金属材料屈服强度的影响因素
影响屈服强度的因素
1.影响屈服强度的因素：金属本质及晶格类型；晶格大小和亚结构；溶质元素；第二相2.影响屈服强度的外部因素：温度；应变速率；应变状态3.影响断裂韧性的因素：外部因素：板厚或构件截面尺寸；温度；应变速率。
内部因素：化学成分；基本相结构和晶粒大小；显微组织；亚温淬火。
4.影响韧脆转变温度的因素：成分；晶粒尺寸；显微组织。
5.断裂韧性与冲击韧性的关系：相同点：a.以能量表示，两者有能量人韧性的共性b.大多数情况下，两者变化一致，影响因素一致c.在平行区域可建立两者的对应关系。
不同点：a.式样条件和速率不同，KIC为静载荷，AKV为冲击载荷。
B.做实验AK时要缺口，AK是夏比V或U形缺口，而是KIC裂纹，因此曲率半径不同，断裂韧性的曲率半径小c.应力状态不同KIC在平面应变下的断裂韧性，属于脆性断裂，而冲击韧性没有应力要求平面应力变状态属于脆性断裂。
d.消耗能量不同，断裂韧性裂纹已经存在，反映裂纹试问扩展的过程所消耗的能量，而冲击韧性反映裂纹形成和扩展整个过程所消耗的能量6.屈服强度：工程上通常以产生0.2%的残留变形时的应力记为屈服强度。
7.韧性断裂和脆性断裂的异同：相同点：都是工程材料的失效形式。
不同点：A.韧性断裂是金属材料断裂前产生明显宏观塑性变形的断裂有一个缓慢的撕裂过程，在裂纹扩展中不断消耗能量，宏观断口纤维状，在暗色由纤维区放射区剪切唇构成，断口比较粗糙，微观上断口有典型的韧容。
断面一般平行于最大切应力，并与主应力是45°。
B.脆性断裂是突然发生的断裂，断裂前基本上不发生塑性变形，断裂面一般与正应力垂直，断口平齐而光亮，常呈放射状或结晶状。
纤维区很小剪切唇几乎没有，断口中有人字纹华业囊。
微观上，其断口为准解理，解理断口的花样特征。
C.一般规定光滑拉伸式样的断面收缩率小鱼5%为脆性断裂，繁殖，大于5%为韧性断裂。
8.断裂韧性与强度塑性的关系：A.韧性是强度和塑性的综合性能指标，根据材料的断裂类型选用相应的关系式，即可有常规强度和塑性大致推得的材料的断裂韧性。
不锈钢的屈服强度及其影响因素
不锈钢的屈服强度及其影响因素(2008-09-03 10:48:50)转载1. 屈服标准工程上常用的屈服标准有三种：(1)比例极限应力-应变曲线上符合线性关系的最高应力，国际上常采用σp 表示，超过σp时即认为材料开始屈服。
(2)弹性极限试样加载后再卸载，以不出现残留的永久变形为标准，材料能够完全弹性恢复的最高应力。
国际上通常以σel表示。
应力超过σel时即认为材料开始屈服。
(3)屈服强度以规定发生一定的残留变形为标准，如通常以0.2%残留变形的应力作为屈服强度，符号为σ0.2或σys。
2. 影响屈服强度的因素影响屈服强度的内在因素有：结合键、组织、结构、原子本性。
如将金属的屈服强度与陶瓷、高分子材料比较可看出结合键的影响是根本性的。
从组织结构的影响来看，可以有四种强化机制影响金属材料的屈服强度，这就是：(1)固溶强化；(2)形变强化；(3)沉淀强化和弥散强化；(4)晶界和亚晶强化。
沉淀强化和细晶强化是工业合金中提高材料屈服强度的最常用的手段。
在这几种强化机制中，前三种机制在提高材料强度的同时，也降低了塑性，只有细化晶粒和亚晶，既能提高强度又能增加塑性。
影响屈服强度的外在因素有：温度、应变速率、应力状态。
随着温度的降低与应变速率的增高,材料的屈服强度升高，尤其是体心立方金属对温度和应变速率特别敏感，这导致了钢的低温脆化。
应力状态的影响也很重要。
虽然屈服强度是反映材料的内在性能的一个本质指标，但应力状态不同，屈服强度值也不同。
我们通常所说的材料的屈服强度一般是指在单向拉伸时的屈服强度。
3.屈服强度的工程意义传统的强度设计方法，对塑性材料，以屈服强度为标准，规定许用应力[σ]=σys/n，安全系数n一般取2或更大，对脆性材料，以抗拉强度为标准，规定许用应力[σ]=σb/n，安全系数n一般取6。
需要注意的是，按照传统的强度设计方法，必然会导致片面追求材料的高屈服强度，但是随着材料屈服强度的提高，材料的抗脆断强度在降低，材料的脆断危险性增加了。
影响屈服强度的因素
τ = α Gb ρ
1 2
在平行位错情况下,ρ为主滑移面中位错的密 度；在林位错情况下,ρ为林位错的密度。α值与 晶体本性、位错结构及分布有关。
2、晶粒大小和亚结构
晶粒大小的影响是晶界影响的反映，因 为晶界是位错运动的障碍，在一个晶粒内 部，必须塞积足够数量的位错才能提供必 要的应力，是相邻晶粒中的位错源开动并 产生宏观可见的塑性变形。因而，减小晶 粒尺寸将增加位错运动障碍的数目，减小 晶粒内位错塞积群的长度使屈服强度提高。
& σ ε、t = C (ε )
m
3、应力状态对屈服强度的影响
应力状态也影响屈服强度，切应力分量愈大， 愈有利于塑性变形，屈服强度则愈低，所以扭转 比拉伸的屈服强度低，拉伸要比弯曲的屈服强度 低，但三向不等拉伸下的屈服强度量最高。要注 意，不同应力状态下材料屈服强度不同，并非是 材料性质变化，而是材料在不同条件下表现的力 学行为不同而已。 总之，金属材料的屈服强度既受各种内在因 素影响，又因外在条件不同而变化，因而可以根 据人们的要求予以改变，这在机件设计、选材、 拟订加工工艺和使用时都必须考虑到。
二、影响屈服强度的外在因素
1、温度 2、应变速率 3、应力状态
1、温度对屈服强度的影响
一般，升高温度， 金属材料的屈服强度 降低．伺是，金属晶 体结构不同，其变化 趋势并不一样，如右 图所示。
W、Mo、Fe、Ni的屈服强度 与温度的关系
2、应变速率对屈服强度的影响
应变速率增大，金 属材料的强度增加(如右 图)。由右图可见，屈服 强度随应变速率的变化 较抗拉强度的变化要明 显的多。 在应变量与温度一定时，流变应力与应变速率的关 系为：
影响屈服强度的因素
一、影响屈服强度的内在因素
影响屈服强度的因素
3、应力状态 、
应力状态也影响屈服强度，切应力分量愈大， 愈有利于塑性变形，屈服强度则愈低，所以扭转比 拉伸的屈服强度低，拉伸要比弯曲的屈服强度低， 但三向不等拉伸下的屈服强度量最高。要注意，不 同应力状态下材料屈服强度不同，并非是材料性质 变化，而是材料在不同条件下表现的力学行为不同 而已。 总之、金属材料的屈服强度既受各种内在因 素影响，又因外在条件不同而变化，因而可以根据 人们的要求予以改变，这在机件设计、选材、拟订 加工工艺和使用时都必须考虑到。
亚晶界的作用与晶界类似，也阻碍位错运动。
（一）影响屈服强度的内在因素 3、溶质元素 、
在纯金属中加入溶质原子 (间隙型或置换型)形成因溶合 金(或多相合金中的基体相)， 将显著提高屈服强度，此即为 固镕强化。通常，间隙固溶体 的强化效果大于置换固溶体。 图1-9所示。 在固溶合金中，由于溶 质原子和溶剂原子直径不同， 在溶质周围形成了晶格畸变应 力场．该应力场相位错应力场 产生交互作用，使位错运动受 阻，从而使屈服强度提高。
（一）影响屈服强度的内在因素
对于可变形第二相质点，位错可以切过，使之 同基体一起产生变形，由此也能提高屈服强度。 第二相的强化效果还与其尺寸、形状、数量和 分布以及第二相与基体的强度、塑性相应变硬化待 性、两相之间的晶体学配合和界面能等因素有关。 在第二相体积比相同情况下，长形质点显著影响位 错运动，因而具有此种组织的金属材料，其屈服强 度就比具有球状的高。 综上所述，表征金属微量塑性变形抗力的屈服 强度是一个对成分、组织极为敏感的力学性能指标， 受许多内在因素的影响，改变合金成分或热处理工 艺都可使屈服强度产生明显变化。
图1-9 低碳铁素体中固溶强化效果
（一）影响屈服强度的内在因素
பைடு நூலகம்
影响屈服强度的因素.
（一）影响屈服强度的内在因素
2、晶粒大小和亚结构
晶粒大小的影响是晶界影响的反映，减小晶粒尺寸将增 加位错运动障碍的数目，减小晶粒内位错塞积群的长度，使 屈服强度提高。 许多金属与合金的屈服强度与晶粒大小的关系均符合霍 尔—派奇(Hall—Petch)公式：σs=σi+kyd-1/2
σi ——位错在基体金属中运动的总阻力，亦称摩擦阻力，决定 于晶体结构和位错密度 ky ——度量晶界对强化贡献大小的钉扎常数，或表示滑移带 端部的应力集中系数 d ——晶粒平均直径。
图1-9 低碳铁素体中固溶强化效果
（一）影响屈服强度的内在因素
4、第二相
工程上的金属材料，其显微组织一般是多相的。 除了基体产生固溶强化外，第二相对屈服强度也有 影响。第二相质点的强化效果与质点本身在金属材 料屈服变形过程中能否变形有很大关系。据此可将 第二相质点分为不可变形的和可变形的两类。 根据位错理论，位错线只能绕过不可变形的 第二相质点，为此，必须克服弯曲位错的线张力。 弯曲位错的线张力与相邻质点的间距有关，故含有 不可变形第二相质点的金属材料，其屈服强度与流 变应力就决定于第二相质点之间的间距。
（一）影响屈服强度的内在因素
对于可变形第二相质点，位错可以切过，使之 同基体一起产生变形，由此也能提高屈服强度。 第二相的强化效果还与其尺寸、形状、数量和 分布以及第二相与基体的强度、塑性相应变硬化待 性、两相之间的晶体学配合和界面能等因素有关。 在第二相体积比相同情况下，长形质点显著影响位 错运动，因而具有此种组织的金属材料，其屈服强 度就比具有球状的高。 综上所述，表征金属微量塑性变形抗力的屈服 强度是一个对成分、组织极为敏感的力学性能指标， 受许多内在因素的影响，改变合金成分或热处理工 艺都可使屈服强度产生明显变化。
影响屈服强度的因素
影响屈服强度的因素
1.材料的性质：材料的组成和结构决定了其屈服强度。
比如，金属晶
体的晶体结构和晶体缺陷，如晶界、位错和固溶体等对屈服强度有重要影响。
另外，晶体内的晶粒尺寸、晶界角、晶体生长方向等也会影响屈服强度。
2.温度：温度是影响材料屈服强度的重要因素。
一般情况下，随着温
度的升高，材料的屈服强度会下降。
这是因为高温下原子或分子热运动增强，材料内部形成的位错容易滑动，从而导致屈服强度的下降。
3.应力速率：应力速率也会影响材料的屈服强度。
应力速率是指材料
在受力的过程中应力的增长速率。
通常情况下，应力速率越大，材料的屈
服强度越高。
这是因为应力速率的增大会限制材料内部位错的活动，从而
增加了屈服强度。
4.微观结构：材料的微观结构如晶粒尺寸、晶界、相含量等也是影响
屈服强度的重要因素。
细晶粒材料通常具有较高的屈服强度，这是因为细
小的晶粒会限制位错的移动。
同时，晶界也会阻碍位错的运动，因此晶界
的密度和角度也会影响材料的屈服强度。
材料中的相含量也会影响材料的
屈服强度，比如固溶体的形成会提高材料的强度。
总之，材料的屈服强度受多个因素共同影响，包括材料的性质、温度、应力速率和微观结构等。
了解这些因素对屈服强度的影响可以帮助人们更
好地设计和选择材料，以满足不同应用需求。
屈服强度不合格原因
屈服强度不合格原因屈服强度是材料力学性能的一个重要指标，一般指在受压、受拉或受弯等载荷作用下，材料所能承受的最大应力。
如果材料的屈服强度不合格，即无法满足设计要求或使用需求，会导致材料在使用过程中出现失效、崩溃等情况。
以下是屈服强度不合格的原因：1.材料本身缺陷：材料的制造、处理过程中可能出现内在缺陷，如夹杂物、气孔、裂纹等。
这些缺陷会导致材料的断裂强度降低，从而使屈服强度下降。
2.脆性材料应力集中：脆性材料如陶瓷、玻璃等在受力时容易产生应力集中现象，即应力在局部区域集中，导致该区域应力超过了屈服强度，引起材料的破裂。
3.热处理不当：热处理是一种改变材料晶粒结构和性能的方法。
若热处理温度、时间不当或工艺参数控制不准确，可能导致材料中的非均质组织、析出物或偏析等现象，降低材料的屈服强度。
4.粘结界面强度不足：材料在多组分、多层结构中，粘结界面的强度对整体结构的性能起着重要作用。
若粘结界面的强度不足，可能导致载荷传递不均匀，产生应力集中现象，从而使材料的屈服强度下降。
5.金属晶界强化不足：金属材料中的晶界强化是一种提高材料强度的重要手段。
如果材料中晶界的结构、取向或杂质控制不当，可能导致晶界强化效果不佳，使材料的屈服强度降低。
6.加工工艺不当：材料的加工工艺对于材料强度的影响非常重要。
如果加工工艺选择不当、参数控制不准确，如过热、过冷、过速等，可能导致材料中的组织变化、应力集中、能量积聚等问题，从而使材料的屈服强度不合格。
7.材料老化：材料在长期使用过程中，受到环境中的温度、湿度、辐射等因素影响，会发生老化现象。
老化会导致材料内部结构的变化，使其屈服强度下降。
总之，屈服强度不合格的原因不仅仅是材料本身的问题，还涉及到制造、处理、加工等多个环节。
为了保证材料的屈服强度符合要求，需要从材料的选取、处理工艺、加工参数等方面进行合理设计和严格控制。
金属疲劳强度影响因素
金属疲劳强度影响因素影响金属疲劳强度的因素有多种，下面主要给大家介绍常见的一些疲劳强度影响因素。
1、屈服强度材料的屈服强度和疲劳极限之间有一定的关系，一般来说，材料的屈服强度越高，疲劳强度也越高，因此，为了提高弹簧的疲劳强度应设法提高弹簧材料的屈服强度，或采用屈服强度和抗拉强度比值高的材料。
对同一材料来说，细晶粒组织比粗细晶粒组织具有更高的屈服强度。
2、表面状态最大应力多发生在弹簧材料的表层，所以弹簧的表面质量对疲劳强度的影响很大。
弹簧材料在轧制、拉拔和卷制过程中造成的裂纹、疵点和伤痕等缺陷往往是造成弹簧疲劳断裂的原因。
材料表面粗糙度愈小，应力集中愈小，疲劳强度也愈高。
材料表面粗糙度对疲劳极限的影响。
随着表面粗糙度的增加，疲劳极限下降。
在同一粗糙度的情况下，不同的钢种及不同的卷制方法其疲劳极限降低程度也不同，如冷卷弹簧降低程度就比热卷弹簧小。
因为钢制热卷弹簧及其热处理加热时，由于氧化使弹簧材料表面变粗糙和产生脱碳现象，这样就降低了弹簧的疲劳强度。
对材料表面进行磨削、强压、抛丸和滚压等。
都可以提高弹簧的疲劳强度。
3、尺寸效应材料的尺寸愈大，由于各种冷加工和热加工工艺所造成的缺陷可能性愈高，产生表面缺陷的可能性也越大，这些原因都会导致疲劳性能下降。
因此在计算弹簧的疲劳强度时要考虑尺寸效应的影响。
4、冶金缺陷冶金缺陷是指材料中的非金属夹杂物、气泡、元素的偏析，等等。
存在于表面的夹杂物是应力集中源，会导致夹杂物与基体界面之间过早地产生疲劳裂纹。
采用真空冶炼、真空浇注等措施，可以大大提高钢材的质量。
5、腐蚀介质弹簧在腐蚀介质中工作时，由于表面产生点蚀或表面晶界被腐蚀而成为疲劳源，在变应力作用下就会逐步扩展而导致断裂。
例如在淡水中工作的弹簧钢，疲劳极限仅为空气中的10%~25%。
腐蚀对弹簧疲劳强度的影响，不仅与弹簧受变载荷的作用次数有关，而且与工作寿命有关。
所以设计计算受腐蚀影响的弹簧时，应将工作寿命考虑进去。
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材料屈服强度及其影响因素
1. 屈服标准
工程上常用的屈服标准有三种：
(1)比例极限应力-应变曲线上符合线性关系的最高应力，国际上常采用σp表示，超过σp时即认为材料开始屈服。
(2)弹性极限试样加载后再卸载，以不出现残留的永久变形为标准，材料能够完全弹性恢复的最高应力。
国际上通常以σel表示。
应力超过σel时即认为材料开始屈服。
(3)屈服强度以规定发生一定的残留变形为标准，如通常以0.2%残留变形的应力作为屈服强度，符号为σ0.2或σys。
2. 影响屈服强度的因素
影响屈服强度的内在因素有：
结合键、组织、结构、原子本性。
如将金属的屈服强度与陶瓷、高分子材料比较可看出结合键的影响是根本性的。
从组织结构的影响来看，可以有四种强化机制影响金属材料的屈服强度，这就是：(1)固溶强化；
(2)形变强化；
(3)沉淀强化和弥散强化；
(4)晶界和亚晶强化。
沉淀强化和细晶强化是工业合金中提高材料屈服强度的最常用的手段。
在这几种强化机制中，前三种机制在提高材料强度的同时，也降低了塑性，只有细化晶粒和亚晶，既能提高强度又能增加塑性。
影响屈服强度的外在因素有：
温度、应变速率、应力状态。
随着温度的降低与应变速率的增高,材料的屈服强度升高，尤其是体心立方金属对温度和应变速率特别敏感，这导致了钢的低温脆化。
应力状态的影响也很重要。
虽然屈服强度是反映材料的内在性能的一个本质指标，但应力状态不同，屈服强度值也不同。
我们通常所说的材料的屈服强度一般是指在单向拉伸时的屈服强度。
3.屈服强度的工程意义
传统的强度设计方法，对塑性材料，以屈服强度为标准，规定许用应力[σ]=σys/n，安全系数n一般取2或更大，对脆性材料，以抗拉强度为标准，规定许用应力[σ]=σb/n，安全系数n一般取6。
需要注意的是，按照传统的强度设计方法，必然会导致片面追求材料的高屈服强度，但是随着材料屈服强度的提高，材料的抗脆断强度在降低，材料的脆断危险性增加了。
屈服强度不仅有直接的使用意义，在工程上也是材料的某些力学行为和工艺性能的大致度量。
例如材料屈服强度增高，对应力腐蚀和氢脆就敏感；材料屈服强度低，冷加工成型性能和焊接性能就好等等。
因此，屈服强度是材料性能中不可缺少的重要指标。
材料开始屈服以后，继续变形将产生加工硬化。
4.加工硬化指数n的实际意义
加工硬化指数n反应了材料开始屈服以后，继续变形时材料的应变硬化情况，它决定了材料开始发生颈缩时的最大应力。
n还决定了材料能够产生的最大均匀应变量，这一数值在冷加工成型工艺中是很重要的。
对于工作中的零件，也要求材料有一定的加工硬化能力，否则，在偶然过载的情况下，会产生过量的塑性变形，甚至有局部的不均匀变形或断裂，因此材料的加工硬化能力是零件安全使用的可靠保证。
形变硬化是提高材料强度的重要手段。
不锈钢有很大的加工硬化指数n=0.5，因而也有很高的均匀变形量。
不锈钢的屈服强度不高，但如用冷变形可以成倍地提高。
高碳钢丝经
过铅浴等温处理后拉拔，可以达到2000MPa以上。
但是，传统的形变强化方法只能使强度提高，而塑性损失了很多。
现在研制的一些新材料中，注意到当改变了显微组织和组织的分布时，变形中既能提高强度又能提高塑性。
5.抗拉强度
在材料不产生颈缩时抗拉强度代表断裂抗力。
脆性材料用于产品设计时，其许用应力是以抗拉强度为依据的。
抗拉强度对一般的塑性材料有什么意义呢？虽然抗拉强度只代表产生最大均匀塑性变形抗力，但它表示了材料在静拉伸条件下的极限承载能力。
对应于抗拉强度σb的外载荷，是试样所能承受的最大载荷，尽管此后颈缩在不断发展，实际应力在不断增加，但外载荷却是在很快下降的。
材料在静拉伸时单位体积材料从变形到断裂所消耗的功叫做静力韧度。
严格的说，它应该是真应力-应变曲线下所包围的面积也就是工程上为了简化方便，近似地采取：对塑性材料静力韧度是一个强度与塑性的综合指标。
单纯的高强度材料象弹簧钢，其静力韧度不高，而只具有很好塑性的低碳钢也没有高的静力韧度，只有经淬火高温回火的中碳(合金)结构钢才具有最高的静力韧度
硬度并不是金属独立的基本性能，它是指金属在表面上的不大体积内抵抗变形或者破裂的能力
抗拉强度：
当钢材屈服到一定程度后，由于内部晶粒重新排列，其抵抗变形能力又重新提高，此时变形虽然发展很快，但却只能随着应力的提高而提高，直至应力达最大值。
此后，钢材抵抗变形的能力明显降低，并在最薄弱处发生较大的塑性变形，此处试件截面迅速缩小，出现颈缩现象，直至断裂破坏。
钢材受拉断裂前的最大应力值（b点对应值）称为强度极限或抗拉强度
屈服强度:
当应力超过弹性极限后，变形增加较快，此时除了产生弹性变形外，还产生部分塑性变形。
当应力达到B点后，塑性应变急剧增加，曲线出现一个波动的小平台，这种现象称为屈服。
这一阶段的最大、最小应力分别称为上屈服点和下屈服点。
由于下屈服点的数值较为稳定，因此以它作为材料抗力的指标，称为屈服点或屈服强度。