(知识点)化学实验基本知识:弹性模量的影响

   日期:2024-03-31     来源:网络整理    作者:二手钢材网    浏览:256    评论:0    
核心提示:合金元素与钢材弹性模量的关系热处理对弹性模量的影响应变强化对弹性模量的影响冷塑变形对弹性模量的影响冷塑变形使弹性模量稍有降低,一般降低4%~温度对弹性模量的影响

原子间力是由金属原子本身和晶格类型决定的,因此弹性模量也主要取决于金属原子的性质和晶格类型。 虽然溶质元素可以改变合金的晶格常数,但对于常用的金属材料来说,合金元素对晶格常数的改变并不大钢材弹性模量,因此对弹性模量影响不大。 合金钢和碳钢的弹性模量值相当接近,相差不超过12%。

2、热处理对弹性模量的影响

热处理对弹性模量影响不大。 例如,晶粒尺寸对弹性模量没有影响。 第二相的尺寸和分布对弹性模量也影响不大。 虽然淬火后弹性模量有所下降,但回火后则不发生变化。 返回到退火前的状态值。 但弹簧钢()经过热处理(淬火+回火)后,弹性模量变化不大,但经过不同温度回火后,剪切模量变化较明显。 如果设计时不考虑这一点,可能会出现某些错误。

虽然材料的热处理对E影响不大,但G却有显着的变化。 根据剪切模量、弹性模量与泊松比的关系:G=E/(2(1+υ)),可以得出,影响ν值的是热处理。 然而,这种关系是否具有普遍性还有待探讨。

3、应变强化对弹性模量的影响

如果试件是塑性材料,加载到塑性阶段然后卸载,当材料恢复到平衡状态时,弹性应变消失,但塑性应变没有消失,导致材料产生永久变形,如图所示在图a中。 这个过程称为应变硬化或冷加工硬化。 这样,虽然比例上限提高,但塑性在一定程度上降低,脆性增加。 从图a可以看出,强化前后,曲线直线段内的直线趋于平行,斜率相同,弹性模量相同。 事实上,当试样从A'点卸载,然后加载到同一点时,会损失部分热量或能量。 因此,加载和卸载过程的曲线并不重合。 如图b中的虚线所示,将会存在机械滞后区。 在为振动结构或机械设备选择阻尼器材料时,应重点考虑其机械迟滞性能。

钢材弹性模量_钢材弹性模量的单位_钢材弹性模量多少

材料强化工艺示意图

4、冷塑性变形对弹性模量的影响

冷塑性变形使弹性模量略有降低,一般降低4%~6%,这与残余应力有关。 当塑性变形量较大时,弹性模量因变形而变得各向异性,沿变形方向弹性模量最大。 这种冷塑性变形引起的材料弹性模量的变化会影响精密零件的冷成形精度。

5、温度对弹性模量的影响

随着温度升高,原子之间的距离增大,弹性模量减小。 碳钢受热时,每升高100℃,弹性模量下降3%~5%,但在-50℃~50℃范围内,钢的弹性模量变化不大。

6 加载速率对弹性模量的影响

由于弹性变形在介质中以声速传播,因此金属介质中的声速相当大,如钢中为4982m/s; 而在普通摆锤冲击试验中,绝对变形率仅为4~5.5m/s,即使在高速冲击试验中变形率也在10³m/s以内。 在这样的冲击载荷作用下,弹性变形始终能跟上冲击外力的变化,因此应变速率对金属材料的弹性行为和弹性模量没有影响。

在现代机器中,各种零件的应变率范围为 10-6 至 106 s-1。 例如,静态拉伸试验的应变速率为10-5~10-2s-1(称为准静态应变速率),冲击载荷的应变速率为102~104s-1,称为高应变速率。 此外,还有应变速率为10-2~102s-1的中应变速率试验,如落锤、旋转飞轮等。实践表明,当应变速率在10-4~10-2s-1内时,材料的力学性能没有明显变化,可以视为静载荷。 当应变载荷率大于10-2s-1时钢材弹性模量,材料的力学性能将发生显着变化,这就需要考虑应变率增加引起的一系列力学性能的变化。

在塑性变形阶段,随着加载速率的增加,变形缓慢增加。 因此,当加载速率很快时,塑性变形来不及充分进行,表现为弹性极限、屈服强度等微量塑性变形抗力的增加。 研究还发现,冲击载荷作用下的塑性变形相对集中在某些局部区域,反映出塑性变形极不均匀。 这种不均匀的情况也限制了塑性变形的发展,阻止塑性变形充分进行,导致屈服强度和抗拉强度增加,屈服强度增加较多,抗拉强度增加较少。

资料来源:产品设计研究院微信公众号(ID:),泊松比

 
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