材料弹性模量及其影响因素
不同钢材弹性模量
不同钢材弹性模量钢材是工程设计中常用的材料之一，其弹性模量是衡量其抗弯刚度的重要参数之一。
不同种类的钢材具有不同的弹性模量，这些差异会对工程设计产生影响。
本文将探讨不同钢材弹性模量对工程设计的影响，并从理论和实际工程案例中进行分析。
1. 弹性模量的定义和重要性。
弹性模量是材料在受力时产生的应力和应变之间的比值，它是衡量材料抗弯刚度的重要参数。
在工程设计中，弹性模量的大小直接影响着结构的变形和变形后的恢复能力，因此对于不同种类的钢材来说，其弹性模量的差异将会对结构的设计和使用产生影响。
2. 不同种类钢材的弹性模量。
钢材是一种合金材料，其中主要成分是铁和碳，同时还含有少量的其他元素。
根据不同的成分和热处理工艺，钢材可以分为低碳钢、中碳钢、高碳钢、合金钢等不同种类。
这些不同种类的钢材具有不同的弹性模量，一般来说，碳含量越高的钢材其弹性模量越大。
此外，不同的热处理工艺也会对钢材的弹性模量产生影响。
3. 弹性模量对工程设计的影响。
在工程设计中，结构的抗弯刚度是一个重要的考虑因素。
钢材的弹性模量直接影响着结构的抗弯刚度，因此在设计过程中需要根据结构的要求选择合适的钢材。
一般来说，对于需要较高抗弯刚度的结构，可以选择弹性模量较大的钢材；而对于需要较低抗弯刚度的结构，则可以选择弹性模量较小的钢材。
此外，还需要考虑结构的质量、成本等因素，综合考虑选择合适的钢材。
4. 实际工程案例分析。
为了更好地理解不同钢材弹性模量对工程设计的影响，我们可以通过一些实际的工程案例进行分析。
例如，在建筑结构设计中，对于高层建筑而言，需要考虑结构的抗风性能，这就需要选择抗弯刚度较大的钢材来满足结构的要求。
而在桥梁结构设计中，需要考虑结构的变形和挠度，这就需要选择抗弯刚度较小的钢材来满足结构的要求。
因此，不同的工程案例需要选择不同的钢材，以满足结构的设计要求。
5. 结论。
不同种类的钢材具有不同的弹性模量，这些差异会对工程设计产生影响。
在工程设计中，需要根据结构的要求选择合适的钢材，以满足结构的抗弯刚度要求。
弹性模量的定整理
弹性模量的定义及其相互关系材料在弹性变形阶段，其应力和应变成正比例关系（即符合胡克定律），其比例系数称为弹性模量（Elastic Modulus ）。
弹性模量的单位是GPa 。
“弹性模量”是描述物质弹性的一个物理量，是一个总称，包括“杨氏模量”、“剪切模量”、“体积模量”等。
所以，“弹性模量”和“体积模量”是包含关系。
一般地讲，对弹性体施加一个外界作用（称为“应力”）后，弹性体会发生形状的改变（称为“应变”），“弹性模量”的一般定义是：应力除以应变。
线应变：对一根细杆施加一个拉力F ，这个拉力除以杆的截面积S ，称为“线应力”，杆的伸长量dL 除以原长L ，称为“线应变”。
线应力除以线应变就等于杨氏模量E=( F/S)/(dL/L)。
剪切应变：对一块弹性体施加一个侧向的力f （通常是摩擦力），弹性体会由方形变成菱形，这个形变的角度a 称为“剪切应变”，相应的力f 除以受力面积S 称为“剪切应力”。
剪切应力除以剪切应变就等于剪切模量G=( f/S)/a 。
体积应变：对弹性体施加一个整体的压强P ，这个压强称为“体积应力”，弹性体的体积减少量(-dV)除以原来的体积V 称为“体积应变”，体积应力除以体积应变就等于体积模量: K=P/(-dV/V)。
意义：弹性模量可视为衡量材料产生弹性变形难易程度的指标，其值越大，使材料发生一定弹性变形的应力也越大，即材料刚度越大，亦即在一定应力作用下，发生弹性变形越小。
弹性模量E 是指材料在外力作用下产生单位弹性变形所需要的应力。
它是反映材料抵抗弹性变形能力的指标，相当于普通弹簧中的刚度。
说明：弹性模量只与材料的化学成分有关，与其组织变化无关，与热处理状态无关。
各种钢的弹性模量差别很小，金属合金化对其弹性模量影响也很小。
泊松比（Poisson's ratio ），以法国数学家 Simeom Denis Poisson 为名，是横向应变与纵向应变之比值它是反映材料横向变形的弹性常数。
固体的弹性与弹性模量
固体的弹性与弹性模量弹性是物体对外力作用下能够发生形变，但在外力去除后能够恢复原状的特性。
而弹性模量则是描述固体材料抵抗形变的能力的物理量，它是材料在单位应力作用下的单位相对应变。
1. 弹性的基本原理在探讨固体的弹性之前，我们先来了解弹性的基本原理。
根据胡克定律，弹性体的应力与应变之间存在线性关系，即应力和应变成正比。
这一关系可以用以下公式表示：σ = Eε其中，σ表示应力，E表示弹性模量，ε表示应变。
2. 弹性模量的计算弹性模量是一个描述材料刚性或柔软程度的物理量。
它可以通过应力和应变之间的关系进行计算。
根据弹性模量的定义，我们可以得到如下公式：E = σ / ε其中，E表示弹性模量，σ表示应力，ε表示应变。
3. 固体材料的弹性模量不同的固体材料具有不同的弹性模量。
以下是一些常见固体材料的弹性模量数值：- 钢：200-215 GPa- 铜：100-140 GPa- 铝：65-73 GPa- 橡胶：0.01-0.1 GPa不同材料的弹性模量差异主要由其原子结构和化学成分决定。
例如，钢的弹性模量较高，是因为钢的晶体结构更加紧密，原子之间的相互作用力更强。
4. 弹性模量的影响因素弹性模量的数值受到多种因素的影响，以下是一些影响弹性模量的重要因素：- 原子结构：原子之间的键合类型和键长会影响弹性模量。
- 晶体结构：晶体的排列方式和晶格尺寸也会对弹性模量产生影响。
- 温度：温度的变化会导致晶体结构的改变，从而影响弹性模量。
- 应力状态：材料在受到不同方向的应力时，弹性模量可能会发生变化。
5. 工程应用弹性模量在各种工程领域中都具有重要作用。
例如，在建筑设计中，弹性模量的数值可以帮助工程师选择适当的材料，确保建筑结构的稳定性。
在材料科学和机械工程中，弹性模量的研究也有助于开发新材料和改进现有材料的性能。
总结：固体的弹性及其与弹性模量的关系是物理学和材料科学中重要的研究内容。
弹性模量是描述固体材料抵抗形变能力的物理量，根据胡克定律，它与应力和应变之间呈线性关系。
浅谈混凝土静力抗压弹性模量的影响因素(最新整理)
4 影响混凝土弹性模量的因素4.1 集料原材对混凝土弹性模量的影响集料约占混凝土拌合物总体积的60%～70%，因此集料的性质将是影响混凝土弹性模量最主要的因素。
集料的岩性、弹性模量、形状、表面结构，四大特性对混凝土的弹性模量有不同程度影响。
因此，做岩石强度及集料压碎指标时，是选择集料的重要指标，同时也为做配合比提供最为重要的原始数据。
混凝土弹性模量是随强度的增长而增长，二者成正比关系。
例如跨104国道特大桥现浇梁施工时，要求张拉应在梁体混凝土强度达到设计值的95%及弹性模量达到设计值（35.5GPa）的100%后方可进行。
上述说明在预应力现浇梁施工时，混凝土弹性模量检测是一项重要指标。
4.2 集料浆体比对混凝土弹性模量的影响在混凝土拌合物中，集料的表面和空隙要由水泥浆来包裹和填充，使混凝土拌合物有一定的流动性。
若集料的含量过多，则水泥浆的数量相对较少，不足以被浆体包裹、填充，导致拌合物离析、粘聚性变差；相反，若集料含量过少，水泥浆的数量相对过多，达到一定限度时，将出现“流浆”现象，使拌合物的粘聚性和保水性变差，从而影响混凝土强度、弹性模量和耐久性。
即集料的用量或水泥浆的含量将直接影响硬化混凝土的变形，集料含量多则混凝土弹性模量增大，水泥浆体含量多则混泥土弹性模量降低，由此可知混凝土中的集料浆体比也可决定其弹性模量的大小。
4.3 砂率的变化对混凝土弹性模量的影响根据多次试验表明，混凝土的弹性模量随砂率的增加而降低。
混凝土的弹性模量主要取决于集料的弹性模量及集料与砂浆的体积比，随砂率的增大，混凝土集料比例下降，从而造成混凝土的弹性模量下降。
5 有效控制混凝土弹性模量目前，根据各个工程试验研究显示，特别是桥梁和大体积混凝土工程，其弹性模量对于混凝土结构的安全运行至关重要，尤其是混凝土弹性模量的降低，可以提高混凝土结构的抗裂性，为了有效控制混凝土弹性模量：首先，选择低弹模集料，因为在一般情况下，集料的弹性模量越低，用这种集料制成的混凝土弹性模量也相对较低。
不同材料的杨氏模量(3篇)
第1篇一、杨氏模量的概念杨氏模量（Young's Modulus），又称弹性模量，是材料在受到外力作用时，材料内部应力与应变的比值。
其单位为帕斯卡（Pa）或兆帕（MPa）。
杨氏模量越大，材料抵抗形变的能力越强。
二、不同材料的杨氏模量1. 金属材料的杨氏模量金属材料的杨氏模量普遍较高，这是因为金属原子之间具有较强的金属键。
以下是一些常见金属材料的杨氏模量：（1）钢：杨氏模量约为200 GPa；（2）铝：杨氏模量约为70 GPa；（3）铜：杨氏模量约为110 GPa；（4）钛：杨氏模量约为110 GPa；（5）镍：杨氏模量约为200 GPa。
2. 非金属材料的杨氏模量非金属材料的杨氏模量相对较低，但也有一些材料的杨氏模量较高。
以下是一些常见非金属材料的杨氏模量：（1）玻璃：杨氏模量约为60 GPa；（2）陶瓷：杨氏模量约为200-400 GPa；（3）塑料：杨氏模量较低，一般在1-5 GPa之间；（4）木材：杨氏模量约为10-20 GPa；（5）橡胶：杨氏模量较低，一般在0.01-0.1 GPa之间。
3. 复合材料的杨氏模量复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料组成的。
复合材料的杨氏模量取决于组成材料的杨氏模量和各组分材料之间的界面强度。
以下是一些常见复合材料的杨氏模量：（1）碳纤维增强塑料：杨氏模量约为200-400 GPa；（2）玻璃纤维增强塑料：杨氏模量约为40-60 GPa；（3）碳纤维增强金属：杨氏模量约为200-400 GPa；（4）玻璃纤维增强金属：杨氏模量约为100-200 GPa。
三、影响杨氏模量的因素1. 材料的内部结构：原子、分子或晶体的排列方式对杨氏模量有较大影响。
例如，金属材料的杨氏模量较高，因为金属原子之间具有较强的金属键。
2. 材料的组成：不同元素的原子半径、电子排布和化学性质等因素都会影响杨氏模量。
3. 材料的加工工艺：材料的加工工艺，如热处理、冷加工等，会影响其内部结构和性能，进而影响杨氏模量。
常用材料弹性模量
常用材料弹性模量弹性模量是指在一定的应力下，材料在施加应力的情况下对弹性（非永久性）变形抵抗力的度量，它也可以解释为材料的“刚度”。
影响该测量的因素是施加在材料上的应力除以所显示的应变。
“E”是弹性模量常用的符号。
应力σ= F / A，其中F表示施加的力，以牛顿或磅（N或lb）为单位，A表示材料的受力面积（m 2）。
所得测量值σ为N / m 2或lb / in 2。
应变应变ε= dL / L，其中dL是材料长度沿测量轴（m或in）的偏移量（变化）。
L是材料的原始尺寸。
因为计算时单位会抵消，因此应变是无单位的测量。
弹性模量弹性模量E =（F / A）÷（dL / L）=σ÷ε；由于应变是无单位的度量，因此E所用的单位与应力所用的单位相同。
N / m 2 =帕斯卡（Pa），通常以GPa为单位（GPa = Pa x10 9）；或者，lb / in 2 = psi，并以兆磅/平方英寸（Mpsi或Msi = psi x10 6）或Kilapounds /平方英寸（Kpsi 或Ksi = psi x10 3）表示。
跳水板想想一个木制的跳水板。
当运动员站在一端，而在另一端得到支持。
随着木板在重量下弯曲，形状会发生变化。
跳水板的刚度取决于所用木材的类型。
花旗松Douglas Fir的弹性模量为13 GPa（1.9 Msi），而橡木的E值为11 GPa（1.6 Msi），而松树的E值为9 GPa（1.3 Msi），现代跳水板由飞机级铝制而成具有69 GPa（10 Msi）的模量。
碳纤维那么这与碳纤维有什么关系呢？碳纤维是一种轻质、高刚度材料。
以前用标准建筑材料制造的物品使用碳纤维制造后可以更轻、更坚固。
显然，跳水板需要弯曲，因此有不太可能有碳纤维制备。
但无人机的螺旋桨或敏感设备的外壳需要坚固、轻便的材料，而且无人机（UAV）和大型飞机可受益于碳纤维的轻量化特性和圆滑的外观。
自行车制造商可以在减轻重量的同时极大地提高其产品的强度和耐用性。
工程力学中的弹性模量与材料力学性质
工程力学中的弹性模量与材料力学性质工程力学是研究物体在受外界力作用下的力学性质和变形规律的一门学科。
在工程力学中，弹性模量是一个重要的参数，用于描述材料的弹性性质。
本文将探讨弹性模量与材料力学性质之间的关系。
一、弹性模量的定义和意义弹性模量，又称为杨氏模量，是用于衡量材料弹性变形能力的物理量。
它是材料在外力作用下发生弹性变形时应力和应变之间的比值。
常用的弹性模量有三种，分别是杨氏模量、剪切模量和体积模量。
其中，杨氏模量描述的是材料在拉伸或压缩过程中的弹性性质，剪切模量则描述的是材料在剪切应力下的弹性性质，而体积模量则描述的是材料在体积变化时的弹性性质。
弹性模量的意义在于衡量材料的刚度和弹性能力。
刚度越大的材料，意味着它在受力时更不容易发生变形，具有较强的抗变形能力；而弹性能力越强的材料，在受力后能够迅速恢复到初始状态，不会发生永久性变形。
二、弹性模量与材料力学性质的关系弹性模量与材料力学性质之间存在着密切的关系。
不同的材料具有不同的弹性模量，这是由于材料的组织结构和化学成分的不同所导致的。
首先，弹性模量与材料的密度和晶格结构有关。
一般来说，密度越大的材料，其原子之间的作用力也越大，因此具有较大的弹性模量。
而晶格结构的不同也会影响材料的弹性模量。
例如，金属材料的弹性模量较高，这是因为金属的晶格结构比较紧密，原子之间的结合力强。
其次，弹性模量与材料的成分和微观结构有关。
不同元素或化合物之间的键阻容易断裂，导致材料的弹性模量较低。
而一些金属合金或复合材料由于成分的优化和相互作用的改变，往往具有较高的弹性模量。
最后，弹性模量与材料的外界条件有关。
温度和压力等外界条件会影响材料的原子振动和结构变化，从而对弹性模量产生影响。
例如，在高温下，材料的原子振动幅度增大，导致弹性模量降低。
三、应用案例：弹性模量在材料工程中的实际应用弹性模量作为材料力学性质的重要参数，广泛应用于材料工程中。
以建筑工程为例，合理选择材料的弹性模量可以有效保证建筑物的稳定性和安全性。
玻璃制造的应变与弹性模量分析
影响因素：温度、压力、 时间等对应变与弹性模量
的关系有影响
应变与弹性模量是玻 璃制造过程中重要的 参数，直接影响玻璃
的性能和品质。
应变与弹性模量的测量和 计算方法对玻璃制造工艺 的优化具有重要意义，可 以帮助制造商提高生产效
率和产品质量。
通过控制应变与弹性模量， 可以调整玻璃的强度、硬 度、透明度等性能，以满 足不同应用场景的需求。
应变优化的目标 ：提高玻璃制品 的强度、硬度和 韧性
应变优化的策略 ：通过调整制造 工艺参数和材料 成分，实现应变 的优化控制
弹性模量：材料在应力作用下的应 变与应力的比值，反映了材料的刚 性程度
影响因素：材料的成分、结构、温 度、湿度等
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测量方法：可以通过拉伸试验、压 缩试验、剪切试验等方法进行测量
应变对玻璃强度 的影响：应变越 大，玻璃强度越 高
应变对玻璃硬度 的影响：应变越 大，玻璃硬度越 高
应变对玻璃韧性 的影响：应变越 大，玻璃韧性越 高
应变对玻璃光学 性能的影响：应 变越大，玻璃光 学性能越好
应变控制的重要 性：保证玻璃制 品的质量和性能
应变控制的方法： 采用先进的制造 工艺和设备，如 热处理、冷加工 等
汇报人：
应变的概念：物 体在外力作用下 产生的形状和尺 寸变化
应变的类型：线 性应变、剪切应 变、体积应变等
应变的测量方法 ：光学法、电测 法、超声波法等
应变的影响因素 ：温度、湿度、 加载速率等
玻璃制造过程中，由于温度变化、 压力变化、剪切力作用等因素，会 导致玻璃产生应变。
应变的产生会影响玻璃的力学性能、 光学性能和热学性能等，因此需要 对应变进行精确分析和控制。
钢材弹性模量
钢材弹性模量钢材的弹性模量（ElasticityModulus）是指钢材在外力作用下产生拉伸变形时，变形量与外力之间的比值。
它是衡量不同钢材强度以及钢材弹性变形能力的重要参数，是钢材工程应用和性能设计中不可缺少的参数之一。
钢材的弹性模量其实就是材料的刚度模量，也就是变形量与外力之间的比值。
它是衡量不同材料的强度以及其弹性变形能力的重要参数，是钢材工程应用和性能设计中不可缺少的参数之一。
其数值可以通过实验测定，也可以经过理论计算。
钢材的弹性模量是反映材料的静态强度和内部结构特性的定义，它不仅可以反映材料的强度，而且还可以反映材料所具有的弹性变形能力。
另外，钢材的弹性模量还可以用来衡量材料的刚度，以判断材料是否适合用于某种工程应用。
钢材的弹性模量是一种特定的材料参数，实际上它是指一定体积内钢材所贮存能量的大小。
钢材的弹性模量和能量储存量有着密切的联系，在实际工程应用中，这种参数可以帮助设计者判断钢材的变形量和强度，以及钢材的特点，为此，钢材的弹性模量是不可或缺的参数之一。
钢材的弹性模量的值可以由实验测得，传统的试验方法主要有机械法和动态法，现在也有几种新的测试方法可以用于测量钢材的弹性模量，如弹性波谱仪等仪器。
根据被测材料的组成和特性，可以确定钢材的弹性模量，从而更好地应用钢材。
另外，钢材的弹性模量是一个复杂的参数，它的值有时会随实验条件的变化而变化。
例如，如果温度发生变化，钢材的弹性模量也会发生变化。
因此，为了保证精确的测量结果，应当考虑实验环境和条件的变化，尤其是温度的变化。
总之，钢材的弹性模量是钢材性能和工程设计中重要的参数。
它既可以用实验法测定，也能经过理论计算得出。
一般情况下，钢材的弹性模量要取决于其材料的组成，也受到温度的影响。
它是一个反映钢材强度及其弹性变形能力的重要参数，因此在钢材工程应用中起着重要的作用。
混凝土的弹性模量原理
混凝土的弹性模量原理混凝土是一种常见的建筑材料，它具有很好的耐用性和强度。
而混凝土的弹性模量是一个重要的参数，它可以衡量混凝土的变形能力和强度。
在建筑工程中，混凝土的弹性模量是一个非常重要的参数，因为它可以决定建筑物的结构是否稳定和安全。
下面将详细介绍混凝土的弹性模量原理。
混凝土的弹性模量是指在应力作用下，混凝土的应变与应力之间的比值。
弹性模量通常用E表示，单位为N/mm²。
所以，弹性模量越大，混凝土的刚性越高，抗弯强度也越高。
混凝土的弹性模量受到多种因素的影响。
首先，混凝土的成分会影响其弹性模量。
通常，混凝土中的水泥和砂浆对弹性模量的影响最大。
水泥的含量越高，混凝土的弹性模量就越高。
其次，混凝土的密度也会影响其弹性模量。
密度越高，弹性模量就越高。
最后，混凝土的龄期也会影响其弹性模量。
混凝土在刚浆状态下的弹性模量较低，随着龄期的增加，弹性模量也会逐渐提高。
混凝土的弹性模量可以通过不同的试验方法来测量。
其中，最常用的方法是静态三点弯曲试验。
该试验是通过施加横向力和垂直力来测量混凝土的弹性模量。
首先，将混凝土样品放置在一个平台上，然后在样品的中央施加一个横向力。
接下来，通过在样品两侧施加垂直力来测量样品的弯曲程度。
通过计算应变与应力之间的比值，可以确定混凝土的弹性模量。
除了静态三点弯曲试验外，还有一些其他的试验方法也可以用来测量混凝土的弹性模量。
例如，动态弹性模量试验可以通过在混凝土样品中施加声波来测量其弹性模量。
此外，还可以使用压缩试验来测量混凝土的弹性模量。
总结来说，混凝土的弹性模量是一个衡量混凝土刚性和强度的重要参数。
其受到混凝土成分、密度和龄期等多种因素的影响。
常用的测量方法是静态三点弯曲试验，也可以使用其他试验方法来测量。
在建筑工程中，混凝土的弹性模量是一个非常重要的参数，它可以决定建筑物的结构是否稳定和安全。
因此，在使用混凝土建筑物时，需要仔细考虑混凝土的弹性模量。
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材料在相变过程中往往发生晶体结构或晶格常数的突变， 因而在相变点经常发生E值的突变
显微组织（热处理）
弹性模量是一个对组织不敏感的力学性能指标（如晶粒大 小对E值无影响；第二相大小和分布对E值影响也很小； 淬火后E值虽稍有下降，但回火后又恢复到退火状态的数 值）。但灰口铸铁除外，其E值与组织密切相关。
提高弹性模量的途径
石墨片的细致化 石墨片的均匀化 石墨片尖端钝化 减少C 、 D 、 E 型石墨数量,尽量获得A型
石墨
灰口铸铁的孕育处理基本可实现上述变化
灰铸铁中石墨片的分布形式
灰铸铁中石墨片的分布形式
A型石墨 B型石墨 C型石墨 D型石墨 E型石墨
均匀无方向性分布片状 均匀无方向性分布菊花状 均匀无方向性分布初生针片状(粗大) 无秩序无方向性分布于枝晶间 有秩序有方向性分布于枝晶间
相比较而言, C 、 E 、 D型石墨对弹性模量影响 最大,B型次之,A型影响相对最小
同一周期的元素,E值随原子序数 增加而增大,这与元素价电子增多 及原子半径减小有关
Na → Mg → Al →Si
同一族的元素, E值随原子序数增 加而减小,这与原子半径增大有关
Be → Mg → Ca → Sr → Ba
过渡族金属不符合上述规律,由右 图可知,过渡族金属的弹性模量极 高,过渡族金属的特性在理论上尚 未解决,但可想见,d层电子的特殊 结构应起重要的作用
1.0511 1.0511 2 1.0
0.40 0.651 0.40 0.652
外因
温度
温度是对弹性模量影响较大的一个外部因素。通常，温度 升高，原子间距增大，原子间结合力减弱，E值降低。碳 钢加热时每升高100℃ ，其E值下降3%~5%
对于结构零件，在-50 ℃~50 ℃的温度范围内服役时， E 值变化很小，可视为常数
材料弹性模量及其影响因素
定义
1
1
1
2
3
2
1
2
3
1
3
1 E
3Leabharlann 12 单向拉伸： σ = E ε
物理意义：
E: 弹性模量
材料对弹性变形的抗力，即材 料发生弹性变形的难易程度， 代表了材料的刚度
Q235钢在拉伸时的σ-ε 曲线
物理本质
弹性变形：
外力克服原子间作用 力，使原子间距发生 变化的结果
基体+片状石墨
X100
基体+片状石墨
X500
片状石墨组织对灰口铸铁弹性的影响
在灰口铸铁中，石墨边缘由于应力集中造成了显微的残留变形。 所以灰口铸铁的应力应变曲线即使在较低的应力作用下也不呈直线，而有一 定的曲率。因此，灰口铸铁 的弹性模量只有相对的意义 ，且与碳钢相比有 明显的下降
弹性模量，GPa
Fe、Ni、Mo、W、Mn、Co
弹性模量的周期性变化
晶体结构
单晶体：弹性各向异性 多晶体：弹性伪各向同性 非晶态：弹性各向同性 体心立方金属或合金 <111>晶向的弹性模量E111最大 <100>晶向的弹性模量E100最小 其他晶向介于二者之间
体心立方
多晶体弹性模量是各个晶向弹性模量的统计平均值
合金元素
160 140 120 100
80 60 40 20
0
0
2
4
6
石墨，%
灰口铸铁在拉伸时的σ-ε 曲线
石墨数量与灰口铸铁弹性模量的关系
灰口铸铁中石墨愈多，边缘愈尖锐，尺寸愈大，分布形式愈不利，总 之对基体的破坏愈大，则弹性模量下降的也愈多。普通碳钢E值约为 210GPa，铸铁中石墨呈球状时， E值约为150-170GPa，普通片状石墨 的灰口铸铁E值只有80-150GPa
弹性模量：
表征原子间结合力 强弱的一个物理量 其值的大小反映了 原子间结合力的大 小
原子间引力和斥力相互作用示意图
影响因素
出发点：原子间结合力
原子间距
内因：
键合方式
共价键、离子键和金属键都有较高的 E值， 分子键结合力较弱， E值较低
原子结构
E值随原子序数发生周期性变化
过渡族金属E值很高，如Fe,Ni,Mo,W,Mn,Co等
合金中固溶溶质元素可改变合金的晶格常数，但一般情况 下这种影响很小。例钢铁合金中，碳钢和合金钢的E值相 当接近，室温下小于10%。若只考虑刚度问题，可用碳钢 代替低合金钢
特别地，化学成分的重大改变和具有高弹性模量的第二相 质点可以使弹性模量发生显著变化
合金元素大多降低有限固溶体合金的弹性模量，但若形成 高熔点、高弹性模量的第二相质点，则可提高弹性模量
对于精密仪表中的弹性元件， E值随环境温度的微小变化 都会影响仪表精度，因此要选用恒弹性合金来制造
加载速率
固体的弹性变形以介质中的声速传播，远超过实际加载 速率，故加载速率对弹性模量无大的影响
冷塑性变形
冷塑性变形使E值稍有降低，一般降低4%-6%，此与出现 残余应力有关。当塑性变形量很大时，因产生形变织构而 使E值出现各向异性，沿变形方向E值最大
石墨组织对灰口铸铁弹性的影响
灰铸铁组织
基体组织+片状石墨组织+非金属夹杂物组织
片状石墨组织
石墨是碳的一种结晶方式，颜色为灰黑色。石墨比重小， 只有铁的1/3，故在铸铁中占的相对体积比较大，3wt%的 石墨在铸铁中占有10%左右的体积
石墨几乎没有机械性能，存在于基体中，相当于裂口。灰 铸铁中的石墨呈叶片状，边缘尖锐，易造成极大的应力集 中，尖锐边缘处的应力可达平均值的5倍以上，在微小载 荷作用下，就会超过屈服强度，产生残留变形