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鋼材經歷了應變硬化應變強化之後什麼提高

發布時間:2023-01-31 21:42:33

㈠ 提高鋼材屈服強度

1、形變強化(或應變強化,加工硬化)

隨著塑性變形的進行,位錯密度不斷增加,因此位錯在運動時的相互交割加劇,結果即產生固定的割階、位錯纏結等障礙,使位錯運動的阻力增大,引起變形抗力增加,給繼續塑性變形造成困難,從而提高金屬的強度規律。

變形程度增加,材料的強度、硬度升高,塑性、韌性下降,位錯密度不斷增加,根據公式,可知強度與位錯密度ρ的二分之一次方成正比,位錯的伯氏矢量b越大,強化效果越顯著。

2、固溶強化

溶質原子的溶入,使固溶體的晶格發生畸變,對滑移面上運動的位錯有阻礙作用。位錯線上偏聚的溶質原子形成的柯氏氣團對位錯起釘扎作用,增加了位錯運動的阻力。溶質原子在層錯區的偏聚阻礙擴展位錯的運動。所有阻礙位錯運動,增加位錯移動阻力的因素都可使強度提高。

3、細晶強化

其原理在於晶界對位錯滑移的阻滯效應。對於多晶體來說,位錯運動必須克服晶界的阻力,這是由於晶界兩側位錯的取向不同,所以在某一個晶粒中,滑移的位錯不能直接穿越晶界進入相鄰的晶粒,只有在晶界處塞積了大量的位錯後引起應力集中,才能激發相鄰晶粒中已有位錯的運動產生滑移。所以晶粒越細,材料的強度就越高。

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影響屈服強度的因素:結合鍵、組織、結構、原子本性、溫度、應變速率、應力狀態。

如將金屬的屈服強度與陶瓷、高分子材料比較可看出結合鍵的影響是根本性的。從組織結構的影響來看,可以有四種強化機制影響金屬材料的屈服強度。

雖然屈服強度是反映材料的內在性能的一個本質指標,但應力狀態不同,屈服強度值也不同。我們通常所說的材料的屈服強度一般是指在單向拉伸時的屈服強度。

㈡ 應變軟化與應變硬化

加工硬化------隨著冷變形程度的增加,金屬材料強度和硬度指標都有所提高,但塑性、韌性有所下降。
應變硬化------在材料的拉伸壓縮實驗中,材料經過屈服階段之後,又增強了抵抗變形的能力。這時,要使材料繼續變形需要增大應力。經過屈服滑移之後,材料重新呈現抵抗繼續變形的能力,稱為應變硬化。(又稱為冷作應變)。
1.常溫下鋼經過塑性變形後,內部組織將發生變化,晶粒沿著變形最大的方向被拉長,晶格被扭曲,從而提高了材料的抗變形能力。這種現象稱為應變硬化或加工硬化。
2. 金屬材料在再結晶溫度以下塑性變形時強度和硬度升高,而塑性和韌性降低的現象。又稱冷作硬化。產生原因是,金屬在塑性變形時,晶粒發生滑移,出現位錯的纏結,使晶粒拉長、破碎和纖維化,金屬內部產生了殘余應力等。加工硬化的程度通常用加工後與加工前表面層顯微硬度的比值和硬化層深度來表示。

㈢ 什麼是鋼材的應力硬化

經過屈服滑移之後,材料要繼續發生應變必須增加應力,這一階段材料抵抗變形的能力得到提高,通常稱為強化階段,這一物理現象稱為應變硬化。

鋼筋被拉長後(強化階段),應力(強度)變大了,這樣不是提高了鋼筋的性能

在常溫下,將鋼材拉伸至強化階段後撤去外力。鋼材進過這種加工後,長度增加,直徑縮小,彈性極限上升至相當於原材料強化階段,大大提升了材料的彈性極限。並且使應變率降低,提高了材料的剛度。

鋼筋在不斷載入的情況下,當其所受載荷產生的應力超過其屈服極限後,鋼筋會發生一定的塑性變形,這個塑性變形的產生會提高鋼筋的強度,也就是其屈服極限和強度極限,這個現象叫做應變硬化,那麼這個在和卸除後在下一次載入的時候鋼筋所能承受的載荷就比之前的葯高一些。

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當鋼筋的應力超過屈服點以後,拉力不增加而變形卻顯著增加,將產生較大的殘余變形時,以這時的拉力值除以鋼筋的截面積所得到的鋼筋單位面積所承擔的拉力值,就是屈服點σs°

抗拉強度就是以鋼筋被拉斷前所能承擔的最大拉力值除以鋼筋截面積所得的拉力值,抗拉強度又稱為極限強度。它是應力一應變曲線中最大的應力值,雖然在強度計算中沒有直接意義,但卻是鋼筋機械性能中必不可少的保證項目。

㈤ 金屬材料的應變硬化機制是什麼

金屬對蘇醒變形的抗力是隨變形量的增加而增加的,這種流變應力隨應變的增加而增加的現象是應變硬化機制

㈥ 鋼材經過冷加工所產生的應變硬化後什麼發生變化

鋼材的破壞分塑性破壞和脆性破壞兩種。
脆性破壞:載入後,無明顯變形,因此破壞前無預兆,斷裂時斷口平齊,呈有光澤的晶粒狀。脆性破壞危險性大。
影響脆性破壞的因素
1.化學成分
2.冶金缺陷(偏析、非金屬夾雜、裂紋、起層)
3.溫度(熱脆、低溫冷脆)
4.冷作硬化
5.時效硬化
6.應力集中
7.同號三向主應力狀態
1 ) 鋼材質量差、厚度大:鋼材的碳、硫、磷、氧、氮等元素含量過高,晶粒較粗,夾雜物等冶金缺陷嚴重,韌性差等;較厚的鋼材輥軋次數較少,材質差、韌性低,可能存在較多的冶金缺陷。
(2) 結構或構件構造不合理:孔洞、缺口或截面改變急劇或布置不當等使應力集中嚴重。
(3) 製造安裝質量差:焊接、安裝工藝不合理,焊縫交錯,焊接缺陷大,殘余應力嚴重;冷加工引起的應變硬化和隨後出現的應變時效使鋼材變脆。
(4) 結構受有較大動力荷載或反復荷載作用:但荷載在結構上作用速度很快時(如吊車行進時由於軌縫處高差而造成對吊車梁的沖擊作用和地震作用等),材料的應力- 應變特性就要發生很大的改變。隨著加荷速度增大,屈服點將提高而韌性降低。特別是和缺陷、應力集中、低溫等因素同時作用時,材料的脆性將顯著增加。
(5)在較低環境溫度下工作:當溫度從常溫開始下降肘,材料的缺口韌性將隨之降低,材料逐漸變脆。這種性質稱為低溫冷脆。不同的鋼種,向脆性轉化的溫度並不相同。同一種材料,也會由於缺口形狀的尖銳程度不同,而在不同溫度下發生脆性斷裂。
為了防止鋼材的脆性斷裂,可以從以下幾個方面著手:
1、裂紋
當焊接結構的板厚較大時(大於25mm),如果含碳量高,連接內部有約束作用,焊肉外形不適當,或冷卻過快,都有可能在焊後出現裂紋,從而產生斷裂破壞。針對這個問題,把碳控制在0.22%左右,同時在焊接工藝上增加預熱措施使焊縫冷卻緩慢,解決了斷裂問題。
焊縫冷卻時收縮作用受到約束,有可能促使它出現裂紋。措施是:在兩板之間墊上軟鋼絲留出縫隙,焊縫有收縮餘地,裂紋就不會出現。
把角焊縫的表面作成凹形,有利於緩和應力集中。凹形表面的焊縫,焊後比凸形的容易開裂,原因是凹形縫的表面有較大的收縮拉應力,並且在45°截面上焊縫厚度最小。凸形縫表面拉力不大,而45°截面又有所增強,情況要好的多。在凹形焊縫開裂的條件下,改用凸形焊縫,就不再開裂。
2、應力
考察斷裂問題時,應力是構件的實際應力,它不僅和荷載的大小有關,也和構造形狀及施焊條件有關。幾何形狀和尺寸的突然變化造成應力集中,使局部應力增高,對脆性破壞最為危險。施焊過程造成構件內的殘余拉應力,也是不利的。因此,避免焊縫過於集中和避免截面突然變化,都有助於防止脆性斷裂。
3、材料選用
為了防止脆性斷裂,結構的材料應該具有一定的韌性。材料斷裂時吸收的能量和溫度有密切關系。吸收的能量可以劃分為三個區域,即變形是塑性的、彈塑性的和彈性的。要求材料的韌性不低於彈性,以避免出現完全脆性的斷裂,也沒有必要高於彈塑性,對鋼材要求太高,必然會提高造價。鋼材的厚度對它的韌性也有影響。厚鋼板的韌性低於薄鋼板。
4、構造細部
發生脆性斷裂的原因是存在和焊縫相交的構造縫隙,或相當於構造縫隙的未透焊縫。構造焊縫相當於狹長的裂紋,造成高度的應力集中,焊縫則造成高額殘余拉應力並使近旁金屬因熱塑變形而時效硬化,提高脆性。低溫地區結構的構造細部應該保證焊縫能夠焊透。因此,設計時必須注意焊縫的施工條件,以保證施焊方便,能夠焊透。

㈦ 低碳鋼拉伸試驗中應力應變可分為四個階段分別是

低碳鋼從受拉至拉斷,分為以下四個階段。
1 彈性階段
隨著荷載的增加,應變隨應力成正比增加。如卸去荷載,試件將恢復原狀,表現為彈性變形,與A點相對應的應力為彈性極限。在這一范圍內,應力與應變的比值為一常量,稱為彈性模量,用E表示。彈性模量反映鋼材的剛度,是鋼材在受力條件下計算結構變形的重要指標。常用低碳鋼的彈性模量E=2.0×105~2.1×105MPa,彈性極限E=180~200MPa。
2 屈服階段
應力與應變不成比例,開始產生塑性變形,應變增加的速度大於應力增長速度,鋼材抵抗外力的能力發生「屈服」了。
該階段在材料萬能試驗機上表現為指針不動(即使加大送油)或來回窄幅搖動。
鋼材受力達屈服點後,變形即迅速發展,盡管尚未破壞但已不能滿足使用要求。故設計中一般以屈服點作為強度取值依據。
3 強化階段
抵抗塑性變形的能力又重新提高,變形發展速度比較快,隨著應力的提高而增強。
常用低碳鋼的為385~520MPa。抗拉強度不能直接利用,但屈服點與抗拉強度的比值(即屈強比),能反映鋼材的安全可靠程度和利用率。屈強比越小,表明材料的安全性和可靠性越高,結構越安全。但屈強比過小,則鋼材有效利用率太低,造成浪費。常用碳素鋼的屈強比為0.58~0.63,合金鋼為0.65~0.75。
4 頸縮階段
材料變形迅速增大,而應力反而下降。試件在拉斷前,於薄弱處截面顯著縮小,產生「頸縮現象」,直至斷裂。
通過拉伸試驗,除能檢測鋼材屈服強度和抗拉強度等強度指標外,還能檢測出鋼材的塑性。塑性表示鋼材在外力作用下發生塑性變形而不破壞的能力,它是鋼材的一個重要性指標。鋼材塑性用伸長率或斷面收縮率表示。

㈧ 應變強化後,彈性變形和塑型變形有何變化

你好,應變強化後,彈性極限提高,所以彈性變形的變形量變大,可以發生更大范圍內的變形。而強化後塑性降低,塑性變形的變形范圍減少。

㈨ 應變硬化在生產中有何意義作為一種強化方法,它有什麼局限性

應變硬化又稱為加工硬化,可以提高合金的強度和硬度。比如,冷拉鋼絲就是利用應變硬化效應對鋼絲進行強化的。尤其是對有些不能用熱處理進行強化的合金,應變硬化是非常重要的手段。
局限性是:作為一種強化方法,應變硬化沒有從根本上改變合金性質,如果合金溫度過高,加工硬化可能會因為回復與再結晶而起不到強化的效果。

㈩ 應變強化是哪類材料的特點,發生在拉伸過程的哪個階段,有何作用和意義

應變強化是鋼類材料的特點,發生在屈服階段之後的階段。

應變強化的作用和意義:

常溫下鋼經過塑性變形後,內部組織將發生變化,晶粒沿著變形最大的方向被拉長,晶格被扭曲,提高了材料的抗變形能力。

(10)鋼材經歷了應變硬化應變強化之後什麼提高擴展閱讀:

應變硬化的影響:

應變硬化率變化僅為1%時,框架低層和中間層的殘余側移顯著增加,BRBFs的恢復能力顯著減小。

另一方面,最大側移與應變硬化率近似相互獨立,震後出現較大永久側移會對結構的性能帶來嚴重影響。

得出應變硬化影響採用的方法:

採用概率地震需求分析(PSDA)方法,評估核心型鋼應變硬化率對屈曲約束支撐框架(BRBFs)殘余側移的影響。

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