金属材料强度与温度的关系.ppt

文档介绍：金属材料的强度预温度的关系
1
整理课件
内 容
金属材料在高温下的力学行为特点
蠕变
表征材料高温力学性能的强度指标
高温强度的影响因素
2
整理课件

由于高温下原子扩散能力的增大，材料中空位数量的增多以及晶界滑移系的改变或增加，使得材料的高温强度与室温强度有很大的不同。
考虑材料的高温强度时，除了温度与力学这二个最基本的因素之外，还必须考虑时间及介质因素的影响。
在高温条件下材料的变形机制增多，易发生塑性变形，表现为强度降低，形变强化现象减弱，塑性变形增加。
强度随温度升高而降低，塑性则随温度升高而增加。
3
整理课件
对于大多数碳钢、铬钼钢和奥氏体钢，强度极限随温度的变化大致上可分为三个阶段：
初始阶段、中间阶段和第三阶段。
在初始阶段温度较低，强度极限随着温度的升高而明显降低。
在中间阶段，强度极限随温度升高而缓慢下降。
在温度较高的第三阶段，强度极限急剧降低。
碳钢和某些低合金钢（如Cr-Mo钢、Cr-Mo-V钢）在中间阶段强度极限会出现一个升高的峰值，这是时效硬化所造成的。
峰值温度与材料的蓝脆温度相当。
4
整理课件
碳钢和Cr-Mo钢的伸长率和断面收缩率随温度的变化也可分为三个阶段：
初始阶段、中间阶段和第三阶段。
在初始阶段，伸长率和断面收缩率随温度升高而逐渐下降；
中间阶段，伸长率和断面收缩率达到一个最低值，然后又开始回升；
到第三阶段，随着温度的升高，伸长率和断面收缩率明显升高。
5
整理课件
在高温条件下，应变速度对材料的强度也有明显的影响。
应变速度越高，材料的强度也越高。
尽管室温下应变速度对强度也有影响，但在高温下这种影响要大得多。
6
整理课件
由于应变速率的这种影响，为了使高温短时拉伸试验的结果能相互比较，其试验时间必须统一规定。
各国在试验标准中都对此作出了严格的要求
7
整理课件
材料在高温条件下，承受不同的载荷，其断裂所需的时间也不同。
不但断裂所需的时间随着承受的应力增加而缩短，而且断裂的形式也会发生改变。
晶界强度与晶粒强度随温度增加而下降的趋势不同，在其交点对应温度TS（称为等强温度）以上，材料由穿晶断裂变为沿晶断裂。
形变速度愈低则TS愈低
Ts
8
整理课件
小结
强度随温度升高而降低，塑性则随温度升高而增加。
力学行为及性能与加载持续时间密切相关
在高温下即使承受应力小于该温度下的屈服强度，随着承载时间的增加材料也会产生缓慢而连续的塑性变形，即材料将发生蠕变。
在高温下随承载时间的增加塑性会显著下降，材料的缺口敏感性增加，断裂往往呈脆断现象。
温度影响材料的微观断裂方式。
环境介质对材料的腐蚀作用随着温度的升高而加剧，从而影响材料的力学性能。
因此，材料的室温力学性能不能反映它在高温承载时的行为，必须进行专门的高温性能试验，才能确定材料的高温力学性能
而温度与时间是影响金属高温性能的重要因素，故研究金属高温力学行为必须研究温度、应力和应变与时间的关系。
9
整理课件
2. 蠕 变
金属在一定温度、一定应力（即使小于σs）作用下，随着时间的增加而缓慢连续产生塑性变形的现象称为蠕变。
蠕变在温度较低时也会发生，（熔点温度）时才比较明显。
引起材料蠕变的应力状态可以是简单的（例如单向拉伸、压缩、弯曲），也可能是复杂的；可以是静态的，也可能是动态的。
10
整理课件