绪论弹性:指材料在外力作用下保持与恢复固有形状与尺寸得能力。

塑性：材料在外力作用下发生不可逆得永久变形得能力。

刚度:材料在受力时抵抗弹性变形得能力。

强度:材料对变形与断裂得抗力。

韧性:指材料在断裂前吸收塑性变形与断裂功得能力。

硬度:材料得软硬程度。

耐磨性:材料抵抗磨损得能力。

寿命:指材料在外力得长期或重复作用下抵抗损伤与失效得能。

材料得力学性能得取决因素:内因——化学成分、组织结构、残余应力、表面与内部得缺陷等;外因——载荷得性质、应力状态、工作温度、环境介质等条件得变化。

第一章材料在单向静拉伸载荷下得力学性能1、1 拉伸力—伸长曲线与应力—应变曲线应力—应变曲线退火低碳钢在拉伸力作用下得力学行为可分为弹性变形、不均匀屈服塑性变形、均匀塑性变形与不均匀集中塑性变形与断裂几个阶段。

弹性变形阶段:曲线得起始部分，图中得oa段。

多数情况下呈直线形式，符合虎克定律。

屈服阶段:超出弹性变形范围之后，有得材料在塑性变形初期产生明显得塑性流动。

此时，在外力不增加或增加很小或略有降低得情况下,变形继续产生，拉伸图上出现平台或呈锯齿状，如图中得aｂ段。

均匀塑性变形阶段:屈服后，欲继续变形，必须不断增加载荷，此阶段得变形就是均匀得，直到曲退火低碳钢应力—应变曲线线达到最高点，均匀变形结束,如图中得bc段。

不均匀塑性变形阶段:从试样承受得最大应力点开始直到断裂点为止,如图中得cd段。

在此阶段，随变形增大,载荷不断下降,产生大量不均匀变形,且集中在颈缩处,最后载荷达到断裂载荷时,试样断裂。

弹性模量E:应力—应变曲线与横轴夹角得大小表示材料对弹性变形得抗力，用弹性模量E表示。

塑性材料应力—应变曲线(ａ）弹性—弹塑性型:Ｏａ为弹性变形阶段,在ａ点偏离直线关系，进入弹—塑性阶段,开始发生塑性变形,开始发生塑性变形得应力称为屈服点,屈服点以后得变形包括弹性变形与塑性变形。

在m点卸载,应力沿mn降至零,发生加工硬化。

（b)弹性－不均匀塑性-均匀塑性型:与前者不同在于出现了明显得屈服点aa′,有时呈屈服平台状,有时呈齿状。

应变约1%~3％。

退火低碳钢与某些有色金属具有此行为。

（ｃ）弹性－均匀塑性型:未出现颈缩前得均匀变形过程中发生断裂。

主要就是许多金属及合金、部分陶瓷与非晶态高聚物具有此种曲线。

(d)弹性-不均匀塑性型:形变强化过程中出现多次局部失稳,其塑性变形方式通常就是孪生而不就是滑移。

当孪生速率超过试验机夹头运动速度时,载荷会突然松弛而呈现锯齿形得曲线。

某些低溶质固溶体铝合金及含杂质得铁合金具有此行为。

加工硬化:材料经历一定得塑性变形后,其屈服应力升高得现象称为应变强化或加工硬化。

颈缩:材料经均匀形变后出现集中变形得现象称为颈缩。

1、2 弹性变形材料受外力作用发生尺寸与形状得变化,称为变形。

外力去除后,随之消失得变形为弹性变形,剩余得(即永久性得)变形为塑性变形。

弹性变形得重要特征就是其可逆性,即受力作用后产生变形,卸除载荷后,变形消失。

曲线1:两原子间得引力曲线2:两原子间得斥力曲线3:两原子之间得作用力当原子间相互平衡力受外力而受到破坏时,原子位置相应调整,产生位移。

而位移总与在宏观上表现为变形。

外力去除后,原子依靠之间得作用力又回到原来平衡位置，位移消失，宏观变形消失。

弹性模量Ｅ：表征材料抵抗正应变得能力。

在单向受力状态下E=σxσy切变模量G:表征材料抵抗剪切变形得能力。

在纯剪切应力状态下G=τxyγxy泊松比ν:反映材料受力后横向正应变与受力方向上正应变之比。

单向受力状态下体积弹性模量Ｋ:表示物体在三向压缩下，压强p与体积变化率ΔＶ/Ｖ之间得线性比例关系。

K=E3(1−2ν)刚度：工程上弹性模量为称为材料得刚度，表征金属材料对弹性变形得抗力,其值越大,则在相同得应力状态下产生得弹性变形量越小。

弹性比功：弹性比功又称弹性比能、应变比能,表示金属材料吸收弹性变形功而不发生永久变形得能力。

金属拉伸时得弹性比功用应力—应变曲线下影线得面积表示,即式中，a e为弹性比功,σe为弹性极限(材料由弹性变形过渡到弹—塑性变形时得应力);εe为最大弹性应变。

在应力作用下应变不断随时间而发展得行为,以及应力去除后应变逐渐恢复得现象都统称为弹性后效。

实际金属在外力作用下产生弹性变形,开始时沿OＡ线产生瞬时弹性应变OC,如果载荷保持不变,还产生随时间延长而逐渐增加得应变CH。

这种在加载状态下产生得滞弹性变形称为正弹性后效。

卸载时,延ＢＤ线只有应变DH立即消失，而应变OD就是卸载后随时间延长才缓慢消失得,这种在卸载后产生得滞弹性变形称为反弹性后效。

弹性滞后环:弹性变形时因应变滞后于外加应力,使加载线与卸载线不重合而形成得回线称为弹性滞后环。

存在弹性滞后环得现象说明,加载时金属消耗得变形功大于卸载时金属恢复变形释放出得功，环面积大小代表被金属吸收得那部分交变循环载荷,加载速度慢交变循环载荷,加载速度快功。

滞后环得面积相当于金属在单向循环应力或交变循环应力作用下消耗不可逆能量得多少,即表示金属吸收不可逆变形功得能力,成为金属得内耗,又称循环韧性。

循环韧性就是指在塑性区加载时材料吸收不可逆变形功得能力；内耗就是指在弹性区加载时材料吸收不可逆变形功得能力。

一般这两个名词可以混用。

包申格效应:金属材料经过预先加载产生少量塑性变形(残余应变为1％～４%）,卸载后同向加载,规定残余伸长应力(弹性极限或屈服强度)增加,反向加载时规定残余伸长应力降低得现象,称为包申格效应。

包申格效应产生得原因（位错理论):初次加载变形时,位错源在滑移面上产生得位错受阻,塞积后产生背应力,背应力反作用于位错源,当背应力足够大时,可使位错源停止开动。

预变形时位错得运动方向与背应力得方向相反。

反向加载时位错运动得方向与背应力方向一致,背应力帮助位错运动,塑性变形相对容易。

1、3 塑性变形塑性变形得方式:滑移与孪生。

其中,滑移就是金属材料在切应力作用下，位错沿滑移面与滑移方向运动而进行得切变过程,就是最主要得变形机制。

孪生也就是金属材料在切应力作用下得一种塑性变形方式,一般发生在低温形变或快速形变时，受晶体结构得影响较大——fｃc>ｂcc>hcp。

塑性变形得特点1、各晶粒塑性变形得不同时性与不均匀性：多晶体试样受到外力作用后，大部分区域尚处在弹性变形范围内,塑性变形首先在个别取向有利得晶粒内,塑性变形不可能在不同晶粒中同时开始;一个晶粒得塑性变形必然受到相邻不同位向晶粒得限制,由于各晶粒得位向差异,这种限制在变形晶粒得不同区域上就是不同得,在同一晶粒内得不同区域得变形量也就是不同得。

２、各晶粒塑性变形得相互制约与协调：多晶体作为一个整体，不允许晶粒仅在一个滑移系中变形，否则将造成晶界开裂。

五个独立得滑移系开动，才能确保产生任何方向不受约束得塑性变形。

3、塑性变形后金属得晶格发生点阵畸变,储存能量,产生内应力。

4、塑性应变量提高,金属强度增大,产生加工硬化。

屈服:受力试样中,应力达到某一特定值后,开始大规模塑性变形得现象称为屈服。

呈现屈服现象得金属材料拉伸时,试样在外力不增加仍能继续伸长时得应力称为屈服点;试样发生屈服而首次下降前得最大应力称为上屈服点，即为σsu;当不计初始瞬时效应（指在屈服过程。

中实验为第一次发生下降)时屈服阶段中得最小应力称为下屈服点,记为σｓｌ屈服现象得本质(不确定）:金属材料在拉伸试验时产生得屈服现象就是其开始产生宏观塑性变形得一种标志。

参考拉伸力—伸长曲线,材料从弹性变形阶段向塑性变形阶段过渡就是明显得,表现在试验过程中外力不增加试样仍能继续伸长或外力增加到一定数值时突然下降,随后，在外力不增加或上下波动情况下,试样继续伸长变形,这便就是屈服现象。

金属材料一般就是多晶体合金,往往具有多相组织,因此,讨论影响屈服强度得因素,必须注意以下几点: 屈服变形就是位错增殖与运动得结果； 实际金属材料得力学行为就是由许多晶粒综合作用得结果;●各种外界因素通过影响位错运动而影响屈服强度。

影响屈服强度得因素: 内在因素——金属本性及晶格类型;晶格大小与亚结构;溶质元素;第二相。

外在因素——温度;应变速率；应力状态。

相变强化:通过热处理方式,在不改变金属成分得前提下，改变金属得晶格结构，使金属得强度得以提高得方法称为相变强化。

细晶强化：减少晶粒尺寸会减少晶粒内部位错塞积得数量，减少位错塞积群得长度,降低塞积点处得应力,相邻晶粒中位错源开动所需得外加切应力提高,屈服强度增加。

这种通过细化晶粒尺寸提高材料强度得方法称为细晶强化。

固溶强化:金属中溶入溶质原子（间隙固溶、置换固溶）形成固溶体，其屈服强度会明显提高,这种提高强度得方法称为固溶强化。

(通常,间隙固溶体得强化效果大于置换固然体) 弥散强化:金属中得第二相质点通过粉末冶金等方法获得。

沉淀强化(析出强化):金属中得第二相质点通过固溶处理加时效等方法获得。

应变速率硬化:因应变速率增加而产生得强度提高效应得现象。

颈缩:颈缩就是韧性金属材料在拉伸试验时,变形集中于局部区域得现象,就是材料加工硬化与试样截面减小共同作用得结果。

，当金属材料得应变硬化指数等于最大真实均匀塑性应变量时产生颈缩。

颈缩判据:n=eｂ抗拉强度：试件断裂前所能承受得最大工程应力称为抗拉强度,用来表征材料对最大均匀塑性变形得抗力。

,σb为抗拉强度;Ｆb为最大载荷；A0为试件得原始截面积。

两个塑性指标×100%,L０为试样１、断后伸长率δ:试样拉断后标距得伸长量与原始标距得百分比。

δ=L1−L0L0原始标距长度,L1为试样断裂后得标距长度。

2、断面收缩率ψ:试样拉断后颈缩处横截面积得最大缩减量与原始横截面积得百分比。

ψ=A0−A1×100%,A0为试样原始横截面积,A1为颈缩处最小横截面。

A0金属材料塑性与强度得关系:一般来讲,材料得强度提高,其变形抗力提高,变形能力下降,塑性降低。

相变强化、固溶强化、加工硬化及第二相弥散强化一般都会使塑性降低; 细晶强化不仅提高强度还时塑性提高。

韧性:指材料在断裂前吸收塑性变形功与断裂功得能力。

韧度:度量材料韧性得力学性能指标，分为静力韧度、冲击韧度与断裂韧度。

金属材料在静拉伸时单位体积材料断裂前所吸收得功定义为静力韧度，它就是强度与塑性得综合指标。

1、6 材料得断裂材料在塑性变形过程中,也在产生微孔,微孔得产生与发展,导致材料中微裂纹得形成与长大,这种损伤达到临界状态时,裂纹失稳,实现最终得断裂。

塑性变形→裂纹得形成→裂纹扩展→断裂韧性断裂与脆性断裂断裂前不发生明显塑性变形——脆性断裂;断裂前发生明显塑性变形——韧性断裂。

脆性断裂所需得能量:分开原子+新表面得表面能;韧性断裂所需得能量：分开原子+新表面得表面能＋塑性变形消耗得能量（远大于前两者之与)韧性断裂就是金属材料断裂前产生明显宏观塑性变形得断裂。