低碳钢和铸铁在拉伸试验中的力学性能.docx

低碳钢和铸铁在拉伸试验中的力学性能.docx

《低碳钢和铸铁在拉伸试验中的力学性能.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《低碳钢和铸铁在拉伸试验中的力学性能.docx（2页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

低碳钢和铸铁在拉伸试验中的力学性能

低碳钢具有良好的塑性，由R-ε曲线（图1-1）可以看出，低碳钢断裂前明显地分成四个阶段：

弹性阶段（OA）：

试件的变形是弹性的。

在这个范围内卸载，试样仍恢复原来的尺寸，没有任何残余变形。

习惯上认为材料在弹性范围内服从虎克定律，其应力、应变为正比关系，即

 比例系数E代表直线（OA）的斜率，称作材料的弹性模量。

屈服（流动）阶段（BC）：

R-ε曲线上出现明显的屈服点。

这表明材料暂时丧失抵抗继续变形的能力。

这时，应力基本上不变化，而变形快速增长。

通常把下屈服点（Bˊ）作为材料屈服极限ReL。

ReL是材料开始进入塑性的标志。

结构、零件的应力一旦超过ReL，材料就会屈服，零件就会因为过量变形而失效。

因此强度设计时常以屈服极限ReL作为确定许可应力的基础。

从屈服阶段开始，材料的变形包含弹性和塑性两部分。

如果试样表面光滑，材料杂质含量少，可以清楚地看到表面有45°方向的滑移线。

强化阶段（CD）：

屈服阶段结束后，R-ε曲线又开始上升，材料恢复了对继续变形的抵抗能力，载荷就必须不断增长。

如果在这一阶段卸载，弹性变形将随之消失，而塑性变形将永远保留下来。

强化阶段的卸载路径与弹性阶段平行。

卸载后若重新加载，加载线仍与弹性阶段平行，但重新加载后，材料的弹性阶段加长、屈服强度明显提高，而塑性却相应下降。

这种现象称作为形变强化或冷作硬化。

冷作硬化是金属材料极为宝贵的性质之一。

塑性变形和形变强化二者联合，是强化金属材料的重要手段。

例如喷丸，挤压，冷拨等工艺，就是利用材料的冷作硬化来提高材料强度的。

强化阶段的塑性变形是沿轴向均匀分布的。

随塑性变形的增长，试样表面的滑移线亦愈趋明显。

D点是R-ε曲线的最高点，定义为材料的强度极限又称作材料的抗拉强度记作Rm。

对低碳钢来说Rm是材料均匀塑性变形的最大抗力，是材料进入颈缩阶段的标志。

颈缩阶段（DE）：

应力达到强度极限后，塑性变形开始在局部进行。

局部截面急剧收缩，承载面积迅速减少，试样承受的载荷很快下降，直到断裂。

断裂时，试样的弹性变形消失，塑性变形则遗留在破断的试样上。

材料的塑性通常用试样断裂后的残余变形来衡量，单拉时的塑性指标用断后伸长率A和断面收缩率Z来表示。

即

Lu，Su分别代表试样拉断后的标距和断口的面积。

工程上通常认为，材料的断后伸长率A>5%属于韧断，A<5%则属于脆断。

韧断的特征是断裂前有较大的宏观塑性变形，断口形貌是暗灰色纤维状组织。

低碳钢断裂时有很大的塑性变形，断口为杯状周边为45°的剪切唇，断口组织为暗灰色纤维状，因此是一种典型的韧状断口。

铸铁是典型的脆性材料，其拉伸曲线如图1-1（c）所示。

其拉伸过程较低碳钢简单，可近似认为是经弹性阶段直接过渡到断裂。

其破坏断口沿横截面方向，说明铸铁的断裂是由拉应力引起，其强度指标只有Rm。

由拉伸曲线可见，铸铁断后伸长率甚小，所以铸铁常在没有任何预兆的情况下突然发生脆断。

因此这类材料若使用不当，极易发生事故。

铸铁断口与正应力方向垂直，断面平齐为闪光的结晶状组织，是典型的脆状断口。