为什么应力 - 应变曲线会减小?


Answers:


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为了解释从E到F的压力损失,我将引用你对另一个问题的回答。基本上,图中所见的应力下降是由于我们使用工程应力(不考虑横截面积的损失)而不是真正的应力。在真实的压力图中,没有这种下降。请参阅此问题,了解为什么我们使用工程压力而不是真正的压力。

现在,至于为什么C和D之间存在下降,这与我们对工程应力的使用无关(尽管在真实应力图中下降较小)。相反,这是由于钢的微观结构而发生的。由于我不是材料工程师,我为用来解释这种现象的“松散”词汇表示道歉。

这是因为钢含有碳,这种碳占据间隙并有效地阻止了想要以较低屈服值屈服的周围材料的“流动”。需要额外的应力来克服碳的阻力,此时一切都可以不间断地移动,这意味着材料可以在较低的应力下继续屈服。

所以上屈服应力是暂时的。一旦克服,屈服应力就会下降到较低的值。


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为了增加其他答案:间隙溶质通过形成所谓的Cottrell大气(维基百科),有效地“锁定”BCC金属中的位错(例如溶解在铁中的碳和氮)。当间隙原子处于位错时,实现最低的自由能,因为由于缺少原子平面,位错具有更大的原子间距。因此,随着时间的推移,间隙将逐渐迁移到并保留在位错处。

间隙局部地使晶格在位错周围拉紧,增加了移动位错所需的应力。Cottrell气氛的作用是增加材料的屈服强度,在图中的C处产生上屈服点。如果碳不能像位错滑动那样快速扩散,那么当达到C点时,位错远离碳并变得“解锁”。解锁时,移动位错所需的应力减小,导致图中D处的屈服点较低。当位错由于应变增加而移动时,位错密度增加,即加工硬化。在C和D之间,由位错解锁引起的强度降低比由加工硬化引起的强度增加更快。D之后

假设您要将材料拉到C和D之间的某个位置,停止,然后让材料静置几天。在让材料老化之后,你恢复了材料的应变,它将恢复其屈服强度,并且达到高于C的点。原因是通过材料老化,碳有时间再次扩散到位错。 。另外,增加的位错密度和因此加工硬化也会增加材料的强度。这种效应称为静态应变老化:允许材料在延伸到静态(恒定)应变后老化。

值得注意的是,在间隙扩散与位错运动一样快的温度或其以上,上屈服点和下屈服点现象在应力 - 应变曲线上变为锯齿。与静态应变时效相比,这种效应被称为动态应变时效,因为材料的老化速度和应变时间一样快。效果如下图所示。人们还可以改变应变速率的降低,以达到与提高温度相似的效果。

在图中,在X处卸载样本,然后立即重新加载。在Y处,样品被卸载并允许老化足够的时间。注意屈服点的恢复值比原来高:静态应变老化。注意在上屈服点之后存在锯齿,这表明材料足够缓慢地应变以允许碳赶上位错,即动态应变老化。

应力 - 应变图显示静态和动态应变老化。

图片来自GATE冶金工程


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进一步加入芥末答案,

屈服点现象是由于位错周围的杂质溶质原子(Fe中的C和/或N)的偏析而发生的,以便减少与失真的原子排列相关的应变能(bcc金属中的最大值,hcp金属中的最小值和最小值)。 fcc金属)。释放位错并使它们在塑性变形所需的运动中所需的额外应力称为上屈服点。一旦脱位被释放,它们的运动所需的应力就会急剧下降,称为较低的屈服点。由于移动的位错与阻碍其路径的杂质溶质原子的相互作用,其值有微小的变化。 进一步参考


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通常接受对屈服平台开始时的电压降的这种解释。然而,在没有固体碳溶液的其他材料中会出现相同的电压降(doi:10.1016 / j.ijsolstr.2009.09.018)。此外,在屈服平台结束时发现相同的短暂电压降(doi:10.1016 / j.ijsolstr.2011.02.019)。


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我完成大学工程学课程已经很久了。这是如何回答这个问题的?电压降和固体碳溶液与应力 - 应变曲线有什么关系?
弗雷德
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