的硬度高，冷塑性差。高碳鋼的強(qiáng)度和硬度主要取決于珠光體的片間距以及滲碳體的大小和分布,珠光體片層間距減小,鐵素體和滲碳體變薄,相界面增多,高碳鋼的強(qiáng)度和硬度提高。拉伸速率是影響碳鋼力學(xué)性能的重要因素，在不同的拉伸速率下，碳鋼

29、表現(xiàn)出的力學(xué)性能不盡相同。參考文獻(xiàn)1侯密山，胡玉林. 工程力學(xué)（）材料力學(xué)M. 東營(yíng)：中國(guó)石油大學(xué)出版社，2004.2杜云海. 材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)M. 鄭州：鄭州大學(xué)出版社，2012.3胡益平. 材料力學(xué)M. 武漢：武漢大學(xué)出版社，2013.4原方. 材料力學(xué)M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.5秦世倫. 材料力學(xué)M. 成都：四川大學(xué)出版社，2011.6束德林. 工程材料力學(xué)性能M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20047俞新宇. 中碳鋼接觸形式對(duì)微動(dòng)疲勞的影響研究D. 浙江工業(yè)大學(xué),2011.8中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)，李春勝，黃德斌. 金屬材料手冊(cè)M. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.9四川五局金屬材料機(jī)械性能試驗(yàn)編寫(xiě)組. 金屬材料機(jī)械性能試驗(yàn)M. 北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1983.10 黃海波，李凡. 高中低碳鋼力學(xué)性能的微觀揭示J. 理化檢驗(yàn)(物理分冊(cè)),2006,01:15-18. Huang Haibo,Li Fan. High Medium and Low Carbon Steel Mechanical Properties of Micro RevealedJ. Physical and Chemical Inspection(Physical Volume), 2006,01:15-18.11 許本安，李秀治. 材料力學(xué)M. 上海：上海交通大學(xué)出版社，1