不同金属对不同应变的响应
所有金属在受到压力时都会变形(拉伸或压缩),或多或少地变形。 这种变形是金属应变的可见信号。
在冶金学中,应变可以定义为由于应力引起的金属变形。 换句话说,这是衡量金属与原始长度相比被拉伸或压缩的程度。 如果由于应力导致一块金属的长度增加,则称为拉伸应变。
但是如果长度减少,这是压缩应变。
金属应变在可延展(可弯曲)材料
一些金属(如不锈钢和许多其他合金) 在压力下屈服 。 这可以让他们弯曲或变形,而不会折断。 其他金属,如铸铁,在压力下迅速断裂和破裂。 然而,即使是不锈钢,也会在足够的压力下最终变弱并破裂。
诸如低碳钢之类的金属弯曲而不是在应力下断裂。 然而,在一定程度的压力下,他们达到了一个很好理解的“屈服点”。 一个他们到达屈服点,金属变得“应变硬化”。 这意味着需要更多的压力来进一步使金属变形。 金属变得更不易延展或弯曲。 从某种意义上说,这使得金属更难。 但是,应变硬化使金属难以变形,同时也使金属更脆。 脆性金属很容易破裂或失败。
脆性材料中的金属应变
某些金属固有脆性,这意味着它们特别容易断裂。 脆性金属包括中碳钢和高碳钢。 与延性材料不同,这些金属没有明确的屈服点。 相反,当他们达到一定的压力水平时,他们就会破裂。
脆性金属非常像玻璃,石头和混凝土等其他脆性材料。 像这些材料一样,它们在某些方面很强大 - 但是因为它们不能弯曲或拉伸,所以它们不适用于某些用途。
测量金属应变
金属中最常见的应变测量称为工程应变。 工程应变可以计算为长度变化除以原始长度。 例如,已经被拉伸到2.2“的2.0” 钛棒据说经历了0.1或10%的拉伸应变。
金属应变导致的金属疲劳
当延性金属受到压力时,它们会变形。 如果在金属达到其屈服点之前消除应力,则金属恢复到原来的形状。 尽管金属似乎已经恢复到原来的状态,但是,在分子水平上确实出现了微小的缺陷。
每次金属变形然后恢复到原来的形状时,会出现更多的分子缺陷。 经过多次变形后,分子缺陷如此之多以致金属开裂。 当这发生时,它被描述为“金属疲劳”。 金属疲劳是不可逆转的。
在金属反复受压的情况下,金属疲劳特别成问题。
例如,这是造成飞机失灵的一个主要原因。 为了避免金属疲劳,使用显微镜定期检查金属样品是非常重要的。