低碳钢加工硬化曲线图

加工硬化和真应力－真应变曲线工程应力工程应变曲线的形状是不变的,并且对试样卸载和重新加载时,应力也没有区别（必须保证卸载和重新加载之间的时间足够短）.然而,如果用真应力和真应变来绘制曲线的话就会有区别,例如真应变的定义是长度的增量除以标距瞬时长度,然而工程应变是长度的增量除以原始标距的长度.比较这两种绘制曲线的方法,会发现随着应变的增加,应力应变的数据会发生越来越显著的差.一会儿会给出一些例子.加工硬化率总是从真应力真应变数据中测量得到的.绝大多数应力应变曲线都遵循一个简单的能量表达式,称之为Holloman方程,如下:σt = Kεt n当n 为硬化比率或者硬化系数的时候，这个方程对中断的测试同样适用（但仅适用于立刻重新加载的测试，在室温下被延迟了几个小时后再加载就不适用了).由少量塑性应变,比如1%,引起的应力增加会很显著,在拉伸试验中可以测量出来,从而估计少量塑性应变后屈服强度的增加.对于给定应变,应力增量越大,冷加工屈服强度越大.这个有用的参数被称做加工硬化指数,可以通过绘制如下曲线得到:lnσ = ln K + n.lnε当塑性应变增加时,真应变和工程应变之间的差别也越来越大.一个可以选择的能精确测量n 值的方法是在给定的应变处,测出真应力应变曲线的斜率:dσ / dε = n KεT n−1为了取代εn我们有:-dσ / dε = nσT / εT或者n = dσ / dε.εT / σT这里σT和εT是测量的dσ/dε处的真应力和真应变.第1章材料在静载下的力学行为(力学性能)1.1 材料在静拉伸时的力学行为概述静拉伸是材料力学性能试验中最基本的试验方法。

用静拉伸试验得到的应力－应变曲线，可以求出许多重要性能指标。

如弹性模量E，主要用于零件的刚度设计中；材料的屈服强度σs 和抗拉强度σb则主要用于零件的强度设计中，特别是抗拉强度和弯曲疲劳强度有一定的比例关系，这就进一步为零件在交变载荷下使用提供参考；而材料的塑性，断裂前的应变量，主要是为材料在冷热变形时的工艺性能作参考。

加工硬化和真应力－真应变曲线工程应力工程应变曲线的形状是不变的,并且对试样卸载和重新加载时,应力也没有区别（必须保证卸载和重新加载之间的时间足够短）.然而,如果用真应力和真应变来绘制曲线的话就会有区别,例如真应变的定义是长度的增量除以标距瞬时长度,然而工程应变是长度的增量除以原始标距的长度.比较这两种绘制曲线的方法,会发现随着应变的增加,应力应变的数据会发生越来越显著的差.一会儿会给出一些例子.加工硬化率总是从真应力真应变数据中测量得到的.绝大多数应力应变曲线都遵循一个简单的能量表达式,称之为Holloman方程,如下:σt = Kεt n当n 为硬化比率或者硬化系数的时候，这个方程对中断的测试同样适用（但仅适用于立刻重新加载的测试，在室温下被延迟了几个小时后再加载就不适用了).由少量塑性应变,比如1%,引起的应力增加会很显著,在拉伸试验中可以测量出来,从而估计少量塑性应变后屈服强度的增加.对于给定应变,应力增量越大,冷加工屈服强度越大.这个有用的参数被称做加工硬化指数,可以通过绘制如下曲线得到:lnσ = ln K + n.lnε当塑性应变增加时,真应变和工程应变之间的差别也越来越大.一个可以选择的能精确测量n 值的方法是在给定的应变处,测出真应力应变曲线的斜率:dσ / dε = n KεT n−1为了取代εn我们有:-dσ / dε = nσT / εT或者n = dσ / dε.εT / σT这里σT和εT是测量的dσ/dε处的真应力和真应变.;.第1章材料在静载下的力学行为(力学性能)1.1 材料在静拉伸时的力学行为概述静拉伸是材料力学性能试验中最基本的试验方法。

用静拉伸试验得到的应力－应变曲线，可以求出许多重要性能指标。

如弹性模量E，主要用于零件的刚度设计中；材料的屈服强度σs 和抗拉强度σb则主要用于零件的强度设计中，特别是抗拉强度和弯曲疲劳强度有一定的比例关系，这就进一步为零件在交变载荷下使用提供参考；而材料的塑性，断裂前的应变量，主要是为材料在冷热变形时的工艺性能作参考。

低碳钢受拉条件下的本构关系曲线低碳钢是一种常用的金属材料，特点是具有良好的可塑性和韧性，通常被用于制造机器零件、汽车结构等产品。

在受力条件下，低碳钢会发生变形，因此需要建立其本构关系曲线来描述材料的力学特性。

本构关系曲线通常是指材料的应力-应变曲线。

应力-应变曲线是指材料在受到外力作用下，发生形变时应力和应变的变化关系。

在低碳钢的拉伸测试中，应用负荷来拉伸样品，测量压力和变形之间的关系。

然后，以压力和变形之间的比率计算出应力和应变值。

低碳钢的本构关系曲线的基本形状为弯曲形。

当施加小负荷时，材料容易发生弹性变形，随着负荷的增加，材料进入塑性变形区，应力随变形增加而增加，直至最大应力。

当材料达到极限承载能力时，会出现局部减弱或断裂。

因此，本构关系曲线可以分为弹性区、塑性区和断裂区。

弹性区通常为直线段，材料在该阶段内表现良好的弹性回复，即摆脱外力后材料仍可回复原始状态。

在该阶段内应力和应变呈线性关系，斜率为弹性模量。

但由于晶粒缺陷等原因，在应力作用下，材料也会发生一定的塑性变形，这种变形被称为微塑性变形。

由于微塑性变形较小，不足以改变材料的宏观形状，因此被认为是可逆的。

塑性区通常为曲线段，材料在该阶段内表现出良好的塑性变形能力。

当应力超过一定程度时，材料的形变就会呈现非线性增长。

随着变形的增加，应力逐渐达到极限应力。

在极限应力以下，材料呈现出良好的塑性变形能力，可以进行复杂的变形。

当应力达到极限承载能力时，材料可能出现局部减弱或断裂，进入断裂区，断裂区通常也是弯曲的。

除了基本形状之外，低碳钢的本构关系曲线还会受到其他因素的影响，如温度、应变速率、钢板厚度等。

在温度较高或应变速率较快的条件下，材料的弹性模量和塑性区域都会下降，而极限应力会有所提高，这种变化被称为热变性。

在低碳钢的本构关系曲线中，弹性区、塑性区和断裂区之间的转化比较平滑。

这是因为低碳钢具有较好的韧性，当材料形变发生时，材料内部的位错和变形加工硬化效应使得材料难以突然急剧断裂，而会发生局部的塑性形变。

加工硬化曲线横纵坐标加工硬化曲线是描述材料在加工过程中由于塑性变形引起的硬化现象的一种曲线。

横纵坐标是加工应力和加工应变。

首先，我们来了解一下加工的基本概念。

加工是将原材料通过各种手段和工艺进行形状、尺寸和性能的改变的过程。

在加工过程中，由于材料的塑性变形，会引起材料的硬化现象，使材料的力学性能发生变化。

而加工硬化曲线就是用来描述这种变化的一种图形。

在加工硬化曲线中，横坐标是加工应力，纵坐标是加工应变。

加工应力是指施加在材料上的力，加工应变是指材料的形变量。

这两个参数的变化，能够表征材料在加工过程中的变化规律。

加工硬化曲线通常呈现出以下几个特点：1.强化阶段：在加工初期，随着应力的增大，材料的应变也随之增加，但增长速度比较缓慢。

这是因为材料的塑性变形还处于初级阶段，在塑性变形过程中，材料中的晶体结构开始发生位错滑移，但滑移位错的扩展速度较慢，因此加工应变的增长速度较低。

2.稳定阶段：随着应力的继续增大，材料的应变逐渐增加，并达到一个较高的稳定阶段。

在这个阶段，材料的位错密度增加，位错互相交错和缠绕，形成了复杂的位错网络结构，阻碍了位错的滑移扩展。

因此，材料的应变增长速度减慢，甚至趋于稳定。

3.加速硬化阶段：当应力进一步增大时，材料的应变增长速度突然加快，出现了加速硬化现象。

这是因为在应力作用下，材料中的位错开始发生弯曲和切割，增加了位错扩展的活动性，导致材料的应变增长加快。

4.饱和硬化阶段：当应力达到一定程度时，材料的应变增长速度趋于饱和，不再继续增加。

这是因为材料中的位错密度达到了一个临界值，无法进一步增加位错的活动性。

此时材料的硬度达到了一个相对稳定的数值。

在加工硬化曲线中，还可以观察到一些其他的现象，比如强度限制现象、应力松弛现象等。

这些现象的出现与材料的物理性质、加工工艺和应力状态等因素有关。

总之，加工硬化曲线是描述材料在加工过程中的硬化现象的一种曲线。

通过观察和分析这条曲线，可以了解材料的机械性能变化规律，为加工过程的控制和材料设计提供参考。

低碳钢拉伸应力应变曲线四个阶段各阶段特点低碳钢是一种具有较低碳含量的钢材，其在工业和建筑领域中广泛应用。

低碳钢的力学性能与其应力应变曲线密切相关。

应力应变曲线描述了材料在受力过程中的变形行为，可以揭示其材料性能和强度。

低碳钢的拉伸应力应变曲线可以分为四个阶段，即弹性阶段、屈服阶段、硬化阶段和断裂阶段。

每个阶段都有其独特的特点和表现。

1. 弹性阶段：在拉伸开始阶段，低碳钢会表现出线性弹性行为。

在这个阶段，受力前的原子结构会发生微小的形变，但是当施加的拉力消除后，材料会恢复到初始形状。

此时，应力与应变之间呈线性关系，并且遵循胡克定律。

这表明低碳钢在弹性阶段内具有较高的弹性模量，即材料能够迅速恢复到原始形状并保持稳定。

2. 屈服阶段：继弹性阶段后，低碳钢进入屈服阶段。

在这个阶段，低碳钢开始表现出塑性变形和屈服点的出现。

材料开始发生持续的塑性变形，而应力的增加也不能完全恢复材料的形状。

这是因为材料发生了晶格滑移和位错运动，导致了微观结构的改变。

屈服强度是指材料开始变形的应力水平，在低碳钢中通常表现为材料强度的峰值。

3. 硬化阶段：在屈服阶段之后，低碳钢进入硬化阶段。

在这个阶段，材料的塑性变形逐渐增加，而材料的强度也随之增加。

这是因为材料中的位错密度增加，使得位错之间的相互作用增强，从而增加材料的抗变形能力。

随着位错的增加，材料的硬度和强度也会提高。

4. 断裂阶段：低碳钢在极限应力下进入断裂阶段。

在这个阶段，材料已经无法承受继续应力的负荷，发生快速断裂。

断裂的方式可以是韧性断裂或脆性断裂，取决于材料的性质和条件。

对于低碳钢的拉伸应力应变曲线的四个阶段，了解其特点有助于我们理解和预测材料的力学性能。

通过对曲线的分析和实验测试，可以确定材料的强度、韧性和可塑性等重要参数。

这对于选择适当的钢材和设计有效的工程结构至关重要。

总结起来，低碳钢的拉伸应力应变曲线可以分为弹性阶段、屈服阶段、硬化阶段和断裂阶段。

弹性阶段表明材料具有高弹性模量，屈服阶段显示了材料的塑性变形和屈服点，硬化阶段增加了材料的强度和硬度，断裂阶段则是材料无法继续承受应力而发生断裂。

低碳钢在拉伸过程中的四个阶段
低碳钢拉伸的四个阶段分别为弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、局部变形阶段。

低碳钢为韧性材料。

其拉伸时的应力，应变曲线主要分四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、局部变形阶段，在局部变形阶段有明显的屈服和颈缩现象。

1、弹性阶段oa：这一阶段试样的变形完全是弹性的，全部卸除荷载后，试样将恢复其原长。

此阶段内可以测定材料的弹性模量e。

2、屈服阶段as：试样的弯曲量急剧地减少，而万能试验机上的荷载读数却在不大范围内（图中锯齿状线ss’）波动。

如果省略这种荷载读数的微小波动数等，这一阶段在弯曲图上需用水平线段去则表示。

若试样经过研磨，则在试样表面将看见大约与轴线成45°方向的条纹，称作位移线。

3、强化阶段sb试样经过屈服阶段后，若要使其继续伸长，由于材料在塑性变形过程中不断强化，故试样中抗力不断增长。

4、颈变小阶段和脱落bk试样弯曲至一定程度后，荷载读数反而逐渐减少。

此时可以看见试样某一段内横截面面积明显地膨胀，发生“颈变小”的现象，一直至试样被折断。

(1)弹性阶段ob比例极限σP=E就是材料的弹性oa段是直线，应力与应变在此段成正比关系，材料符合虎克定律。

直线oa的斜率tanα=σε模量，直线部分最高点所对应的应力值记作σp，称为材料的比例极限。

曲线超过a点，图上ab段已不再是直线，说明材料已不符合虎克定律。

但在ab段内卸载，变形也随之消失，说明ab段也发生弹性变形，所以ab段称为弹性阶段。

b点所对应的应力值记作σe，称为材料的弹性极限。

弹性极限与比例极限非常接近，工程实际中通常对二者不作严格区分，而近似地用比例极限代替弹性极限。

(2)屈服阶段bc（失去抵抗变形的能力）屈服点σS曲线超过b点后，出现了一段锯齿形曲线，这—阶段应力没有增加，而应变依然在增加，材料好像失去了抵抗变形的能力，把这种应力不增加而应变显著增加的现象称作屈服，bc段称为屈服阶段。

屈服阶段曲线最低点所对应的应力σS称为屈服点(或屈服极限)。

在屈服阶段卸载，将出现不能消失的塑性变形。

工程上一般不允许构件发生塑性变形，并把塑性变形作为塑性材料破坏的标志，所以屈服点是衡量材料强度的一个重要指标。

(3)强化阶段ce（恢复抵抗变形的能力）抗拉强度σb经过屈服阶段后，曲线从c点又开始逐渐上升，说明要使应变增加，必须增加应力，材料又恢复了抵抗变形的能力，这种现象称作强化，ce段称为强化阶段。

曲线最高点所对应的应力值记作σb,称为材料的抗拉强度(或强度极限)，它是衡量材料强度的又一个重要指标。

(4)缩颈断裂阶段ef曲线到达e点前，试件的变形是均匀发生的，曲线到达e点，在试件比较薄弱的某一局部(材质不均匀或有缺陷处)，变形显著增加，有效横截面急剧减小，出现了缩颈现象，试件很快被拉断，所以ef段称为缩颈断裂阶段。

（5）塑性指标试件拉断后，弹性变形消失，但塑性变形仍保留下来。

工程上用试件拉断后遗留下来的变形表示材料的塑性指标。

常用的塑性指标有两个：×100%伸长率:δ=L1−LL断面收缩率:ψ=A−A1×100%AL1—试件拉断后的标距L —是原标距A1 —试件断口处的最小横截面面积A—原横截面面积δ、ψ值越大，其塑性越好。

Autoform中硬化曲线编译运用在塑性成形过程流变应力的增加叫硬化现象。

运用硬化曲线描述材料塑性成形阶段的硬化特性。

硬化特性用应力应变图表描述。

在Autoform中，流变曲线必须使用真实应力应变值描述。

对于第一组应力应变数值，应变是0，应力是最初的屈服应力。

流变曲线板料塑性成形的特征比弹性成型的特征重要。

塑性特性中最有代表性的是流变曲线。

流变曲线描述了在拉伸试验中应力应变的关系。

下面的图就是描述一种延展性很好的板料的典型流变曲线。

Autoform要求使用真应力和塑性应变的对数（真实的应力应变数据）。

图1：延展性很好板料的拉伸试验的典型的应力应变曲线，弹性和塑性成形阶段和断裂阶段图2：Autoform要求的真实应力应变构成的流变曲线拉伸试验中流变曲线的检测获取流变曲线是通过拉伸试验检测获取的。

Autoform要求输入的是真实的应力应变。

Autoform 要求这个流变曲线是在板材轧制方向试验取得。

这方向的不同是通过厚向异性指数r值表征的，这r值是定义屈服轨迹时候介绍。

拉伸试验在拉伸试验过程，测量拉力F，不断变化的长度I和截面积A塑性应变是通过不断测量位移I的变化计算，和弹性应变得到：这个弹性应变是试样应变过程中弹性阶段部分。

真实应变和法向的力F可以如下计算：真实应力是通过真实的截面积A计算的，不是原始的截面积通过拟合得到流变曲线当试样断裂失效，根据材料不同有不同的数据。

失效时候的应变是最终的延伸率。

在成型过程中，二轴的应变状态出现会导致很高的应变值。

所以根据拉伸试验的数据，流变曲线要被外推到应变值至少图4:拟合结果和拉伸结果的外推（尾部曲线延长）Ludwik Formula(Ludwik公式)最简单的流变曲线拟合公式就是Ludwik公式这里的是真实应力，是真实的应变。

N和k是材料常数。

这n值（加工硬化指数）描述了易延展材料的硬化行为。

这个n值是通过力和延伸率曲线上两点检测得到。

是应力值；是计算n值的区域两端的应变值；这个加工硬化指数塑性区域流变曲线的斜率。