金屬和陶瓷力學性能

1、關(guān)于金屬和陶瓷的力學性能第一張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月8.1 金屬中的應(yīng)力和應(yīng)變 機械零件在工作中要承受外力或負載的作用，例如用鋁合金制成的飛機機翼，用陶瓷制成的航天飛機防護瓦等。這些零件在工作中引起的任何變形都不能超過允許量，更不應(yīng)發(fā)生斷裂。力學性能反映了材料對外力作用的響應(yīng)，重要的力學性能有強度、硬度，延性和韌性等。 力學性能可以通過專門設(shè)計的試驗設(shè)備來測定，試驗時要考慮到外力的性質(zhì)和持續(xù)時間，以及環(huán)境條件等。負荷可以是拉仲、壓縮或切變性質(zhì)的。其大小可以不隨時間變化;也可以由零以一定的速率增加，直到斷裂;還可以局期地變化。負荷作用的時間可以只有幾分之一秒，也可以延續(xù)數(shù)年之久

2、。試驗溫度也是一個重要因素。第二張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月1、軸向拉伸時的應(yīng)力與應(yīng)變：2、應(yīng)力與應(yīng)變之間的關(guān)系（在彈性范圍內(nèi)）圖8.1金屬棒在單軸拉伸外力F作用下的伸長應(yīng)力：8.1 金屬中的應(yīng)力和應(yīng)變單位:兆帕(MPa)應(yīng)變:第三張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月3、剪切變形時的應(yīng)力與應(yīng)變：4、應(yīng)力與應(yīng)變之間的關(guān)系（在彈性范圍內(nèi)）對于純彈性切變，切應(yīng)力與切應(yīng)變的關(guān)系為：8.1 金屬中的應(yīng)力和應(yīng)變第四張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月8.2 拉伸試驗和應(yīng)力-應(yīng)變圖 拉伸試驗可用來測定金屬材料的力學性能。在拉伸試驗中，試樣在比較短的時間內(nèi)，以恒定的速率受到拉伸直至斷

3、裂。直徑為10 mm的圓試樣, 長度50mm負荷-伸長曲線可以轉(zhuǎn)換為應(yīng)力-應(yīng)變曲線, 又稱應(yīng)力-應(yīng)變圖第五張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月拉伸試驗可獲得的力學性能指標：1、彈性模量：2、規(guī)定非比例伸長應(yīng)力：是金屬材料有明顯塑性變形時的強度3、抗拉強度：4、斷后伸長率：5、截面收縮率：第六張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月8.3 金屬單晶體的塑性變形單晶體的塑性變形的基本方式有兩種： 滑移、孿生。金屬常以滑移方式發(fā)生塑性變形。1. 滑移 任何晶面上都可分解為正應(yīng)力和切應(yīng)力。正應(yīng)力只能引起晶格的彈性變形及將晶粒拉斷。只有在切應(yīng)力的作用下金屬晶體的晶格在發(fā)生彈性扭曲后進一步造成滑移

4、而產(chǎn)生塑性變形。外力在晶面上的分解切應(yīng)力作用下的變形鋅單晶的拉伸照片第七張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 滑移是晶體在切應(yīng)力的作用下, 晶體的一部分相對于另一部分沿一定的晶面(滑移面)和晶向發(fā)生滑動位移的現(xiàn)象。8.3 金屬單晶體的塑性變形第八張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月滑移變形的特點 ： 滑移常沿晶體中原子密度最大的晶面和晶向發(fā)生。因為原子密度最大的晶面和晶向之間原子間距最大，結(jié)合力最弱，產(chǎn)生滑移所需切應(yīng)力最小。 滑移只能在切應(yīng)力的作用下發(fā)生。產(chǎn)生滑移的最小切應(yīng)力-臨界切應(yīng)力. 沿其發(fā)生滑移的晶面和晶向分別叫做滑移面和滑移方向。通常是晶體中的密排面和密排方向。 晶面間距

5、示意圖8.3 金屬單晶體的塑性變形第九張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月一個滑移面和其上的一個滑移方向構(gòu)成一個滑移系。(以下以體心立方晶格為例)8.3 金屬單晶體的塑性變形第十張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第十一張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月滑移系越多，金屬發(fā)生滑移的可能性越大，塑性也越好，其中滑移方向?qū)λ苄缘呢暙I比滑移面更大。因而金屬的塑性，面心立方晶格好于體心立方晶格, 體心立方晶格好于密排六方晶格。面心立方密排六方第十二張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月滑移時，晶體兩部分的相對位移量是原子間距的整數(shù)倍.滑移的結(jié)果在晶體表面形成臺階，稱滑移線，若干條

6、滑移線組成一個滑移帶。（在光學顯微鏡下無法分辨出滑移帶內(nèi)滑移臺階，因此，滑移帶也常常稱為滑移線）從滑移帶的結(jié)構(gòu)可知，金屬即使進行了大量的塑性變形，這些變形也只是集中在一小部分的滑移面，許多潛在的滑移面上并沒有進行滑移，大多數(shù)原子對于其鄰居來講并移動。第十三張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 滑移的同時伴隨著晶體的轉(zhuǎn)動如圖所示：當外力作用于單晶體試樣時，它在某些相鄰層晶面上所分解的切應(yīng)力使晶體發(fā)生滑移，而正應(yīng)力則組成一力偶，使晶體在滑移的同時向外力方向發(fā)生轉(zhuǎn)動。外力在晶面上的分解切應(yīng)力作用下的變形鋅單晶的拉伸照片把滑移看作是晶體的一部分相對于另一部分的剛性滑移是不對的，大量研究表明：滑移

7、是通過滑移面上位錯的運動來實現(xiàn)的。(P188)滑移的機理：第十四張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月晶體通過位錯運動產(chǎn)生滑移時，并不需要整個晶體的上半部分原子相對于下半部分原子一起位移,而只有少數(shù)原子產(chǎn)生滑移，因而所需臨界切應(yīng)力小刃形位錯在切應(yīng)力作用下在滑移面上的運動第十五張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月2、孿生：孿生是指晶體的一部分沿一定晶面和晶向相對于另一部分所發(fā)生的切變。發(fā)生切變的部分稱孿生帶或?qū)\晶，沿其發(fā)生孿生的晶面稱孿生面。孿生的結(jié)果:使孿生面兩側(cè)的原子排列呈鏡面對稱。 第十六張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月孿生使晶格位向發(fā)生改變；所需切應(yīng)力比滑移大得多,

8、變形速度極快, 接近聲速;孿生時相鄰原子面的相對位移量小于一個原子間距.金屬表面的基本差別：滑移產(chǎn)生一系列臺階，而孿生則產(chǎn)生一個小的、范圍確定的變形區(qū).密排六方晶格金屬滑移系少，常以孿生方式變形。體心立方晶格金屬只有在低溫或沖擊作用下才發(fā)生孿生變形。面心立方晶格金屬，一般不發(fā)生孿生變形，但常發(fā)現(xiàn)有孿晶存在，這是由于相變過程中原子重新排列時發(fā)生錯排而產(chǎn)生的，稱退火孿晶。孿生與滑移相比：第十七張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第十八張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月8.4 金屬多晶體的塑性變形1. 晶界及晶粒位向差的影響：(1)晶界的影響：當位錯運動到晶界附近時，受到晶界的阻礙而堆

9、積起來,稱位錯的塞積。要使變形繼續(xù)進行, 則必須增加外力, 從而使金屬的變形抗力提高。第十九張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月多晶粒構(gòu)成的試樣的拉伸試驗的竹節(jié)現(xiàn)象第二十一張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月（2）晶粒位向的影響由于各相鄰晶粒位向不同，當一個晶粒發(fā)生塑性變形時，必然會受到它周圍不同晶格位向晶粒的約束和障礙，各晶粒必須相互協(xié)調(diào)，相互適應(yīng)，才能發(fā)生變形。由于晶粒間的這種相互約束，使得多晶體金屬的塑性變形抗力總是高于單晶體。 多晶體中首先發(fā)生滑移的是滑移系與外力夾角等于或接近于45的晶粒（切應(yīng)力最大）。第二十二張，PPT共六

10、十四頁，創(chuàng)作于2022年6月當塞積位錯前端的應(yīng)力達到一定程度，加上滑移時晶粒的轉(zhuǎn)動，促使另一批晶粒開始滑移變形，從而使滑移由一批晶粒傳遞到另一批晶粒，從少量晶粒開始逐步擴大到大量晶粒，從不均勻變形逐步發(fā)展到比較均勻變形。當有大量晶粒發(fā)生滑移后，金屬便顯示出明顯的塑性變形。 第二十三張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月3. 晶粒大小對金屬力學性能的影響金屬的晶粒越細，其強度和硬度越高。因為金屬晶粒越細，晶界總面積越大，位錯障礙越多；需要協(xié)調(diào)的具有不同位向的晶粒越多，使金屬塑性變形的抗力越高。晶粒大小與金屬強度關(guān)系第二十四張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月金屬的晶粒越細，其塑性和韌性

11、也越高。因為晶粒越細，單位體積內(nèi)晶粒數(shù)目越多，參與變形的晶粒數(shù)目也越多，變形越均勻，而不致造成應(yīng)力集中，引起裂紋的過早產(chǎn)生和發(fā)展，因此在斷裂前可發(fā)生較大的塑性變形，金屬在斷裂前消耗的功也大，因而其韌性也比較好。通過細化晶粒來同時提高金屬的強度、硬度、塑性和韌性的方法稱細晶強化。第二十五張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月塑性變形對組織和性能的影響1、塑性變形對組織結(jié)構(gòu)的影響 金屬發(fā)生塑性變形時，不僅外形發(fā)生變化，而且其內(nèi)部的晶粒也相應(yīng)地被拉長或壓扁。當變形量很大時，晶粒將被拉長為纖維狀，晶界變得模糊不清。塑性變形還使晶粒破碎為亞晶粒。第二十六張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月工業(yè)

12、純鐵在塑性變形前后的組織變化5%冷變形純鋁中的位錯網(wǎng)(a) 正火態(tài)(c) 變形80%(b) 變形40%第二十七張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月由于晶粒的轉(zhuǎn)動，當塑性變形達到一定程度時，會使絕大部分晶粒的位向與變形方向趨于一致，這種現(xiàn)象稱織構(gòu)或擇優(yōu)取向。形變織構(gòu)使金屬呈現(xiàn)各向異性，在深沖零件時，易產(chǎn)生“制耳”現(xiàn)象，使零件邊緣不齊，厚薄不勻。但織構(gòu)可提高硅鋼片的導(dǎo)磁率。板織構(gòu)絲織構(gòu)形變織構(gòu)示意圖各向異性導(dǎo)致的銅板 “制耳”有無第二十八張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月2、加工硬化隨冷塑性變形量增加，金屬的強度、硬度提高，塑性、韌性下降的現(xiàn)象稱加工硬化。冷塑性變形量，%屈服強度，M

13、Pa1040鋼(0.4%C)黃銅銅冷塑性變形量，%伸長率，%1040鋼(0.4%C)黃銅銅第二十九張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月產(chǎn)生加工硬化的原因：（分析）1、隨變形量增加，位錯密度增加，由于位錯之間的交互作用(堆積、纏結(jié))，使變形抗力增加。2. 隨變形量增加，亞結(jié)構(gòu)細化。3. 隨變形量增加, 空位密度增加。加工硬化的結(jié)果:給金屬的進一步加工帶來困難。解決的辦法：在加工過程中安排一些中間退火工序，通過加熱消除其加工硬化現(xiàn)象，以恢復(fù)它進一步變形的能力。第三十張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月加工硬化使金屬材料的塑性韌性下降，強度、硬度增加，是強化金屬的重要手段之一，對于不能熱

14、處理強化的純金屬和合金尤為重要。例如:（1）冷拉高強度鋼絲、冷卷彈簧等主要是利用冷加工變形來提高它們的強度和彈性極限。（2）坦克和拖拉機的履帶、破碎機的額板、鐵路的道岔等都是利用加工硬化來提高它們的硬度及耐磨性。 加工硬化不僅使材料的機械性能發(fā)生顯著變化，而且物理、化學性能也會發(fā)生顯著變化，如電阻率增加、耐腐蝕性降低等，所有這些在設(shè)計和制造各種金屬零件或制品時應(yīng)予以充分考慮。第三十一張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月8.5 冷變形金屬的回復(fù)和再結(jié)晶（1）冷變形金屬在加熱時的組織和性能變化： 金屬經(jīng)冷變形后,外力所做的功有10%轉(zhuǎn)化為內(nèi)應(yīng)力殘留于金屬中,使材料的內(nèi)能增加，處于高能量狀態(tài)的

15、冷變形金屬組織處于不穩(wěn)定狀態(tài), 有自發(fā)恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)的傾向。固一旦對金屬加熱，可使原子擴散能力增加，便必然會發(fā)生一系列組織和性能的變化，隨著加熱溫度的不同，大致可以分為三個階段：回復(fù)、再結(jié)晶和晶粒長大。 加熱溫度 黃銅第三十二張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月回復(fù)：回復(fù)是指在加熱溫度較低時，由于金屬中的點缺陷及位錯近距離遷移而引起的晶內(nèi)某些變化。如空位與其他缺陷合并、同一滑移面上的異號位錯相遇合并而使缺陷數(shù)量減少等，使材料處于一種低能狀態(tài)。由于位錯運動使其由冷塑性變形時的無序狀態(tài)變?yōu)榇怪狈植?，形成亞晶界，亞晶界的形成使一個變形晶粒內(nèi)部產(chǎn)生許多亞晶粒，這一過程稱多邊形化。第三十三張，PP

16、T共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月在回復(fù)階段，金屬組織變化不明顯，其強度、硬度略有下降，塑性略有提高，但內(nèi)應(yīng)力、電阻率等顯著下降。工業(yè)上，常利用回復(fù)現(xiàn)象將冷變形金屬低溫加熱，既穩(wěn)定組織又保留加工硬化，這種熱處理方法稱去應(yīng)力退火。第三十四張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月再結(jié)晶：當變形金屬被加熱到較高溫度時，由于原子活動能力增大，晶粒的形狀開始發(fā)生變化，由破碎拉長的晶粒變?yōu)橥暾牡容S晶粒。這種冷變形組織在加熱時重新徹底改組的過程稱再結(jié)晶。鐵素體變形80%670加熱650加熱第三十五張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月由于再結(jié)晶后組織的復(fù)原，因而金屬的強度、硬度下降，塑性、韌性提高，

17、加工硬化消失。冷變形黃銅組織性能隨溫度的變化 冷變形(變形量為38%)黃銅580C保溫15分后的的再結(jié)晶組織第三十六張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月總結(jié)： 再結(jié)晶過程也是通過成核、長大過程來實現(xiàn)的。當變形金屬被加熱到一定溫度時，原子的活動能力教強，會在變形晶粒的晶界或晶粒內(nèi)部的亞晶界處以不同于一般結(jié)晶的特殊成核方式產(chǎn)生新晶核，隨著原子的擴散移動，新晶核的邊界不斷向變形的原晶粒中推進，使新晶核不斷消耗變形晶粒而長大。最終是一批新的等軸晶粒取代了原先變形的晶粒，完成了一次新的結(jié)晶過程。 但是，它沒有發(fā)生晶格類型的變化，只是晶體形態(tài)和大小的變化。也可以說，只有顯微組織變化而沒有晶格結(jié)構(gòu)，故

18、稱為再結(jié)晶。結(jié)論： 再結(jié)晶也是成核、長大過程，但不是相變過程，再結(jié)晶前后新舊晶粒的晶格類型和成分完全相同。第三十七張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月黃銅再結(jié)晶后晶粒的長大580C保溫8秒后的組織580C保溫15分后的組織700C保溫10分后的組織再結(jié)晶后的晶粒長大：再結(jié)晶完成后，若繼續(xù)升高加熱溫度或延長保溫時間，將發(fā)生晶粒長大，這是一個自發(fā)的過程。第三十八張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月晶粒的長大是通過晶界遷移進行的，是大晶粒吞并小晶粒的過程。晶粒粗大會使金屬的強度，尤其是塑性和韌性降低 。原子穿過晶界擴散晶界遷移方向第三十九張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月黃銅再結(jié)

19、晶和晶粒長大各個階段的金相照片冷變形量為38的組織580C保溫3秒后的組織580C保溫4秒后的組織580C保溫8秒后的組織580C保溫15分后的組織700C保溫10分后的組織第四十張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月（2）再結(jié)晶溫度再結(jié)晶不是一個恒溫過程，它是隨著溫度的升高而大致從某一溫度開始進行的過程，發(fā)生再結(jié)晶的最低溫度稱再結(jié)晶溫度。（沒有經(jīng)過冷加工變形的金屬在加熱時是不會發(fā)生再結(jié)晶的）580C保溫3秒后的組織580C保溫4秒后的組織580C保溫8秒后的組織冷變形(變形量為38%)黃銅的再結(jié)晶第四十一張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月8.6 金屬的斷裂 金屬在應(yīng)力的作用下分為

20、兩部分的現(xiàn)象稱為斷裂。一般可分為延性斷裂和脆性斷裂兩類，也可二者兼有。 1. 延性斷裂圓形截面拉伸試樣的延性斷裂：應(yīng)力超過其抗拉強度-斷裂延性斷裂可以分為三個階段:試樣形成縮頸，隨后孔洞在頸縮區(qū)形成;頸縮處的孔洞在試樣的中心處聚集形成裂紋，并沿垂直于外加應(yīng)力的方向向試樣表面擴展;當裂紋接近表面時，其方向改變與拉伸軸成45度角，結(jié)果形成了杯錐狀斷口。第四十二張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月脆性斷裂: 塑性變形非常小, 通常沿特定的晶面(又稱解理面)進行，作用的應(yīng)力垂直于解理面。許多具有密排六方結(jié)構(gòu)的金屬，由于其滑移系的數(shù)目有限而進行脆性斷裂。 2. 脆性斷裂如密排六方鋅單晶體、另體心立

21、方金屬如-Fe, 鉬，鎢等也發(fā)生脆性斷裂多晶體金屬大多數(shù)是穿晶斷裂。但如果晶界區(qū)有脆性膜或是晶界區(qū)由于有害雜質(zhì)的偏聚，脆性斷裂也可以沿晶界進行。脆性斷裂可分成三個階段: 塑性變形使位錯沿滑移面集中在障礙物處。位錯受阻處的切應(yīng)力增大，造成顯微裂紋萌生。進一步加力顯微裂紋擴展，儲存的彈性應(yīng)變能也促使裂紋擴展。低溫和高應(yīng)變率有利于脆性斷裂。此外，三軸應(yīng)力狀態(tài)也能促使進行脆性斷裂。延性斷裂和脆性斷裂特點：延性斷裂是在進行了大量塑性變形后發(fā)生的，其特征是裂紋擴展緩慢，斷口呈杯錐狀。脆性斷裂則相反，通常都是沿特定的晶面(又稱解理面)進行，裂紋的擴展迅速。第四十三張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月韌

22、性是材料在斷裂以前能夠吸收的能量大小的度量。當需要考慮材料在承受沖擊負載不發(fā)生斷裂的能力時，韌性就具有工程重要性。3. 韌性和沖擊試驗測量韌性的一個最簡單的方法就是使用沖擊試驗設(shè)備。溫度對不同類型材料沖擊功的影晌第四十四張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月8.7 金屬的疲勞金屬在循環(huán)載荷作用下，即使所受的應(yīng)力低于屈服強度，也會發(fā)生斷裂，這種現(xiàn)象稱為疲勞。疲勞斷裂：一般不發(fā)生明顯的塑性變形, 難以檢測和預(yù)防, 因而機件的疲勞斷裂會造成很大的經(jīng)濟以至生命的損失。 零件在循環(huán)應(yīng)力作用下,在一處或幾處產(chǎn)生局部永久性累積損傷,經(jīng)一定循環(huán)次數(shù)后突然產(chǎn)生斷裂的過程,稱為疲勞斷裂.如圖示意。 疲勞斷裂由

23、疲勞裂紋產(chǎn)生擴展瞬時斷裂三個階段組成。第四十五張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 測定材料疲勞壽命的試驗有許多種.最常用的一種是旋轉(zhuǎn)梁試驗，試樣在旋轉(zhuǎn)時交替承受大小相等的交變拉壓應(yīng)力?？衫L成SN曲線，S為產(chǎn)生失效的應(yīng)力，N為應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。圖8. 25所示為高碳鋼和高強度鋁合金的典型SN曲線。第四十六張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月金屬的疲勞強度除了與其化學成分有關(guān)外，還受其它一些因素的影響:(1)應(yīng)力集中：存在應(yīng)力集中處，疲勞強度會大大降低(2)表面粗糙度: 金屬試樣表面愈光滑，疲勞強度就愈高。粗糙的表面會造成應(yīng)力集中處，有利于疲勞裂紋的形成。(3)表面狀態(tài): 由于大多數(shù)疲勞

24、失效起源于金屬表面，任何表面狀態(tài)的主要變化都會影響到疲勞強度。例如，鋼的表面硬化處理(滲碳、氮化)使表面硬度提高，從而提高了疲勞壽命。(4)環(huán)境: 金屬在承受周期應(yīng)力時處于腐蝕性環(huán)境，所造成的腐蝕會大大加速裂紋擴展速率。腐蝕和周期應(yīng)力對金屬的綜合作用又稱腐蝕疲勞。第四十七張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月8.8 金屬的蠕變和持久強度在一定溫度下，金屬受持續(xù)應(yīng)力的作用而產(chǎn)生緩慢的塑性變形的現(xiàn)象稱為金屬的蠕變。引起蠕變的這一應(yīng)力稱蠕變應(yīng)力；在這種持續(xù)應(yīng)力作用下，蠕變變形逐漸增加，最終可以導(dǎo)致斷裂，這種斷裂稱蠕變斷裂。材料的蠕變是決定提高工作溫度的限制因素。蠕變曲線第I階段：減速蠕變階段，在

25、加載的瞬間產(chǎn)生彈性變形e0，隨加載時間延續(xù)變形進行，變形速率不斷降低；第II階段：恒定蠕變階段，此階段蠕變變形速率隨加載時間的延續(xù)而保持恒定，且為最小蠕變速率；第III階段：加速蠕變階段，隨蠕變過程的進行，蠕變速率顯著增加，直至最終產(chǎn)生蠕變斷裂。最小蠕變速率1. 金屬的蠕變第四十八張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 在較低溫度(低于0.4TM)和較低應(yīng)力下，由于溫度太低，不能進行有擴散的回復(fù)蠕變，金屬只進行第一階段蠕變。圖8.27為應(yīng)力對蠕變曲線形狀的影響。當使金屬進行蠕變的應(yīng)力和溫度增加時，應(yīng)變速率也會增加。2. 持久強度試驗持久強度試驗與蠕變試驗基本相同，所用的負荷大, 并一直進行

26、到試樣破斷.破斷所需時間隨應(yīng)力和溫度的增加而減少。由于再結(jié)晶、氧化、腐蝕或相變等因素引起曲線斜率的改變第四十九張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月8.9、硬度材料抵抗表面局部塑性變形的能力。布氏硬度HBW布氏硬度計第五十張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月布氏硬度的單位為N/mm2，但習慣上只寫數(shù)值而不標出單位，硬度值越高，表明材料越硬。布氏硬度的表示方法：硬度值寫在符號HBW之前，符號之后按下列順序用數(shù)值表示試驗條件：球體直徑（mm）；試驗力（Kgf）；力保持時間（s），如600HBW 1/30/20。布氏硬度壓痕第五十一張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月洛氏硬度h1-h

27、0洛氏硬度測試示意圖洛氏硬度計洛氏硬度用符號HR表示，HR=k-(h1-h0)/0.002根據(jù)壓頭類型和主載荷不同，分為九個標尺，常用的標尺為A、B、C。 第五十二張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月符號HR前面的數(shù)字為硬度值，后面為使用的標尺。HRA用于測量高硬度材料, 如硬質(zhì)合金、表淬層和滲碳層。HRB用于測量低硬度材料, 如有色金屬和退火、正火鋼等。HRC用于測量中等硬度材料，如調(diào)質(zhì)鋼、淬火鋼等。洛氏硬度的優(yōu)點：操作簡便，壓痕小，適用范圍廣。缺點：測量結(jié)果分散度大。鋼球壓頭與金剛石壓頭洛氏硬度壓痕第五十三張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 洛氏硬度（HR）測試當被測樣品過小

28、或者布氏硬度（HB）大于450時，就改用洛氏硬度計量。試驗方法是用一個頂角為120度的金剛石圓錐體或直徑為1.59mm/3.18mm的鋼球，在一定載荷下壓入被測材料表面，由壓痕深度求出材料的硬度。根據(jù)實驗材料硬度的不同，可分為三種不同標度來表示： HRA 是采用60Kg載荷和鉆石錐壓入器求的硬度，用于硬度極高的材料。例如：硬質(zhì)合金。 HRB 是采用100Kg載荷和直徑1.58mm淬硬的鋼球求得的硬度，用于硬度較低的材料。例如：退火鋼、 鑄鐵等。 HRC 是采用150Kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度很高的材料。例如：淬火鋼等 洛氏硬度中HRA、HRB、HRC中的A、B、C為三種不同的標

29、準。稱為標尺A、標尺B、標尺C。洛氏硬度實驗是現(xiàn)今所有使用的幾種普通壓痕硬度實驗的一種。三種標尺的初始壓力均為98.07N（10Kgf)，最后根據(jù)壓痕深度計算硬度值。標尺A使用的是球錐菱形壓頭，然后加壓至588.4N（60Kgf）；標尺B使用的是直徑為1.588mm（1/16英寸）的鋼球作為壓頭，然后加壓至1471N（150Kgf），因此標尺B適用于較軟的材料檢測。標尺C適用于較硬的材料檢測。 第五十四張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月維氏硬度維氏硬度計維氏硬度試驗原理維氏硬度壓痕第五十五張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月維氏硬度用符號HV表示，符號前的數(shù)字為硬度值，后面的數(shù)字

30、按順序分別表示載荷值及載荷保持時間。根據(jù)載荷范圍不同，規(guī)定了三種測定方法維氏硬度試驗 、小負荷維氏硬度試驗、顯微維氏硬度試驗。維氏硬度保留了布氏硬度和 洛氏硬度的優(yōu)點。 小負荷維氏硬度計顯微維氏硬度計第五十六張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月顯微奴氏硬度用HK表示第五十七張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月8.10 陶瓷材料力學性能的特點和變形機制陶瓷材料是比較脆的。不同陶瓷材料抗拉強度的差別很大，只有少數(shù)陶瓷的抗拉強度超過172 MPa. 一般陶瓷材料的抗壓強度約為抗拉強度的510倍。此外，許多陶瓷材料由于具有離子鍵和共價鍵而比較硬并具有低的沖擊抗力。例外情況如增塑粘土，軟而容易變形。共價鍵鍵合陶瓷，原子之間的鍵合是特定的并具有方向性，包括電子之間的電荷交換。當受力達到一定程度時，由于電子對鍵的分離不能再恢復(fù)，晶體產(chǎn)生脆性斷裂。因此，共價鍵鍵合的陶瓷，不論是單晶體還是多晶體，都是脆的。晶態(tài)陶瓷缺乏塑性是由于其離子鍵和共價鍵造成的。離子鍵單晶陶瓷，室溫受壓應(yīng)力作用可進行相當多的塑性變形。離子鍵多晶陶瓷則是脆的，并在晶界形成裂紋。第五十八張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月一個晶面的離子相對于另一晶面的離子進行滑移時，帶不同