應變硬化率

應變硬化率是指材料在承受塑性變形過程中， 真應力作為真應變的函式，它對真應變的變化率，又可稱為“應變硬化模量” 。常溫下鋼經過 塑性變形後，內部組織將發生變化，晶粒沿著變形最大的方向被拉長，晶格被扭曲，從而提高了材料的抗變形能力。這種現象稱為應變硬化或加工硬化。

基本介紹

• 中文名：應變硬化率
• 外文名：Strain hardening rate 
• 學科：冶金工程
• 領域：冶煉
• 別稱：應變硬化模量
• 模型材料：銅

簡介

組織的塑性變形行為，以銅為模型材料，計算分析了晶粒尺度、應變率以及溫度對亞微米、納米晶粒組織塑性變形行為的影響。結果表明:相比粗晶銅,亞微米晶銅表現出明顯的應變率敏感性,並且應變率敏感係數隨晶粒尺度及變形速率的減小而增大;同時,增大變形速率或降低變形溫度都能提高材料的應變硬化能力,延緩頸縮發生,進而提高材料的延性.計算分析結果與實驗報導吻合。

在實際工程中,人們發現固體材料在受力狀態下的變形與時間有關.特別是,在短時強載荷的作用下材料的屈服極限明顯升高,應力應變關係依賴於應變率的歷史.但是,目前對應變率硬化效應的定量研究尚較少，應變率對材料硬化效應的影響.假設應變率不僅使載入面作各向同性的均勻脹縮,而且還使它在偏應力空間產生一個移動量,移動量的大小與塑性應變率成正比,從而得到反映鮑氏效應的動力載入條件。

應變硬化率

應變硬化指數n值 ：n值的物理含義是材料均勻變形的能力。n值大材料不易進入分散失穩，材料應變強化的能力強（即把變形從大應力處向小應力處轉移的能力），n值隱含的物理意義是整個變形區域上應變分布的均勻性。

低合金影響

通過力學性能測試和顯微組織觀察研究了應變時效對雙相鋼和低合金高強鋼屈服強度及應變硬化率的影響。結果表明:經過2%預應變之後,雙相鋼的屈服強度提高了106MPa,低合金高強鋼的屈服強度提高了28MPa;預應變之後再經歷烘烤,雙相鋼的屈服強度提高了149MPa,而低合金高強鋼的屈服強度只提高了66MPa;預應變或烘烤硬化之後,兩種鋼的應變硬化率均降低,但雙相鋼仍然具有很強的應變硬化能力,其應變硬化率接近於低合金高強鋼未預應變條件下的;鐵素體馬氏體組織賦予了雙相鋼比低合金高強鋼更強的應變硬化能力。

應變硬化影響

採用機率地震需求分析(PSDA)方法,評估核心型鋼應變硬化率對屈曲約束支撐框架(BRBFs)殘餘側移的影響。結果表明,應變硬化率變化僅為1%時,框架低層和中間層的殘餘側移顯著增加,BRBFs的恢復能力顯著減小。另一方面,最大側移與應變硬化率近似相互獨立。震後出現較大永久側移會對結構的性能帶來嚴重影響,因此,準確的材料試驗對結構安全十分重要。

總結

研究了不同類型材料應變硬化的變化特徵,結果表明:存在應變誘發馬氏體轉變的亞穩奧氏體不鏽鋼、TRIP鋼平均硬化率最高,硬化指數隨應變的增加呈拋物線型變化;變形後無相變但組織轉變為孿晶結構的奧氏體錳鋼硬化率次之,硬化指數n隨應變數呈線性變化;組織無變化的穩定態材料硬化率最低,n是常數。