低碳鋼和鑄鐵破壞的極限應力分別是什麼

1. 比較低碳鋼和灰鑄鐵的力學性能及破壞形式

前者，力學性能優越，有明顯的屈服台階， 韌性塑性較好；破壞形式為塑性破壞，安全性較鑄鐵高。後者，力學性能較前者差，無明顯屈服台階，一般取極限應變的0.2%，韌塑性較差；破壞形式屬於脆性破壞。

2. 靜拉伸時，低碳鋼有哪些強度指標鑄鐵的強度指標是什麼比較鑄鐵和低碳鋼抗拉性能。

靜拉伸時，低碳鋼有比例極限、彈性極限、屈服極限和強度極限。鑄鐵拉斷時的最大應力即為強回度極答限。因為沒有屈服現象，強度極限是衡量輕度的唯一指標。鑄鐵等脆性材料抗拉強度很低，不宜作為抗拉零件材料。低碳鋼壓縮時的彈性模量和屈服極限都與拉伸時的大致相同。

拉伸時的應力-應變曲線主要分四個階段：彈性階段、屈服階段、強化階段、局部變形階段，在局部變形階段有明顯的屈服和頸縮現象。開始時為彈性階段，完全遵守胡克定律沿直線上升，比例極限以後變形加快，但無明顯屈服階段。

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拉伸試驗可測定材料的一系列強度指標和塑性指標。強度通常是指材料在外力作用下抵抗產生彈性變形、塑性變形和斷裂的能力。材料在承受拉伸載荷時，當載荷不增加而仍繼續發生明顯塑性變形的現象叫做屈服。產生屈服時的應力，稱屈服點或稱物理屈服強度，用σS（帕）表示。

工程上有許多材料沒有明顯的屈服點，通常把材料產生的殘余塑性變形為 0.2%時的應力值作為屈服強度，稱條件屈服極限或條件屈服強度，用σ0.2 表示。材料在斷裂前所達到的最大應力值，稱抗拉強度或強度極限，用σb（帕）表示。

3. 鑄鐵和低碳鋼兩種材料抗拉強度極限比較

低碳鋼是塑性材料，抗拉強度大，分為彈性階段、屈服階段、強化階段、局部變形階段。而鑄鐵是脆性材料，抗拉強度小，沒有屈服和縮頸現象，拉斷前的應變很小。

4. 低碳鋼以及鑄鐵的極限應力

鑄鐵為脆性材料，其壓縮圖在開始時接近於直線，與縱軸之夾角很小，以後曲回率逐漸答增大，最後至破壞，因此只確定其強度極限。

σbc＝Fbc/S
鑄鐵試件受壓力作用而縮短，表明有很少的塑性變形的存在。當載荷達到最大值時，試件即破壞，並在其表面上出現了傾斜的裂縫（裂縫一般大致在與橫截面成45°的平面上發生）鑄鐵受壓後的破壞是突然發生的，這是脆性材料的特徵。

從試驗結果與以前的拉伸試驗結果作一比較，可以看出，鑄鐵承受壓縮的能力遠遠大於承受拉伸的能力。抗壓強度遠遠超過抗拉強度，這是脆性材料的一般屬性。

5. 低碳鋼和鑄鐵試件扭轉時沿著什麼方位破壞各是什麼應力引起的

鑄鐵為脆性材料，其壓縮圖在開始時接近於直線，與縱軸之夾角很回小，以後曲率逐答漸增大，最後至破壞，因此只確定其強度極限。
σbc＝fbc/s
鑄鐵試件受壓力作用而縮短，表明有很少的塑性變形的存在。當載荷達到最大值時，試件即破壞，並在其表面上出現了傾斜的裂縫（裂縫一般大致在與橫截面成45°的平面上發生）鑄鐵受壓後的破壞是突然發生的，這是脆性材料的特徵。
從試驗結果與以前的拉伸試驗結果作一比較，可以看出，鑄鐵承受壓縮的能力遠遠大於承受拉伸的能力。抗壓強度遠遠超過抗拉強度，這是脆性材料的一般屬性。

6. 低碳鋼的極限應力是什麼

材料學的基本思路是，材料的性能（property）是由組織（microstructure）決定的，而組織是由材料的加工工藝（processing）決定的。就碳鋼來說，通過不同的工藝獲得的組織千差萬別，產品的強度當然也會有所不同，所以一概而論地說碳鋼的屈服極限和強度極限和含碳量成正比是不嚴謹的，好比說我拿一塊含碳量只有0.4%的淬火馬氏體，屈服強度能達到1 GPa，而另一塊含碳量1%的珠光體屈服強度也就只有600 MPa左右。但我想題主想探討的是在同樣的組織的情況下，碳含量作為單一變數對材料性能的影響，這里我就用淬火馬氏體作為例子來簡單說明一下。

首先，馬氏體的強度和碳含量在一定范圍內的確是成正比的：

圖中縱軸為硬度，但通常情況下認為材料的硬度和拉伸強度呈線性正相關（比例系數大約為3），所以如圖所示含碳量小於0.8%時，基本是隨著含碳量的增加材料變得越來越硬，也越來越強。要解釋這個機理，就要考慮材料的強化機制，所以材料的屈服強度（[公式]）大概有這么幾個來源：
[公式]
上面的公式右邊，第一項是鐵本身的晶格強度，第二項是固溶強化，第三項是晶界強化，第四項是第二相（析出物）強化，第五項是位錯強化。除了第一項，碳含量對馬氏體強度的影響在後四項中均有至關重要的作用。

固溶強化：碳原子作為溶質在固溶體中通過導致晶格畸變，提高了形變產生所需要越過的能量勢壘，從而提高材料的強度。但通常認為碳原子的固溶強化對馬氏體屈服強度的貢獻並不多，基本在200 - 300 MPa左右。

晶界強化：在馬氏體的語境下談晶界，主要指的是lath boundary， plate boundary，block boundary等（當然前奧氏體晶界也大量存在於組織中，但由於強度貢獻太低被忽略不計），而淬火前基體中的含碳量直接決定了淬火後的馬氏體形貌。

如圖所示，隨著基體中含碳量的增加，淬火馬氏體由最初的板條狀（lath martensite）逐漸變為碟片狀（plate martensite），邊界間距逐漸縮小，而邊界的密度逐漸增大，這些邊界中存在大量整齊排列的位錯，對提高材料強度有很大貢獻。晶界強化的貢獻大致類似於Hall-Patch效應，基本上與邊界間距平方根成反比。

7. 試比較低碳鋼和鑄鐵在扭轉時的力學性能，並根據斷口特點分析其破壞原因

低碳鋼扭轉時發生屈服，加工硬化，最後斷裂。塑性變形量較大。鑄鐵扭轉時幾乎不發生塑性變形，直接斷裂。低碳鋼斷口和式樣軸線垂直，是剪切力切斷。鑄鐵斷口和式樣軸線呈45度，是正應力拉斷。

8. 低碳鋼和鑄鐵在壓縮時的力學性能有什麼區別

1、材料性能不同：

低碳鋼是塑性材料，低碳鋼抗壓能力非常強，而鑄鐵是脆性材料，抗壓能力遠遠大於抗拉能力。

2、壓縮後結果不同：

低碳鋼抗壓能力非常強，且抗拉抗壓能力相當，所以最後會被壓扁但是不會斷裂，而鑄鐵的抗壓能力遠遠大於抗拉能力，最後會被內部的正應力給拉斷，斷口呈斜45度角。

3、壓縮時表現不同：

低炭鋼壓縮時的力學性能：彈性階段與拉伸時相同，楊氏模量、比例極限相同，屈服階段，拉伸和壓縮時的屈服極限相同，屈服階段後，試樣越壓越扁無頸縮現象，測不出強度極限。

鑄鐵拉伸壓縮時的力學性能：強度極限是唯一指標，斷口形狀為沿斜截面錯動而破壞，斷口與截面成角，抗壓強度極限為拉伸時的4～5倍，沿斜截面錯動而破壞，斷口與斜截面約略成角，只適合作受壓構件。

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材料力學性能是指材料在常溫、靜載作用下的宏觀力學性能。是確定各種工程設計參數的主要依據。這些力學性能均需用標准試樣在材料試驗機上按照規定的試驗方法和程序測定，並可同時測定材料的應力-應變曲線。

材料力學性能是材料的宏觀性能。設計各種工程結構選用材料的主要依據。各種工程材料的力學性能是按照有關標准規定的方法和程序，用相應的試驗設備和儀器測定。

9. 為什麼將低碳鋼的極限應力定為σs，而降鑄鐵的定為σ比

低碳鋼為塑性材料，當達到σs時會發生塑性變形，導致零件失效。鑄鐵是脆性材料，沒有σs，當應力達到σb時直接斷裂失效

10. 低碳鋼 鑄鐵 力學性能的比較

1．低碳鋼：

低碳鋼為塑性材料.開始時遵守胡克定律沿直線上升，比例極限以後變形加快，但無明顯屈服階段。相反地，圖形逐漸向上彎曲。這是因為在過了比例極限後，隨著塑性變形的迅速增長，而試件的橫截面積逐漸增大，因而承受的載荷也隨之增大。

從實驗我們知道，低碳鋼試件可以被壓成極簿的平板而一般不破壞。因此，其強度極限一般是不能確定的。我們只能確定的是壓縮的屈服極限應力。

2．鑄鐵：

鑄鐵為脆性材料，其壓縮圖在開始時接近於直線，與縱軸之夾角很小，以後曲率逐漸增大，最後至破壞，因此只確定其強度極限。

σbc＝Fbc/S
鑄鐵試件受壓力作用而縮短，表明有很少的塑性變形的存在。當載荷達到最大值時，試件即破壞，並在其表面上出現了傾斜的裂縫（裂縫一般大致在與橫截面成45°的平面上發生）鑄鐵受壓後的破壞是突然發生的，這是脆性材料的特徵。

從試驗結果與以前的拉伸試驗結果作一比較，可以看出，鑄鐵承受壓縮的能力遠遠大於承受拉伸的能力。抗壓強度遠遠超過抗拉強度，這是脆性材料的一般屬性。

它們的壓縮圖見下面第一個網頁
http://am.hit.e.cn/labs/caili/matelPulling.htm
這個是電子教案。
http://www.xihangzh.com/jxkj/lixue/jiaoan14.htm