材料力學性能復習總結材料

1、實用文檔緒論彈性：指材料在外力作用下保持和恢復固有形狀和尺寸的能力。塑性：材料在外力作用下發(fā)生不可逆的永久變形的能力。剛度：材料在受力時抵抗彈性變形的能力。強度：材料對變形和斷裂的抗力。韌性：指材料在斷裂前吸收塑性變形和斷裂功的能力。硬度：材料的軟硬程度。耐磨性：材料抵抗磨損的能力。壽命：指材料在外力的長期或重復作用下抵抗損傷和失效的能。材料的力學性能的取決因素：內因一一化學成分、組織結構、殘余應力、表面和內部的缺陷 等；外因一一載荷的性質、應力狀態(tài)、工作溫度、環(huán)境介質等條件的變化。第一章 材料在單向靜拉伸載荷下的力學性能1.1 拉伸力一伸長曲線和應力一應變曲線應力一應變曲線退火低碳鋼在拉伸力

2、作用下的力學行為可分為彈性變形、不均勻屈服塑性變形、均勻塑性變 形和不均勻集中塑性變形和斷裂幾個階段。彈性變形階段：曲線的起始部分，圖中的oa段： 多數情況下呈直線形式，符合虎克定律。屈服階段：超出彈性變形范圍之后，有的材料 在塑性變形初期產生明顯的塑性流動。此時，在外 力不增加或增加很小或略有降低的情況下，變形繼 續(xù)產生，拉伸圖上出現平臺或呈鋸齒狀，如圖中的 ab段。均勻塑性變形階段：屈服后，欲繼續(xù)變形，必 須不斷增加載荷，此階段的變形是均勻的，直到曲 線達到最高點，均勻變形結束，如圖中的 bc段。不均勻塑性變形階段：從試樣承受的最大應力點開始直到斷裂點為止，如圖中的 cd段。在 此階段，隨

3、變形增大，載荷不斷下降，產生大量不均勻變形，且集中在頸縮處，最后載荷達到斷 裂載荷時，試樣斷裂。標準文案彈性模量E:應力一應變曲線與橫軸夾角的大小表示材料對彈性變形的抗力，用彈性模量E門 界"OOO應變 s塑性材料應力一應變曲線表小0TI3(a)彈性一彈塑性型：Oa為彈性變形階段，在a點偏離直線關系，進入彈一塑性階段，開 始發(fā)生塑性變形，開始發(fā)生塑性變形的應力稱為屈服點，屈服點以后的變形包括彈性變形和塑性 變形。在m點卸載，應力沿mn降至零，發(fā)生加工硬化。(b)彈性-不均勻塑性-均勻塑性型：與前者不同在于出現了明顯的屈服點aa',有時呈屈服平臺狀，有時呈齒狀。應變約 1%3%

4、退火低碳鋼和某些有色金屬具有此行為。(c)彈性-均勻塑性型：未出現頸縮前的均勻變形過程中發(fā)生斷裂。 主要是許多金屬及合金、 部分陶瓷和非晶態(tài)高聚物具有此種曲線。(d)彈性-不均勻塑性型：形變強化過程中出現多次局部失穩(wěn)，其塑性變形方式通常是學生 而不是滑移。當學生速率超過試驗機夾頭運動速度時，載荷會突然松弛而呈現鋸齒形的曲線。某 些低溶質固溶體鋁合金及含雜質的鐵合金具有此行為。加工硬化：材料經歷一定的塑性變形后，其屈服應力升高的現象稱為應變強化或加工硬化。頸縮：材料經均勻形變后出現集中變形的現象稱為頸縮。1.2 彈性變形材料受外力作用發(fā)生尺寸和形狀的變化，稱為 變形。外力去除后，隨之消失的變形為

5、 彈性變 形，剩余的(即永久性的)變形為 塑性變形。彈性變形的重要特征 是其可逆性，即受力作用后產生變形，卸除載荷后，變形消失。曲線1:兩原子間的引力曲線2:兩原子間的斥力曲線3:兩原子之間的作用力當原子間相互平衡力受外力而受到破壞時，原子位圖L8彈性變形的雙原子模型實用文檔在相同的應力狀態(tài)下產生的彈性變形量越小oae12E圖彈性比功示意圖圖L11彈性后效示意圖交變循環(huán)載荷，加載速度慢交變循環(huán)載荷，加載速度快置相應調整，產生位移。而位移總和在宏觀上表現為變形。外力去除后，原子依靠之間的作用力又回到原來平衡位置，位移消失，宏觀變形消失（T彈性模量E：表征材料抵抗正應變的能力。在單向受力狀態(tài)下 一

6、切變模量G：表征材料抵抗剪切變形的能力。在純剪切應力狀態(tài)下.丫0VV = 一一:X泊松比V ：反映材料受力后橫向正應變與受力方向上正應變之比。單向受力狀態(tài)下體積彈性模量K：表示物體在三向壓縮下，壓強p與體積變化率A V/V之間的線性比例關系。剛度：工程上彈性模量為稱為材料的剛度，表征金屬材料對彈性變形的抗力，其值越大，則彈性比功：彈性比功又稱彈性比能、應變比能，表示金屬材料吸 收彈性變形功而不發(fā)生永久變形的能力。金屬拉伸時的彈性比功用應 力一應變曲線下影線的面積表示，即式中，ae為彈性比功，（T e為彈性極限（材料由彈性變形過渡到 彈一塑性變形時的應力）；ge為最大彈性應變。在應力作用下應變不

7、斷隨時間而發(fā)展的行為，以及應力去除后應 變逐漸恢復的現象都統稱為彈性后效。實際金屬在外力作用下產生彈性變形，開始時沿OA線產生瞬時彈 性應變oc如果載荷保持不變，還產生隨時間延長而逐漸增加的應變 CH這種在加載狀態(tài)下產生的滯彈性變形稱為 正彈性后效。卸載時， 延BD線只有應變DH立即消失，而應變O皿卸載后隨時間延長才緩慢 消失的，這種在卸載后產生的滯彈性變形稱為反彈性后效。彈性滯后環(huán)：彈性變形時因應變滯后于外 加應力，使加載線和卸載線不重合而形成的回 線稱為彈性滯后環(huán)。存在彈性滯后環(huán)的現象說明，加載時金屬 消耗的變形功大于卸載時金屬恢復變形釋放 出的功，環(huán)面積大小代表被金屬吸收的那部分標準文案

8、實用文檔標準文案滯后環(huán)的面積相當于金屬在單向循環(huán)應力或交變循環(huán)應力作用下消耗不可逆能量的多少，即 表示金屬吸收不可逆變形功的能力，成為金屬的內耗，又稱 循環(huán)韌性。循環(huán)韌性是指在塑性區(qū)加 載時材料吸收不可逆變形功的能力；內耗是指在彈性區(qū)加載時材料吸收不可逆變形功的能力。一 般這兩個名詞可以混用。圖L14包申格效應包中格效應：金屬材料經過預先加載產生少量塑性變形（殘余應 變?yōu)?%4%,卸載后同向加載，規(guī)定殘余伸長應力（彈性極限或屈服 強度）增加，反向加載時規(guī)定殘余伸長應力降低的現象，稱為包中格 效應。背應力幫助位錯運動,包中格效應產生的原因（位錯理論）：初次加載變形時，位錯源在 滑移面上產生的位錯

9、受阻，塞積后產生背應力，背應力反作用于位錯 源，當背應力足夠大時，可使位錯源停止開動。預變形時位錯的運動 方向和背應力的方向相反。反向加載時位錯運動的方向和背應力方向一： 塑性變形相對容易。1.3 塑性變形塑性變形的方式：滑移和學生。其中，滑移是金屬材料在切應力作用下，位錯沿滑移面和滑 移方向運動而進行的切變過程，是最主要的變形機制。學生也是金屬材料在切應力作用下的一種 塑性變形方式，一般發(fā)生在低溫形變或快速形變時，受晶體結構的影響較大一一fcc>bcc>hcp。塑性變形的特點1、各晶粒塑性變形的不同時性和不均勻性 ：多晶體試樣受到外力作用后，大部分區(qū)域尚處 在彈性變形范圍內，塑性

10、變形首先在個別取向有利的晶粒內，塑性變形不可能在不同晶粒中同時 開始；一個晶粒的塑性變形必然受到相鄰不同位向晶粒的限制，由于各晶粒的位向差異，這種限 制在變形晶粒的不同區(qū)域上是不同的，在同一晶粒內的不同區(qū)域的變形量也是不同的。2、各晶粒塑性變形的相互制約與協調：多晶體作為一個整體，不允許晶粒僅在一個滑移系中變形，否則將造成品界開裂。五個獨立的滑移系開動，才能確保產生任何方向不受約束的塑性變形。3、塑性變形后金屬的品格發(fā)生點陣畸變，儲存能量，產生內應力。4、塑性應變量提高，金屬強度增大，產生加工硬化。屈服：受力試樣中，應力達到某一特定值后，開始大規(guī)模塑性變形的現象稱為屈服。呈現屈服現象的金屬材料

11、拉伸時，試樣在外力不增加仍能繼續(xù)伸長時的應力稱為屈服點；試樣發(fā)生屈服而首次下降前的最大應力稱為 上屈服點，即為（Tsu；當不計初始瞬時效應（指在屈服過程中實驗為第一次發(fā)生下降）時屈服階段中的最小應力稱為 下屈服點，記為sl。屈服現象的本質（不確定）：金屬材料在拉伸試驗時產生的屈服現象是其開始產生宏觀塑性 變形的一種標志。參考拉伸力一伸長曲線，材料從彈性變形階段向塑性變形階段過渡是明顯的， 表現在試驗過程中外力不增加試樣仍能繼續(xù)伸長或外力增加到一定數值時突然下降，隨后，在外 力不增加或上下波動情況下，試樣繼續(xù)伸長變形，這便是屈服現象。金屬材料一般是多晶體合金，往往具有多相組織，因此，討論影響屈服

12、強度的因素，必須注 意以下幾點：屈服變形是位錯增殖和運動的結果；實際金屬材料的力學行為是由許多晶粒綜合作用的結果；各種外界因素通過影響位錯運動而影響屈服強度。影響屈服強度的因素：內在因素一一金屬本性及晶格類型；晶格大小和亞結構；溶質元素； 第二相。 外在因素溫度；應變速率；應力狀態(tài)。相變強化：通過熱處理方式，在不改變金屬成分的前提下，改變金屬的品格結構，使金屬的 強度得以提高的方法稱為相變強化。細品強化：減少晶粒尺寸會減少晶粒內部位錯塞積的數量，減少位錯塞積群的長度，降低塞 積點處的應力，相鄰晶粒中位錯源開動所需的外加切應力提高，屈服強度增加。這種通過細化品 粒尺寸提高材料強度的方法稱為細品強

13、化。固溶強化：金屬中溶入溶質原子（間隙固溶、置換固溶）形成固溶體，其屈服強度會明顯提 高，這種提高強度的方法稱為固溶強化。（通常，間隙固溶體的強化效果大于置換固然體）彌散強化：金屬中的第二相質點通過粉末冶金等方法獲得。沉淀強化（析出強化）：金屬中的第二相質點通過固溶處理加時效等方法獲得。應變速率硬化：因應變速率增加而產生的強度提高效應的現象。頸縮：頸縮是韌性金屬材料在拉伸試驗時，變形集中于局部區(qū)域的現象，是材料加工硬化和 試樣截面減小共同作用的結果。頸縮判據：n=eb,當金屬材料的應變硬化指數等于最大真實均勻塑性應變量時產生頸縮?？估瓘姸龋涸嚰嗔亚八艹惺艿淖畲蠊こ虘ΨQ為抗拉強度，用來表征

14、材料對最大均勻塑性變形的抗力。=且,s為抗拉強度；Fb為最大載荷；A為試件的原始截面積。A0兩個塑性指標1、斷后伸長率6:試樣拉斷后標距的伸長量與原始標距的百分比。6=，Lo為試樣原始標距長度，Li為試樣斷裂后的標距長度。2、斷面收縮率巾：試樣拉斷后頸縮處橫截面積的最大縮減量與原始橫截面積的百分比。巾 ，Ao為試樣原始橫截面積，Ai為頸縮處最小橫截面。金屬材料塑性與強度的關系：一般來講，材料的強度提高，具變形抗力提高，變形能力下降， 塑性降低。相變強化、固溶強化、加工硬化及第二相彌散強化一般都會使塑性降低；細品強化不僅提高強度還時塑性提高。韌性：指材料在斷裂前吸收塑性變形功和斷裂功的能力。切度

15、：度量材料韌性的力學性能指標，分為靜力韌度、沖擊韌度和斷裂韌度。金屬材料在靜 拉伸時單位體積材料斷裂前所吸收的功定義為 靜力韌度，它是強度和塑性的綜合指標。1.6 材料的斷裂材料在塑性變形過程中，也在產生微孔，微孔的產生與發(fā)展，導致材料中微裂紋的形成與長 大，這種損傷達到臨界狀態(tài)時，裂紋失穩(wěn)，實現最終的斷裂。塑性變形一裂紋的形成一裂紋擴展一斷裂韌性斷裂與脆性斷裂斷裂前不發(fā)生明顯塑性變形一一脆性斷裂；斷裂前發(fā)生明顯塑性變形一一韌性斷裂。脆性斷裂所需的能量：分開原子+新表面的表面能；韌性斷裂所需的能量：分開原子 +新表面 的表面能+塑性變形消耗的能量(遠大于前兩者之和)韌性斷裂是金屬材料斷裂前產生

16、明顯宏觀塑性變形的斷裂。(d)(e)國】匕/申宏以于口示意國杯ft就斷口形成示意同韌性斷裂宏觀斷口形態(tài)呈杯錐狀，由纖維區(qū)、放射區(qū)和剪切唇三個區(qū)域組成。纖維區(qū)：光滑圓柱試樣受拉伸力作用，產生頸縮時試樣的應力狀態(tài)也由單向變?yōu)槿?，且?心區(qū)軸向應力最大。在中心三向拉應力作用下，塑性變形難于進行，致使試樣中各部分的夾雜物 或第二相質點本身碎裂，或使夾雜物質點與基體界面脫離而形成微孔，微孔不斷長大和聚合就形 成顯微裂紋。顯微裂紋形成、擴展過程重復進行就形成鋸齒狀的纖維區(qū)。放射區(qū)：環(huán)狀纖維區(qū)發(fā)展到一定尺寸（臨界裂紋尺寸）后，裂紋開始快速擴展（失穩(wěn)擴展） 而形成放射區(qū)。放射區(qū)是裂紋作快速低能撕裂而形成的，

17、有放射線花樣特征，放射線平行于裂紋 擴展方向而垂直于裂紋前端（每一瞬間）的輪廓線，并逆指向裂紋源。剪切唇：放射區(qū)形成后，試樣承載面積只剩下最外側的環(huán)狀面積，最后由拉伸應力的分切應力所切斷，形成與拉伸軸呈45。的杯狀或錐狀剪切唇。脆性斷裂是突然發(fā)生的斷裂，斷裂前基本上不發(fā)生塑性變形，沒有明顯征兆，因而危害性很 大。脆性斷裂的斷裂面一般與正應力垂直，斷口平齊而光亮，常呈放射狀或結晶狀。圓柱形拉伸試樣：斷裂面與正應力垂直，斷口平齊、光亮。斷面上的放射狀條紋匯聚于一個 中心，此中心區(qū)域就是裂紋源。板狀矩形截面拉伸試樣：“人”字紋花樣的放射方向與裂紋擴展方向平行，但其尖頂指向裂 紋源。沿晶斷裂與穿晶斷裂

18、沿晶斷裂：指裂紋在晶界上形成并沿晶界擴展的斷裂形式，大多是脆性斷裂。在多晶體變形 中，晶界起協調相鄰晶粒變形的作用，當品界受到損傷，其變形能力被消弱，不足以協調相鄰品 粒的變形時，便形成晶界斷裂。斷裂機制：晶界由脆性相析出（如過共析鋼中二次滲碳體析出）； 高溫晶界變弱（加熱溫度過高，晶界熔化）；有害元素沿晶界富集（合金鋼的回火脆性）；晶界上有彌散相析出（奧 氏體高鉆鋼固溶處理后再加熱時沿晶界析出碳化物）；腐蝕環(huán)境下品界被腐蝕等原因使晶界脆化 或弱化所致。斷裂過程：沿晶斷裂過程包括裂紋的形成與擴展。品界受損的材料受力變形時，晶內的運動 位錯受阻于晶界，在晶界處造成應力集中，當集中應力達到晶界強度

19、時，便將晶界擠裂。實用文檔斷口形貌：沿晶斷裂的性質取決于6g （沿晶斷裂應力有關的常數）與屈服強度6s的相對大小。當bg<h時，晶界開裂發(fā)生于宏觀屈服之前，晶界無塑性變形，斷裂呈宏觀脆性，產生冰糖 狀斷口；當g>h時，先發(fā)生宏觀屈服變形和形變強化，晶界有塑性變形，在完成一定的變形量后發(fā)生微孔型沿晶斷裂，產生石狀斷口。穿晶斷裂：指裂紋沿晶內（穿過晶粒）擴展的斷裂。穿晶斷裂可依據不同的微觀斷裂機制而 具有不同的微觀斷口形貌特征，主要有解理、微孔聚集、準解理等。 一般地，從宏觀上看，穿 晶斷裂既可以是脆性斷裂，也可以是韌性斷裂。純剪切斷裂與微孔聚集型斷裂、解理斷裂剪切斷裂是金屬材料在切應

20、力作用下沿滑移面分離而造成的滑移面分離斷裂，一般是韌性斷 裂，分為純剪切斷裂和微孔聚集型斷裂。其中， 純剪切斷裂主要在純金屬尤其是在單晶體金屬中 產生，其斷口呈鋒利的楔形或刀尖形，這是純粹由滑移流變所造成的斷裂。微孔聚集型斷裂是通過微孔形核、長大聚合而導致材料分離的，常用金屬材料一般均產生這類性質的斷裂。微孔聚集型斷裂的斷口形貌為切窩花樣。在每一個切窩內都含有一個第二相質點或者折斷的 夾雜物或者夾雜物顆粒，材料中的非金屬夾雜物或第二相或其他脆性相顆粒是微孔形成的核心。 韌窩斷口就是微孔開裂后繼續(xù)長大和連接的結果。（町異構與屎體界面開我州夾汆將破襄t性1,我 微孔形成過程示意圖圖1.50微孔的長

21、大和連接韌窩形成過程：韌窩的形成與異相粒子有關， 在外力作用下產生塑性變形時，異相阻礙基體滑移, 便在異相與基體滑移面交界處造成應力集中，當應力集中達到異相與基體界面結合強度或異相本 身強度時，會使二者界面脫離或異相自身斷裂，從而形成裂紋（微孔） ，并不斷擴大，最后使火 雜物之間基體金屬產生“內頸縮”，當頸縮達到一定程度后基體金屬被撕裂或剪切斷裂，使空洞 連接，從而形成切窩斷口形貌。影響切窩形成的因素：韌窩的形成位置、形狀、大小和深淺受很多因素影響，大致歸納起來 可分為三個方面 成核粒子的大小和分布；材料的塑性變形能力，尤其是形變硬化的能力；外部因素（包括應力大小、應力狀態(tài)、溫度、變形速度等）

22、。標準文案實用文檔切窩形狀主要取決于應力狀態(tài)或應力與斷面的相對取向，有等軸韌窩、拉長韌窩和撕裂切窩 三類。解理斷裂：金屬材料在一定條件下當外加正應力達到一定數值后以極快速率沿一定晶體學平面產生的穿晶斷裂，該晶體學平面為解理面。解理面一般是低指數晶面，如體心立方點陣金屬的 (100)面和密排六方點陣金屬的(0001)面。一般地，解理斷裂總是脆性斷裂，而脆性斷裂卻不一定是解理斷裂。解理斷口的微觀形貌特征：對于理想單晶體而言，解理斷裂可以是完全沿單一結晶面的分離, 其解理斷口是一毫無特征的理想平面。在實際晶體中，由于缺陷的存在，斷裂并不是沿單一的結 晶面解理，而是沿一組平行的結晶面解理，從而在不同高

23、度上平行的解理面以解理臺階相連。在 解理裂紋擴展過程中，臺階匯合形成 “河流”花樣，解理臺階、“河流”花樣即為典型的解理斷 口微觀形貌特征。解理斷裂的另一微觀特征是存在舌狀花樣分類方需名稱斷裂示意引特征斷裂前孽忤脆性斷裂LJ筋弱時無明顯老性交掙、贈袁光亮平齊柳良新裂)即裂時有嬰性變彬,肺口呈灰色纖維狀正防)| | 一芝觀斷鼻面_L吊大正應萬斤向切斷LJLA宏威即轉而ii最大打應力方1；：裂軟tr層途徑沿晶斷裂裂致沼晶界發(fā)展1字品斷裂錮蛾穿過晶粒內部新理斷裂無明昱變形.沿顰理面H寓.穿品筠展南兩浙錮機制微孔聚舍斷裂飩剪切斷裂OxO沿晶產津孔聚合.沿晶斷裂沿晶片胃孔聚合、雪晶斷福1沿滑移面分離切斷

24、【電晶體踵縮g外最打斷說高霓寶卮、石晶.標準文案第二章材料在其他靜載荷下的力學性能2.1 應力狀態(tài)軟性系數應力狀態(tài)軟性系數：a a越大，最大切應力分量越大，表示應力狀態(tài)越軟，材料越易于產生塑性變形；a越小，表示應力狀態(tài)越硬，金屬越不容易產生塑性變形而易于產生脆性斷裂。2.2 材料的壓縮壓縮試驗的特點圖工4脆性金星材料在拉伸和 壓縮載荷下的力學行為1 一拉伸力伸長曲外2%縮力-變形曲線圖工5金屬壓縮力-變形曲線1壓縮前線】一脆性材料；2型性材料1、單向壓縮試驗的應力狀態(tài)軟性系數a，比拉伸、扭轉、彎曲的應力狀態(tài)都軟，所以單 向壓縮試驗主要用于拉伸時呈脆性的金屬材料力學性能的測定，以顯示這類材料在塑

25、性狀態(tài)下的 力學行為（圖2.4）2、拉伸時塑性很好的材料在壓縮時只發(fā)生壓縮變形而不會斷裂（圖 2.5）脆性材料在拉伸時產生垂直于載荷軸向的正斷，塑性變形量幾乎為零；而在壓縮時除能產生定的塑性變形外，常沿與軸線呈 45。方向產生斷裂，具有切斷特征2.3 材料的彎曲彎曲試驗的特點1、彎曲試驗不存在拉伸試驗時的試件偏斜（力的作用線不能準確通過拉伸試件的軸線而產 生附加彎曲應力）對試驗結果的影響，可以穩(wěn)定地測定脆性材料和低塑性材料的抗彎強度，并能 由撓度明顯地顯示脆性和低塑性材料的塑性。如鑄鐵、工具鋼、陶瓷等。2、彎曲試驗不能使塑性很好的材料破壞，不能測定其斷裂彎曲強度，但可以比較一定彎曲 條件下材料

26、的塑性。3、彎曲試驗時試樣斷面上的應力分布是不均勻的，表面應力最大，依此可以較靈敏地反映 材料的表面缺陷，以檢查材料的表面質量。2.5 材料的硬度硬度并不是金屬獨立的基本性能，它是指金屬在表面上的不大體積內抵抗變形或者破裂的能 力。硬度的種類： 壓入法一一布氏硬度、洛氏、維氏、普氏等。表征材料的塑性變形抗力及應 變硬化能力。應力狀態(tài)軟性系數最大，a >2,幾乎所有的材料都能產生塑性變形?？虅澐ㄒ灰荒嫌捕取１碚鞑牧蠈η袛嗟目沽?。刻跳法一一肖氏硬度。表征金屬彈性變形功的大小。同一類方式的硬度可以換算；不同類方式則只能采用同一材料進行標定。 壓入法是最主要的試驗方法。布氏硬度原理：在直徑D的

27、鋼珠上，加一定載荷p,壓在被試金屬的表面，根據金屬表面壓痕的陷凹2 面積F計算出應力值，以此值作為硬度值大小的計量指標。布氏硬度值的符號以HB (kgf/mm,1kgf=9.80665N)標記，則 ,式中，t為壓痕陷凹深度；冗 為壓痕陷凹面積。兀在p和D一定時，t大，則說明材料的形變抗力低，硬度值??；反之則說明材料的形變抗力 高，硬度值大。直觀上，測量壓痕直徑比測量壓痕陷凹深度要容易，由 D d、t三者之間的幾何 關系可得： 0兀讀數：載荷、壓頭直徑、保持時間是布氏硬度試驗的 三要素。150HBs10/1000/30表示采用淬 火鋼球，壓頭直徑10mm載荷1000kg,載荷保持時間30s測得的

28、布氏硬度值為150;200HBW10/3000/1昧示采用硬質合金鋼球，壓頭直徑 10mm載荷3000kg,載荷保持時間10s測 得的布氏硬度值為200。優(yōu)點： 壓痕面積大，能反映金屬表面較大體積范圍內各組成相綜合平均的性能數據；試驗數據穩(wěn)定，重復性好，試驗數據從小到大都可以統一起來；特別適宜于測得灰鑄鐵、軸承合金、等具有粗大晶?；虼执蠼M成相的金屬材料。缺點：對于450HB以上的硬材料，因鋼球變形已很顯著，影響所測數據的正確性，因此不 能使用； 由于此法產生的壓痕較大，故不宜于某些表面不允許有較大壓痕的成品檢驗，也不宜 于薄件試驗； 因需測量d值，故被測處要求平穩(wěn)，操作和測量都需較長時間，在要

29、求迅速檢定 大量成品時不適合。洛氏硬度洛氏硬度試驗是目前應用最廣泛的一種方法，它是測定壓痕深度來表征材料的硬度值。原理：洛氏硬度以壓痕陷凹深度t作為計量硬度值的指標，所以在同一硬度級下，金屬越硬 則壓痕深度t越小，越軟則t越大。如果直接以t的大小作為指標，則將出現硬金屬t值小從而 硬度值小，軟金屬的t值大從而硬度值大的現象。為此，只能采取一個不得已的措施，即用選定 的常數來減去所得t值，以其差值來標志洛氏硬度值。此常數規(guī)定為 0.2mm （用于HRC HRA和 0.26mm（用于HRB,此外在讀數上再規(guī)定0.002mm為一度，這樣前一常數為100度（在試驗機表 盤上為100格（一圈），后一常數

30、為130度（在表盤上為一圈再加30格，為130格），因此壓頭與載荷的搭配：洛氏硬度的壓頭分硬質和軟質兩種。硬質的由頂角120。的金剛石圓錐體制成，適用于測定淬火鋼等較硬的金屬材料；軟質的為直徑1/16'' （1.875mm或1/8 （3.175mm 鋼球，適用于退火鋼、有色金屬等較軟材料硬度值的測定。生產上用得最多的是A級、B級和C級，即HRA（金剛石圓錐壓頭、60kgf載荷），HRB（1/16''鋼球壓頭、100kgf載荷）和HRC（金 剛石圓錐壓頭、150kgf載荷），而其中又以HRCg的最普遍。優(yōu)點： 有硬質、軟質兩種壓頭，適用于各種不同硬質材料的檢驗，不

31、存在壓頭變形問題； 壓痕小，不傷工件表面；操作迅速，立即得出數據，生產效率高，適用于大量生產中的成品檢驗。缺點： 不同硬度級測得的硬度值無法統一起來，如 HRA HRB HR徵據不具有可比性； 對組織結構不一致，特別是具有粗大組成相或粗大晶粒的金屬材料，因壓痕太小，可能正好壓在 個別組成相上，缺乏代表性；材料中有偏析或組織不均勻時，數據重復性差，分散度大。維氏硬度原理：與布氏硬度相同，也是根據單位壓痕陷凹面積上承受的載荷，即應力值作為硬度值的 計量指標。所不同的是，維氏硬度采用錐面夾角為136。的四方角錐體，有金剛石制成。計算公式：一 一優(yōu)點： 不存在布氏硬度試驗載荷p和壓頭直徑D的規(guī)定條件的

32、約束，以及壓頭變形問題， 且通過維氏硬度試驗所得到的硬度值和通過布氏硬度試驗所得到的硬度值能完全相等；不存在洛氏硬度試驗那種硬度值無法統一的問題，維氏硬度試驗和洛氏硬度試驗一樣可以試驗任何軟硬 的材料，并且比洛氏硬度試驗能更好地測試極薄件的硬度；采用四方角錐，當載荷改變時壓入角不變，因此載荷可以任意選擇。缺點：硬度值需通過測量對角線后才能計算 （或查表）出來，生產效率沒有洛氏硬度試驗高, 不適宜成批生產的質量檢驗。讀數：640HV30/20 （維氏硬度值HV試驗載荷/加載時間）顯微硬度顯微硬度是用來測量尺寸很小或很薄零件的硬度，或者是用來測量各種顯微組織的硬度。其 試驗原理與維氏硬度相同。所不

33、同的是，載荷以 gf計量，壓痕對角線長度以微米計量。壓頭：一種是維氏壓頭，和宏觀的維氏硬度壓頭一樣，只是在金剛石四方錐的制造上和測量 上更加嚴格；另一種是努氏壓頭，它是一菱形的金剛錐體。努氏硬度的計算公式：努氏硬度和維氏顯微硬度的比較：在測量滲碳（或氮化）淬硬層的硬度分布時，努氏壓痕的排列與分布較維氏壓痕更緊湊；在相同的對角線長度下（努氏壓痕以長對角線計），努氏壓痕的深度與面積只有維氏壓痕的15%這對測量薄層硬度如電鍍層特別適宜。2.6 缺口試樣在靜載荷下的力學性能缺口效應：實際機件不是橫截面均勻無變化的光滑體，往往存在截面的急劇變化，這些截面 變化的部位可視為缺口，由于缺口的存在，在靜載荷作

34、用下缺口截面上的應力狀態(tài)將發(fā)生變化， 產生缺口效應。缺口效應的影響：引起應力集中；應力狀態(tài)由單向改變?yōu)閮上蚧蛉驊顟B(tài)應變集中；局部 應變速率增大；腐蝕傾向加大。金屬材料的缺口敏感性指標用缺口試件的抗拉強度6與等截面尺寸光滑試件的抗拉強度（T（7的比值表示，稱為缺口敏感度，記為 NSR即o NSR1大，缺口敏感性越小。脆性材料的NSR總是小于1,表明缺口根部尚未發(fā)生明顯塑性變形時就已經斷了，對缺口很敏感。高 強度材料的NSRM!殳也小于1,塑性材料的NSRHM大于1?？麓範柼岢龅拇鄶鄺l件，即公式 6a 丫 ,只要公式左端大于右端之值,第三章材料在沖擊載荷下的力學性能3.3低溫脆性低溫脆性：隨

35、溫度降低金屬材料由韌性斷裂轉變?yōu)榇嘈詳嗔训默F象。發(fā)生脆性轉變的溫度稱 為脆性轉變溫度。什么材料容易發(fā)生低溫脆斷?對于以面心六方金屬為基礎的中、低強度材料和大部分密排六方金屬，在很寬的溫度范圍內 其沖擊功都很高，基本不存在低溫脆性問題。只有以體心立方金屬為基礎的，如中低強度鋼和鍍、鋅等具有明顯的低溫脆性，這些金屬材料稱為冷脆金屬0 低溫脆性是材料屈服強度隨溫度降低急劇增加的結果。屈服點6隨溫度下降反而升高，材料的解理斷裂強度6 隨溫度 變化很小，兩條曲線相交于一點，交點對應的溫度即為韌脆轉 變溫度。當溫度高于 時，材料受載后先屈服再斷裂為韌性斷裂；低于 時，外加應力先達到，材料表現為脆 性斷裂。

36、低溫脆性的本質即，就可發(fā)生脆斷。G是組織結構不敏感的性能，凡是增加、 和d的因素都將促進脆斷，使冷脆斷轉化溫度升高；凡使a和丫 值減小的也將促使脆斷，使冷脆斷轉化溫度升高。6位錯在晶體中運動的點陣摩擦阻力，包括派納力、溶質原子以及第二相對位錯運動 的阻力。對體心立方金屬，派納力隨溫度的降低而急劇升高，這是體心立方金屬產生冷脆的主要 原因。反映位錯被原子或第二相釘扎運動難易程度的參量，值越大，位錯運動越困難。值并不因為溫度降低而顯著增加。d晶粒直徑。細化晶粒既提高斷裂強度也提高屈服強度，但斷裂強度相對提高較多，因 此細化晶粒總是使冷脆轉化溫度降低。材料的有效表面能表示在外加載荷下切應力和正應力之

37、比。Y影響韌脆轉變溫度 的主要因素1、材料品格類型的影響：體心立方金屬在溫度較高時，變形能力尚好，在低溫下，脆性增 加。2、合金成分的影響：鋼中的 C、P、O H、N、Mo Al、Si都使 上升；Ni、Mn Ti、V都使 下降。3、晶粒尺寸的影響：細化晶粒使下降，同時還可以改善塑性韌性。4、顯微組織的影響：冷作時效、上貝氏體使 上升；低溫馬氏體、奧氏體、高溫回火組織 都 使下降。第四章材料的斷裂韌性4.1 概述斷裂是工程構件最危險的一種失效方式，尤其是脆性斷裂，它是突然發(fā)生的破壞，斷裂前沒 有明顯的征兆，常常引起災難性的破壞事故并造成巨大的經濟損失。4.2 裂紋尖端的應力場三種斷裂類型I型裂紋

38、（張開型）：拉應力垂直于裂紋面 擴展面，裂紋沿作用力方向張開，沿裂紋面擴 展。如軸的橫向裂紋在軸向拉力或彎曲力作用 下的擴展、容器縱向裂紋在內壓力下的擴展。II型裂紋（滑開型）：切應力平行于裂紋面， 而且與裂紋垂直，裂紋沿裂紋面平行滑開擴展。 如輪齒或花鍵根部沿切線方向的裂紋，或者受 扭轉的薄壁圓筒上的環(huán)形裂紋。III型裂紋（撕開型）：切應力平行作用于 裂紋面，而且與裂紋線平行，裂紋沿裂紋面撕 開擴展。如圓周上有一環(huán)形切槽，受到扭轉作 用引起的斷裂。應力強度因子K:表征裂紋尖端應力場特性。 決定，Ki越大應力場各應力分量也越大。任何I向II型（滑開型）裂紋形式（n）（b）III型（滑開型）裂紋

39、形式裂紋尖端區(qū)域的確定點，其應力分量就由K型斷裂的應力場強度因子的一般形式為（7 , Y為裂紋的形狀系數，與裂紋幾何形狀及加載方式有關，一般Y=12同理,T ,T o4.3 斷裂韌性和斷裂判據裂紋體發(fā)生失穩(wěn)斷裂的臨界 值記作 或 ，稱為斷裂韌性。是平面應力狀態(tài)下的斷裂韌性，表示平面應力條件下材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴展的能力。為平面應變下的斷裂韌性，表示在平面應變條件下材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴展的能力。與 的區(qū)別：與板材或試樣厚度有關，而當板材厚度增加到平面應變狀態(tài)時，斷裂切性就趨于一穩(wěn)定的最低值，即為（與厚度無關）。是的最低值，它是真正反映材料裂紋擴展抗力的材料常數。所以臨界應力場強度因子 稱為材料的斷裂

40、韌性。在臨界狀態(tài)下所對應的平均應力，稱為斷裂應力或裂紋體實際斷裂強度，記作；對應的裂紋尺寸稱為臨界裂紋尺寸，記作，有如下關系（7 ?？梢姡牧系?越高，則裂紋體的斷裂應力或臨界裂紋尺寸就越大，表面材料越難斷裂。因此表示材料抗斷裂的能力。斷裂判據：裂紋體在受力時，若或 一 ，就會發(fā)生脆性斷裂。反之，即使存在裂紋，若或 6一 ,也不會斷裂，這種情況稱為破損安全。II , III型裂紋的斷裂判據同理。4.5 裂紋尖端的塑性區(qū)塑性區(qū)邊界曲線方程所描繪的塑性區(qū)：不管是平面應力還是平面應變的塑性區(qū)，都是沿x方向的尺寸最小，消耗的塑性變形功也最小，所以裂紋就容易沿x方向擴展。另外，平面應變的塑性區(qū)比平面應力

41、的塑性區(qū)小得多。在平面應變狀態(tài)（厚板）下沿板厚方向的裂紋前端有較強的 約束，使材料處于三向應力狀態(tài)，不容易發(fā)生塑性變形所致。在實際情況下，沿板厚方向上的彈性約束是變化的，鄰近表面約束最小，可認為處于平面應力狀態(tài)，塑性區(qū)尺寸最大；而在板厚中部約束最大，可 認為處于平面應變狀態(tài)，塑性區(qū)尺寸最小。因此，在裂紋尖端前沿區(qū)域，沿材料板厚方向的塑性區(qū)尺寸是連續(xù)變化的，一般呈啞鈴形狀。應力松弛對塑性區(qū)的影響：如圖4.14，圖中b 是在y方向發(fā)生屈服時的應力，稱為y向有效屈服應力。在平聞應力狀態(tài)卜，（T（T ；在平聞應變狀態(tài)卜，（T的面積即內應力松弛的影響，這種應力松弛可以使塑性區(qū)進一步擴大，由 度考慮，可以

42、求得，。二（京 5|L0 k 2n 蟾裂紋1 （平面應箕一-網上與）¥60圖中影線部分擴大到。從能量角潞弛產匕“1圖4. 14應力松弛對塑性區(qū)尺寸的影響裂紋尖端附近塑性區(qū)的形狀和尺寸4.9 影響斷裂韌性的因素如能提高斷裂韌性，就能提高材料的抗脆斷能力。板厚或構件截面尺寸外部因素-溫度影響斷裂韌性的因素L內部因素L應變速率化學成分的影響材料的成分、組織 對的影響基體相結構和晶粒大小的影響雜質及第二相的影響L顯微組織的影響 形變熱處理特殊熱處理.L對&匕的影響亞溫洋火'顯微組織的影響外部因素1、板厚或構件截面尺寸：材料的斷裂韌性隨板材厚度或構件的界面尺寸的增加而減小，最2

43、、溫度：大多數結構鋼的時 的變化趨勢不同。一般中、主要是微孔聚集型的韌性斷裂,終趨于一個穩(wěn)定的最低值，即平面應變斷裂韌性都隨溫度降低而下降。但是，不同強度等級的鋼，在溫度降低低強度鋼都有明顯的韌脆轉變現象，在韌脆轉變溫度以上，材料較高；而在韌脆轉變溫度以下，材料主要是解理型脆性斷裂，低。3、應變速率：應變速率e具有與溫度相似的效應，增加應變速率相當于降低溫度，也可使 下 降。斷裂韌性表征金屬材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴展的能力。裂紋失穩(wěn)擴展需要消耗能量，其中主要是 塑性變形功。塑性變形功與應力狀態(tài)、材料強度和塑性以及裂紋尖端塑性區(qū)尺寸有關：材料強度 高、塑性好，塑性變形功大，材料的斷裂韌性就高；在強度值

44、相近時，提高塑性，增加塑性區(qū)尺 寸，塑性變形功也增加。內部因素1、材料的成分、組織對 的影響化學成分的影響：細化晶粒的合金元素因提高強度和塑性使 提高；強烈固溶強化的合金 元素因降低塑性使 明顯降低，并且隨著合金元素含量的提高，降低越厲害；形成金屬化合物并呈第二相析出的合金元素，因降低塑性有利于裂紋的擴展，也使 降低。基體相結構和晶粒大小的影響：從滑移塑性變形和解理斷裂的角度來看，面心立方固溶體 容易產生滑移塑性變形而不產生解理斷裂，并且n值較高，所以其 較高，因此，奧氏體鋼的 較 鐵素體鋼、馬氏體鋼的高；一般來說，晶粒越細小，n和6就越高，則 也越高，但是在某些情況下，粗晶粒的反而較高。雜質

45、及第二相的影響：鋼中的非金屬夾雜物和第二相在裂紋尖端的應力場中，若本身脆裂 或在相界面開裂而形成微孔，微孔和主裂紋連接使裂紋擴展，從而使 降低；鋼中某些微量雜質 元素（如睇、錫、磷、神等）容易偏聚于奧氏體晶界，降低晶間結合力使裂紋沿晶界擴展并斷裂， 使降低。顯微組織的影響：板條馬氏體是位錯型亞結構，具有較高的強度和塑性，裂紋擴展阻力較 大，常呈韌性斷裂，因而 較高；針狀馬氏體是李晶型亞結構，硬而脆，裂紋擴展阻力小，呈準 解理或解理斷裂，因而 很低；回火索氏體的基體具有較高的塑性，第二相是粒狀碳化物，分布間距較大，裂紋擴展阻力較大，因而 較高；回火馬氏體基體相塑性差，第二相質點小且彌散分 布，裂

46、紋擴展阻力較小，因而 較低?；鼗鹎象w的居于上述兩者之間。2、特殊熱處理對 的影響形變熱處理：高溫形變熱處理可以細化奧氏體的亞結構，因而細化淬火馬氏體，使強度和 韌性都提高；低溫形變熱處理除了細化奧氏體亞結構外，還可增加位錯密度，促進合金碳化物彌 散沉淀，降低奧氏體含碳量和增加細小板條馬氏體的數量因而提高強度和韌性。亞溫淬火：亞溫淬火可以提高低溫韌性和抑制高溫回火脆性。顯微組織的影響4.10 金屬材料斷裂韌性的測定試樣要求：常用的兩種試樣為三點彎曲試樣和緊湊拉伸試樣。 由于 是金屬材料在平面應變 和小范圍屈服條件下裂紋失穩(wěn)擴展時 的臨界值，因此，測定 用的試驗尺寸必須保證裂紋頂端 處于平面應變

47、或小范圍屈服狀態(tài)。B（W力實用文檔B為試樣在z向的厚度，W為在y向的寬度，a為裂紋長度第五章材料在變動載荷下的力學性能5.1 金屬疲勞現象及特點疲勞：金屬機件或構件在變動應力和應變長期作用下，由于承受變動載荷而導致裂紋萌生和擴展以致斷裂失效的全過程。疲勞載荷的共同特點：斷裂時并無明顯的宏觀塑性變形，斷裂前沒有明顯的預兆，而是突然地破壞；引起疲勞斷裂的應力很低，常常低于靜載時的屈服強度；疲勞破壞能清楚地顯示出裂紋的發(fā)生、擴展和 最后斷裂三個組成部分。變動載荷是引起疲勞破壞的外力，它是指載荷大小或大小和方向隨時間按一定規(guī)律呈周期性 變化或呈無規(guī)則隨機變化的載荷，其在單位面積上的平均值為變動應力。變

48、動應力可分為規(guī)則周 期變動應力（也稱循環(huán)應力）和無規(guī)則隨機變動應力兩種彎曲疲勞 扭轉疲勞 技應力狀態(tài)-± 拉壓疲萬L復合疲勞高周疲勞技斷裂壽命和應力高低一-低周疲勞L按環(huán)境和接觸情況一大氣疲勞 腐蝕疲勞 高溫疲勞-接觸疲勞疲勞的特點疲勞斷裂與靜載荷或一次沖擊加載斷裂相比，具有以下特點:疲勞是低應力循環(huán)延時斷裂，即具有壽命的斷裂。斷裂應力低于材料的抗拉強度，甚至低于屈服強度。斷裂壽命隨應力不同而變化，應力高壽命短，應力低壽命長，當應力低于某一臨界值時，壽命可達無限長。標準文案疲勞是種潛在的突發(fā)性脆性斷裂，它是在長期累積損傷過程中經裂紋萌生和緩慢亞穩(wěn)擴展到臨界尺寸 時才突然發(fā)生的。疲勞對

49、缺陷（缺口、裂紋及組織缺陷）十分敏感，三者都加快疲勞破壞的開始和發(fā)展。疲勞宏觀斷口具有三個形貌不同的區(qū)域：疲勞源、疲勞區(qū)和瞬斷區(qū)。1、疲勞源：疲勞源是疲勞裂紋萌生的策源地， 在斷口上，疲勞源一般在機件表面，常和缺口、裂 紋、刀痕、蝕坑等缺陷相連。疲勞源區(qū)的光亮度最 大。在一個疲勞斷口中，疲勞源可以有一個或幾 個不等，與機件的應力狀態(tài)及應力大小有關。疲勞 源區(qū)光亮度越大，相鄰疲勞區(qū)越大，貝紋線越多越 密者，其疲勞源就越先產生；反之，則疲勞源就越 后產生。2、疲勞區(qū)：疲勞區(qū)是疲勞裂紋亞穩(wěn)擴展所形成的斷口區(qū)域，其斷口比較光滑并分布有貝紋 線（或海灘花樣）。貝紋線是疲勞區(qū)的最大特征，一般認為它是有變動

50、載荷引起的。 循環(huán)應力低, 材料韌性好，疲勞區(qū)大，貝紋線細、明顯。3、瞬斷區(qū)：瞬斷區(qū)是裂紋最后失穩(wěn)快速擴展所形成的斷口區(qū)域，一般在疲勞源的對側。其 斷口比疲勞區(qū)粗糙，宏觀特征同靜載的裂紋件的斷口一樣，隨材料性質而變；脆性材料為結晶狀 斷口；若為韌性材料，則在中間平面應變區(qū)為放射狀或人字紋斷口， 在邊緣平面應力區(qū)為剪切唇。5.2 高周疲勞與低周疲勞高周疲勞：指小型試樣在變動載荷試驗時，疲勞斷裂壽命不小于周次的疲勞過程。低周疲勞：金屬在循環(huán)載荷作用下，疲勞壽命為 次的疲勞斷裂。（應力水平高、循環(huán) 周次少）疲勞曲線和疲勞極限典型的金屬材料疲勞曲線如右圖。圖中縱坐標為循環(huán)應力的最大應力（7或應力幅（7

51、 ；橫坐標為斷裂循環(huán)周次N,常用對數值0L11IJ1劃101105tobId?IMHV循環(huán)周一,N 一表示。S-N曲線由高應力段和低應力段組成， 前者壽命短，后者壽命長。對于一般具有應變時效的金屬材料，如碳鋼、合金結構鋼等，當循環(huán)應力水平降到某一臨界值時，低應力段變?yōu)?水平段，表面試樣可以經無限次應力循環(huán)也不發(fā)生疲勞斷裂，故將對應的應力稱為疲勞極限，記標準文案為 。常用周次作為測定疲勞極限的基數，記為 。另一類金屬材料，如鋁合金、不銹鋼、高強度鋼等，它們的S-N曲線沒有水平部分，只是隨應力降低，循環(huán)周次不斷增大。此時，只能 根據材料的使用要求規(guī)定某一循環(huán)周次下不發(fā)生斷裂的應力作為“條件疲勞極限

52、”。疲勞斷裂應力判據為：對稱應力循環(huán)下（T ；非對稱應力循環(huán)下6（T （為應力比）。疲勞極限與靜強度間的關系：金屬材料的抗拉強度越大，其疲勞極限也越大。對于中、低強 度鋼，疲勞極限與抗拉強度之間大體呈線性關系。低周疲勞的特點低周疲勞時，局部區(qū)域產生宏觀塑性變形，應力與應變呈非線性關系，形成滯后回線?？倯?£££ o低周疲勞試驗時，或者控制急應變范圍，或者控制塑性應變范圍，在給定的e或&下測定疲勞壽命。試驗結果處理不用 S-N曲線，而要改用 £或£曲線，以描述材料的低周疲勞規(guī)律。e 和£分別為總應變幅和塑性應變幅。裂紋成核期短

53、，有多個裂紋源；微觀斷口的疲勞條帶較粗，間距也較寬；斷口呈韌窩狀、 輪胎花樣狀。低周疲勞壽命取決于塑性應變幅。低周疲勞與高周疲勞的區(qū)別相同點：都是循環(huán)塑性變形累積損傷的結果。不同點：高周疲勞壽命取決于應力幅或應力強度因子范圍；低周疲勞壽命取決于塑性應變幅。在低周疲勞的循環(huán)加載初期，材料對循環(huán)加載的響應有一個由不穩(wěn)定向穩(wěn)定過渡的過程。材 料對循環(huán)加載的初期響應過程可表現為循環(huán)硬化和循環(huán)軟化。若金屬材料在恒定應變范圍循環(huán)作用下，隨循環(huán)周次增加其應力（形變抗力）不斷增加，即 為循環(huán)硬化；若在循環(huán)過程中，應力逐漸減小，則為 循環(huán)軟化。金屬材料產生循環(huán)硬化還是循環(huán)軟化取決于材料的初始狀態(tài)、結構特性以及應

54、變幅和溫度等。 其中，退火狀態(tài)的塑性材料往往表現為循環(huán)硬化，而加工硬化的材料則往往表現為循環(huán)軟化。循環(huán)硬化產生的原因：位錯運動。熱疲勞：機件在由溫度循環(huán)變化時產生的循環(huán)熱應力及熱應變作用下發(fā)生的疲勞。5.3 疲勞裂紋擴展疲勞裂紋擴展曲線的斜率即表示 裂紋擴展速率da/dN,即每循環(huán)一次裂紋擴展的距離。疲勞裂紋擴展速率曲線：材料的疲勞裂紋擴展速率 da/dN不僅與應力水平有關，而且與標準文案實用文檔當時的裂紋尺寸a有關，將兩者復合為應力強度因子 K, K=KaKmin=讓6a1/2。I區(qū)（初始段）：KW AKh： da/dN值很小，裂紋不擴展。 K>AKh, AK：t , da/dN T

55、,裂 紋擴展但不快。I區(qū)所占壽命不長。II區(qū)（主要段）：4KT , da/dN較大，裂紋亞穩(wěn)擴展，是決定疲勞裂紋擴展壽命的主要段。III區(qū)（最后段）：« , da/dN T T ,裂紋失穩(wěn)擴展哂ig體力圉5.卻 疲勞裂葩擴展用塾國5-16鹿膏裂續(xù)i1展速率曲線疲勞裂紋擴展門檻值：確定心為裂紋疲勞不擴展的 K臨界值，稱為疲勞裂紋擴展門檻值。 表示材料阻止疲勞裂紋開始擴展的性能，具值越大，阻止疲勞裂紋開始擴展的能力就越大，材料 就越好。 單位為MN- m-3/2或MPa m1/2 Kh與6-i的區(qū)別：（7-1是光滑試樣的無限壽命疲勞強度，用于傳統的疲勞強度設計和校核; Kh是裂紋試樣的無

56、限壽命疲勞性能，適合裂紋件的設計和校核影響疲勞裂紋擴展速率的因素應力比的影響：應力比r T ,曲線向左上方移動，使da/dN 升高，而且在I、III區(qū)的影響比II區(qū)的大。實際機件在工作時很難一直是恒載，往往會有偶然過載現象。偶然過載進入過載損傷區(qū)，將使材料受到損傷并降低疲 勞壽命，但若過載適當，有時反而是有益的。在恒載裂紋疲勞 擴展期內，適當的過載峰會使裂紋擴展減慢或停滯一段時間，發(fā)生裂紋擴展過載停滯現象，并延長疲勞壽命。材料組織的影響：對I、III區(qū)的影響比較明顯,圖5一融 應力比對疲勞舞皎擴展速率的靠哈L0300而對II區(qū)的影響不太明顯。通常，晶粒粗大,值越高,值越低。當鋼的淬火組織中存在一定量的殘余奧氏體和貝氏體等韌性組織時，可以提高鋼的，降低 。鋼的高溫回火的組織韌性好，強度低,其 較高；低溫回火的組織韌性差，強度高，其 較低；中