材料力学性能R/A指什么性能_百度知道
色情、暴力
我们会通过消息、邮箱等方式尽快将举报结果通知您。
材料力学性能R/A指什么性能
是指应力应变？
我有更好的答案
力除以面积得应力
采纳率：61%
来自团队：
为您推荐：
其他类似问题
材料力学性能的相关知识
等待您来回答材料力学性能 河北工业大学_中华文本库
第1页/共9页
第一章金属在单项静拉伸载荷下的力学性能 ¨材料是人类赖以生存和发展、征服自然和改造自然的物质基础与先导，是人类社会进步的里程碑。历史学家曾用材料来划分时代，如石器时代、陶器时代、青铜器时代、铁器时代、以及聚合物时代、半导体时代、复合材料时代等，可见材料对人类文明发展的重要作用；¨1986年英国《材料科学与工程百科全书》提出的定义：材料科学与工程是研究有关材料组成（成分、组织与结构）、性质、生产流程（工艺）和使用性能以及它们之间关系的学科。组成性质使用性能工艺
1. 材料的组成是指材料的原子类型和排列方式，其包含四个层次：原子结构、结合键、原子排列方式（晶体与非晶体）和组织。材料的性能取决于材料的成分及其组织类型； 2. 制备合成与加工工艺是指实现特定原子排列的演变过程，相对性能的影响随材料种类的不同而不同； 3. 材料的性质是指对材料功能特性和效用（如电、磁、光、热、力学等性质）、化学性能（如抗氧化和抗腐蚀、聚合物的降解）和力学性能（如强度，塑性，韧性）的定量度量和描述； 4. 使用性能是指材料性质在使用条件（如受力状态、气氛、介质与温度）下的表现。它把材料的固有性能和产品设计、工程应用能力联系了起来。度量使用性能的指标有：寿命、速度、能量利用率、安全可靠程度、利用成本等综合因素，在利用物理性能时包括能量转换效率，灵敏度等。
z 材料的性能是一种参量，用于表征材料在给定外界条件下的行为。性能必须参量化，即材料的性能需要定量地加以表述，多数的性能都有单位，通过对单位的分析（量纲分析），可以加深对性能的理解，在不同的外界条件（应力、温度、化学介质、磁场、电场、辐照）下，同一材料也会有不同的性能。 z 材料力学性能是关于材料强度的一门学科，即是关于材料在外加载荷（外力）作用下或载荷和环境因素（温度、介质和加载速率）联合作用下表现的变形、损伤与断裂的行为规律，及其物理本质和评定方法的学科。
z 材料的力学性能，常用材料的力学性能指标来表述。材料的力学性能指标是材料在载荷和环境因素作用下所发生的力学行为的量化因子，是评定材料质量的主要依据和结构设计时选材的根据。 z 材料的力学性能指标作为表征材料力学行为特征的参量，其反映的是材料的某种力学行为发生的能力或材料对某种力学行为发生的抗力的大小。 z 力学行为是指材料在外加载荷、环境条件或二者的综合作用下所表现出的现象和特征。材料的力学行为有变形和断裂两种情况。 z 材料力学性能指标是材料在载荷和环境因素作用下抵抗变形与断裂的量化因子，是评定材料质量的主要依据，是结构设计时选材的根据。 z 机械零件（构件）在不同的载荷和环境条件下服役，如果其所使用材料对变形和断裂的抗力不足，不能与服役条件的要求相适应，则零件（构件）就会无法实现预定的效能而失效。材料常见的失效形式有两种：一种是材料发生断裂而失效；另一种是非断裂性失效，它主要包括过量的变形（弹性变形和塑性变形）、过量的磨损、过量的腐蚀等。寿命是指材料或构件在外加应力和环境作用下能够安全、有效使用（运行）的期限，如疲劳裂纹扩展寿命Nf 等。因此材料的力学性能在某种意义上来说，又可以称作材料对失效的抗力。弹性耐磨性寿命韧性强度缺口敏感性硬度裂纹扩展速率塑性材料力学性能材料的力学性能包含的内容弹强度是指材料对塑性变形和断裂的抗力。如屈服强度、抗拉强度、疲劳强度、断裂强度等。塑性是指材料在外力作用下发生不可逆的永久变形的能力。如延伸率、断面收缩率等。韧性是指材料在断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。如静力韧性、冲击韧性、断裂韧性等。弹性是指材料在外力作用下发生一定的变形，在外力去除后恢复固有形状的尺寸的能力。如比例极限和弹性极限等。硬度耐磨性缺口敏感性韧性裂纹扩展速率耐磨性是指材料抵抗磨损的能力。如线（质量、体积）磨损量、相对耐磨性等。缺口敏感性是指材料对缺口截面变化的力学响应。如应力集中系数、静拉伸缺口敏感性、疲劳缺口系数等。裂纹扩展速率是表征裂纹试样在外力和环境作用下演化行为的参量。如疲劳裂纹扩展速率等。硬度是指材料的软硬程度。如布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、努氏硬度、莫氏硬度等。
z 材料力学性能的优劣就是用上述这些力学性能指标的具体数值来表示的。 z 材料的力学性能取决于材料的化学成分、组织结构、残余应力、表面和内部的缺陷等因素。但如果外在的因素如载荷的性质、应力状态、工作温度、环境介质等条件发生变化，也会极大地影响材料力学性能。 z 所以，综合分析各种内在和外在因素对材料力学性能的影响，掌握各种因素对材料力学性能影响的规律，对于正确选择材料，提出改善材料力学性能的措施，制定和改进材料的加工工艺，提高零件（构件）的使用寿命具有重要的意义。¨金属材料在各种服役条件下的力学行为、失效现象及微观机理；¨金属材料力学性能指标的物理概念、物理本质、应用意义以及各种力学性能指标间的关系。¨影响金属力学性能的因素、提高金属力学性能的方向和途径。 ¨力学性能指标的测试方法。注意：本门课程主要讲述金属材料的力学性能。
¨学习和研究金属力学性能及其测试技术对研制和发展新型金属材料、改进材料质量、最大发挥材料性能潜力、正确和合理使用金属材料、改进和开发冷热加工工艺、进行金属失效分析、确保金属零件或构件设计合理以及使用维护的安全可靠具有重要意义。 1、掌握金属在单向静拉伸载荷下的力学行为； 2、理解弹性模量、屈服强度及塑性等性能指标的含义及其主要影响因素；掌握弹性变形、塑性变形的本质和特点及相应的力学性能指标的测试方法；了解有关弹性不完整性的表现及其机理； 3、掌握金属断裂的过程及不同类型断裂的特点及其机理；了解有关断裂强度的理论和应用。
z 静载拉伸试验是最基本的、应用最广泛的力学性能试验方法。静载拉伸试验可以揭示材料的基本力学行为规律，并且得到材料弹性、强度、塑性和韧性等许多重要的力学性能指标。可清楚的反应材料受外力时表现出的弹性、弹塑性、断裂3个过程。由静载拉伸试验测定的力学性能指标，可以作为工程设计、评定材料和优选工艺的依据，可以作为预测材料的其他力学性能的参量（如抗疲劳、断裂性能）的基础数据，具有重要的工程实际意义。
¨单向静拉伸试验单向静拉伸试验（Tensile test ）是在试样两端缓慢地施加载荷，使试样的工作部分受轴向拉力，引起试样沿轴向伸长，直至拉断为止。应力状态为单向、温度恒定，以及应变速率为0.0001％~0.01%的条件下，并且常用标淮的光滑圆柱试样进行的。即温度、加载速度和应力状态都是基本恒定的情况下的拉伸试验。
拉伸试验机试样一、拉伸力-伸长曲线 ¨外力F 与试样的绝对伸长量之间的关系曲线称为拉伸力-伸长曲线。 ¨拉伸曲线形象的描绘出材料的变形特征及各阶段受力与变形间的关系，可由该图形的状态来判断材料弹性与塑性好坏、断裂时的韧性与脆性程度以及不同变形下的承载能力。 ¨在拉伸试验时，利用试验机的自动绘图器可绘出拉伸力-伸长曲线。拉伸力-伸长曲线
¨退火低碳钢在拉伸力作用下的变形过程可分为如下五个阶段： 1、弹性变形； 2、不均匀屈服塑性变形（屈服阶段） 3、均匀塑性变形阶段； 4、不均匀集中塑性变形； 5、断裂。
¨正火、退火碳素结构钢和一般低合金结构钢都有类似的拉伸力-伸长曲线。
z 注意：并非所有金属材料或同一金属材料在不同条件下都具有相同类型的拉伸力-伸长曲线。 z 例如：退火低碳钢在低温下拉伸、普通灰铸铁或淬火高碳钢在室温下拉伸，其拉伸力-伸长曲线上只有弹性变形阶段；冷拔钢只有弹性变形和不均匀集中塑性变形阶段；面心立方金属在低温和高应变速率下拉伸时，其拉伸力-伸长曲线上只看到弹性变形和不均匀屈服塑性变形两个阶段。二、应力-应变曲线应力ζ=F/A
应变ε=△L/L
将拉伸力-伸长曲线的纵、横坐标分别用拉伸试样的原始截面积A0和原始标距长度L0去除，则得到应力-应变曲线。由于横纵坐标都是除以一个常数，所以应力-应变曲线形状与拉伸力-伸长曲线形状相似。
26 低碳钢的应力-应变曲线(工程应力-工程应变）弹性塑性强化颈缩 A e B k C 弹性极限（ζe ）：材料发逆可逆变形的的上限值。屈服强度（ζs ）：曲线上的平台或锯齿部分。载荷不变，试样继续伸长的现象（屈服）。相对脆性的金属材料（高碳钢）往往没有明显的屈服平台，规定产生0.2%残余应变时所对应的应力值作为其屈服强度，记作ζ0.2。抗拉强度（ζb ）：材料拉伸时所能承受的最大应力。断裂强度（ζb ）：材料拉断时所承受的应力。三、几种常见材料的应力-应变曲线脆性材料，如玻璃、陶瓷、岩石、淬火状态的高碳钢和普通灰铸铁等。
Oa 为弹性变形阶段，在a 点偏离直线关系进入弹-塑性阶段，开始发生塑性变形。过程沿abk 进行。b 点颈缩，K 点断裂。有明显屈服点的。屈服平台或锯齿部位相应应变量在1%~3%。退火低碳钢和某些有色金属。不出现颈缩的应力应变曲线，只有弹性变形和均匀塑性变形的阶段。塑性较低的金属，如铝青铜就是在未出现颈缩前的均匀变形过程中断裂的。形变强化能力特别强的金属如高锰钢也具有此类应力应变行为。拉伸不稳定型材料的应力应变曲线，其变形特点是在形变强化过程中出现多次局部失稳，原因是孪生变形机制的参与。低碳钢的真实应力-应变曲线一、弹性变形及其实质 u 弹性变形：是一种可逆变形，不论是在加载期还是卸载期内，应力与应变之间都保持单值线性关系（服从胡克定律），且弹性变形量比较小，一般不超过0.5%～1%。 u 实质：晶格中原子自平衡位置产生可逆位移的反映。相邻两个原子之间的作用力由引力和斥力叠加而成，引力和斥力都是原子间距的函数，吸引力是长程力，排斥力是短程力。当两原子因受力而接近时，斥力开始缓慢增加，而后迅速增加；而引力随间距减小增加缓慢。因此合力曲线在平衡位置处为零。当原子间相互平衡力因受外力作用而受到破坏时，原子的位置必须作相应调整，即产生位移，以保证外力、引力和斥力三者达到新的平衡。原子的位移总和在宏观上就表现为变形。外力去除后，原子依靠彼此之间的作用力又回到原来的平衡位置，位移消失，宏观上变形也就消失了。这就是弹性变形的可逆性的原理。
1. 弹性变形定义：当外力去除后，能恢复到原来形状或尺寸的变形，叫弹性变形。特点为：单调、可逆、变形量很小（＜0.5％－1.0%）
2. 弹性的物理本质金属的弹性性质是金属原子间结合力抵抗外力的宏观表现。弹性变形及其实质
(一) 简单应力状态的胡克定律
1．单向拉伸（1-1）
2．剪切和扭转（1-2）
3．E 、G 的关系（1-3）
Eyyse=Eyyzxsnneee-=-==gtG=)1(2n+=EG
实际上机件的受力状态都比较复杂，应力往往是两向或三向的。在复杂应力状态下，用广义胡克定律描述应力与应变的关系： ???????íì+-=+-=+-=)]([1)]([1)]([1ssnsessnsessnseEEE(二) 广义胡克定律¨金属材料在弹性变形阶段，其应力和应变成正比例关系，符合胡克定律，即ζ= Eε，其比例系数E 称为弹性模量。（Modulusofelasticity ）。¨拉伸时：（ E —弹性模量）¨剪切时：（ G —切变模量）¨在应力-应变曲线上，弹性模量就是弹性变形阶段的斜率。 1、物理意义——弹性模量被称为材料的刚度，表征金属材料对弹性变形的抗力，其值大小反映了金属弹性变形的难易程度。其值越大，表示在相同应力下产生的弹性变形就越小。¨要注意的是，机器零部件的刚度除了与材料刚度有关外，还与零部件的截面形状和尺寸以及载荷作用的方式有关。
2、影响因素——主要取决于金属原子本性和晶格类型（原子间作用力）。¨单晶体金属的弹性模量在不同的晶体学方向上是不一样的，表现出弹性各向异性。多晶体金属的弹性模量为各晶粒弹性模量的统计平均值，呈现伪各向同性。¨弹性模量也主要取决于金属原子本性和晶格类型。¨弹性模量和材料的熔点成正比，越是难熔的材料弹性模量也越高。¨金属的弹性模量是一个组织不敏感的力学性能指标，合金化、热处理（显微组织）、冷塑性变形对E 值影响不大；而高分子和陶瓷材料的弹性模量则对结构与组织很敏感。¨温度、加载速率等外在因素对其影响也不大。材料弹性模量E/105MPa 弹性极限ζe/MPa 弹性比功ae/(MJ/m3) 中碳钢 2.1 310 0.228 弹簧钢 2.1 965 2.217 硬铝 7.24 125 0.108 铜 1.1 27.5 3.44×10-3 铍青铜 1.2 588 1.44 磷青铜 1.01 450 1.0
¨为了选择航天飞行器材料，使结构既保证刚度又具有较轻的重量，有时使用比弹性模量的概念来作为衡量材料弹性性能的指标。¨比弹性模量是指材料弹性模量与其密度的比值。材料铜钼铁钛铝铍氧化铝碳化硅比弹性模量 1.3 2.7 2.6 2.7 2.7 16.8 10.5 17.5
¨在工程技术中，机器零件或工程构件在服役过程中都处于弹性变形状态，但过量的弹性变形则使零件或构件丧失稳定性，即弹性失稳。¨表征零构件弹性稳定性的参量是刚度，是指机器零件或结构件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力，是金属零构件重要的性能指标，而弹性模量E 是决定刚度的重要参数。¨刚度的大小取决于零件的几何形状和材料的弹性模量。¨当构件的长度一定时，刚度的大小就取决于弹性模量E 与零件或构件的截面积S 的乘积。因此，要满足刚度要求，除了构件具有足够的截面积S 外，还要求材料具有足够的弹性模量E 。¨如果截面积S 不能增大时，零件或构件的刚度就取决于材料的弹性模量E ，E 越大，刚度也就越在大。从这个意义上理解，弹性模量E 也可以认为是代表材料刚度的大小，这就是弹性模量E 的技术意义。¨对于一些须严格限制变形的结构（如机翼、船舶结构、建筑物、高精度的装配件等），须通过刚度分析来控制变形，以防止发生振动、颤振或失稳。¨例如，桥式吊车梁应有足够的刚度，以免挠度偏大，在起吊重物时引起振动；精密机床的主轴如果不
具有足够的刚度，就不能保证零件的加工精度；汽车拖拉机中的曲轴弯曲刚度不足，就会影响活塞、连杆及轴承等重要零件的正常工作。¨另外，如弹簧秤、环式测力计等，须通过控制其刚度为某一合理值以确保其特定功能。¨应该指出，弹性和刚度的概念是不同的。¨弹性表征材料发生弹性变形的能力，刚度则表征材料抵抗弹性变形的能力。¨以汽车弹簧为例说明其区别。汽车未满载，弹簧变形已达最大，卸载后弹簧恢复原状，这表明弹簧的弹性较好，但刚度不足。应从加大弹簧尺寸、改进结构着手解决问题；而汽车弹簧使用一段时间后发现弓形越来越小，即产生了塑性变形，这是弹性不足，由其弹性极限低所造成的，应采用改变钢种、调整热处理工艺等提高其弹性极限的办法解决。¨弹性极限（Elastic limit）是衡量金属最大
弹性变形的抗力指标，即金属材料在外力作用下，只发生弹性变形而不产生塑性变形时所能承受的最大的应力。¨在应力-应变曲线上，弹性极限相当于e 点所对应的应力值，用ζe 表示。¨由于工程上很难测出准确而唯一的弹性极限的数值，所以国家标准GB/T 228-2002中未规定弹性极限，而用“规定残余伸长应力”代替。例如用规定残余伸长率为0.01%对应的应力作为弹性极限。此时的弹性极限与下文介绍的屈服强度的概念是一致的，都表示材料对微量塑性变形的抗力。图1-10
弹性极限图1-11 非比例延伸强度¨弹性极限的实际意义：在实际工程应用中，在最大许用应力条件下是否产生或产生多大微量塑性变形是重要的，有着实际意义。如测力计弹簧就依靠其弹性变形应力与应变成正比关系来显示负荷值的大小；火炮炮筒为保证弹道的正确性，也要求炮筒内壁的弹性变形严格遵守正比关系，即制造这些工件的材料应以能保持弹性变形按正比变化的最大抗力作为失效抗力指标。
1、弹性比功：又称弹性比能、应变比能，表示金属材料吸收弹性变形功的能力（即材料吸收变形功而不发生永久变形的能力，是一个韧度指标。）。一般用金属开始塑性变形之前单位体积所吸收的最大弹性变形功表示，其值可用应力-应变曲线下弹性变形阶段下面的面积来表示。 2、物理意义：试样或实际机器零件的体积越大，则可吸收的弹性功越多，可储备的弹性能越多。（这就是为什么火车车厢下面使用粗大弹簧的原因） ea 3、表示方法：应力－应变曲线下弹性变形范围内所吸收的变形功，即¨弹性模量是对组织不敏感的指标，金属材料的合金化和热处理对它影响不大。因此，对于一般金属材料，只有用提高弹性极限的方法才能提高弹性比功。 2E212eeeeses==a 4.实际应用 z 生产中的弹簧主要是作为减震和贮能驱动使用的，它既要吸收大量变形功，又不允许发生塑性变形。因此，作为减振用的弹簧要求材料在弹性范围内有尽可能高的弹性比功，以便在弹性过程吸收弹性变形功，将其转变为弹性能储存大弹簧内部。从这个意义上说，理想的弹性材料应该是具有高弹性极限和低弹性模量的材料。 z
因此，弹簧制造某些仪表时生产上常采用磷青铜或铍青铜，除因为它们是顺磁性，适于制造仪表用的弹簧外，更重要的是因为它们既具有较高的弹性极限，又具有较小的弹性模量。这样，能保证在较大的形变量下仍处于弹性变形状态，即从弹性模量的角度来获得较大弹性比功。这样的弹簧材料常称为软弹簧材料。但铍是剧毒金属，使用时千万要注意。
z 弹性极限与弹性模量的区别：前者是材料的强度指标，它敏感地取决于材料的成分、组织及其他结构因素，而后者是刚度指标，
只取决于原子间的结合力，
属结构不敏感的
性质。因此，在弹簧或弹簧钢的生产中，普遍采用的合金
热处理以及冷加工等措施，
其目的都是为了最大限度
地提高弹性极限，从而提高材料的弹性比功。弹簧钢采用淬火中温回火，是为了获得回火屈氏体组织，即通过改变第二相的形态（指碳化物相的形状、大小和分布特点）来提高其弹性极限。另外，由于形变硬化可以大大地提高ζe ，所以冷拔弹簧钢丝采用直接冷拉成形和中间铅浴等温淬火再冷拔成形的工艺。弹簧钢中加入的合金元素之所以常采用Si 和Mn ，目的之一是由于弹簧钢的基体为铁素体，而Si 和Mn 是强化铁素体诸元素中最为强烈的元素，特别是Si ，主要以固溶在铁素体中的形式存在，可以大大提高钢基体的ζe 。至于弹簧钢的碳含量之所以确定为0.5%~0.7%（质量分数），一方面是由于碳含量的增加使第二相数量增加，这将有利于ζe 的提高；另一方面考虑到过高的碳含量将对冷热加工不利。
z 完整的弹性:加载时立即发生弹性变形，卸载时立即恢复原状。应力应变曲线上加载线与卸载线完全重合，即应力与应变同相，变形值大小与时间无关。 z 金属不是完全的纯弹性体，即使在很小的应力作用下也会显示出非弹性性质。完全的弹性体的弹性变形只与载荷大小有关，而与加载方向和加载时间无关。而实际上金属的弹性变形和这些因素都有关，所以会产生弹性后效、弹性滞后、包申格效应等弹性不完整现象。（一）滞弹性：也称弹性后效 1、概念：纯弹性体的弹性变形只与载荷大小有关，而与加载方向和加载时间无关。但对实际金属材料而言，其弹性变形不仅是应力的函数, 而且还是时间的函数。实验发现，当突然施加一低于弹性极限的应力ζ0于拉伸试样时，试样立即沿OA 线（图1－5）产生瞬时应变)Oa ，它只是材料总弹性应变OH 中的一部分，而应变aH 是在ζ0长期保持下逐渐产生的。这样就产生应变落后于应力的现象。快速卸载时也有类似现象。这种在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象，称为滞弹性。
2、滞弹性原因：在应力作用下，造成溶质原子的有序分布，从而产生沿某一晶向的附加应变，并因此出现滞弹性现象；或由于在宏观或微观范围内变形的不均匀性，在应变量不同地区间出现温度梯度，形成热流，若热流从压缩区流向拉伸区，则压缩区将因冷却而收缩，拉伸区将因受热而膨胀，由此产生附加应变，既然这种应变是由于热流引起的，那么它就不容易和应力同步变化，因此出现滞弹性现象；此外，也可能由于晶界的黏滞性流变或由于磁致伸缩效应产生附加应变，而这些应变又往往是滞后于应力的。
3、滞弹性意义：在仪表和精密机械中，选用重要传感元件的材料时，需要考虑弹性后效问题，如长期受载的测力弹簧、薄膜传感件等。如选用的材料弹性后效较明显，会使仪表精度不足甚至无法使用。
4、弹性滞后环：实际金属在弹性区内单向快速加载、卸载时，加载线与卸载线不重合，形成一封闭回线，即弹性滞后环。若施加交变载荷，且最大应力低于宏观弹性极限，加载速率比较大，也会产生弹性滞后环。存在滞后环现象表明加载时消耗于金属的变形
第1页/共9页
寻找更多 ""当前位置： >>
金属材料力学性能
一．名词解释 1，E,弹性模量，表征材料对弹性变形的抗力， 2，δs：呈现屈服现象的金属拉伸时，试样在外力不增加仍能继续伸长的应力，表征材料对微量 塑性变形的抗力。 3，σbb：是灰铸铁的重要力学性能指标，是灰铸铁试样弯曲至断裂前达到的最大弯曲里 （按弹性弯曲应力公式计算的最大弯曲应力） 4δ：延伸率，反应材料均匀变形的能力。 5，韧性：指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力（或指材料抵抗裂纹扩展能力） 6低温脆性:某些金属及中低强度钢，在实验的温度低于某一温度Tk时，会由韧性状态变为脆性 状态，冲击吸收功明显下降，断裂机理由微孔集聚型变为穿晶解理型，断口特征由纤维状态变 为结晶状，这就是低温脆性 7 Kic：断裂韧度，为平面应变的断裂韧度，表示在平面应变条件下材料抵抗裂变失稳扩展的能 力 8 弹性比功（弹性比能）：表示单位体积金属材料吸收变形功的能力 9σ-1：疲劳极限，表明试样经无限次应力循环也不发生疲劳断裂所对应的能力 10循环韧性(消振性)：表示材料吸收不可逆变形功的能力（塑性加载） 11Ψ：断面收缩率，缩经处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比， 12Ak：冲击功、，冲击试样消耗的总能量或试样断裂过程中吸收的总能量 13蠕变：材料在长时间的恒温应力作用下，（即使应力低于屈服强度）也会缓慢地产生塑性变 形的现象。 14σtて：在规定温度（t）下，达到规定的持续时间（て）而不发生断裂的最大应力。 15：氢致延滞断裂：由于氢的作用而产生的延滞断裂现象。 17.δ0.2：屈服强度 18.△Kth：疲劳裂纹扩展门槛值，表征阻止裂纹开始扩展的能力 19δbc：抗拉强度，式样压至破坏过程中的最大应力。 20.包申效应： 金属材料经过预加载产生少量塑变， 卸载后再同向加载， 规定残余伸长应力增加， 反向加载，规定残余应力减低的现象，称为包申效应。 21．NSR：缺口敏感度，缺口试样的抗拉强度δbn与等截面尺寸光滑试样的抗拉强度δb之比。 22.力学行为：材料在外加载荷，环境条件及综合作用下所表现出的行为特征。 23.强度 24：应力腐蚀：金属在拉应力和特定化学介质共同作用下，进过一段时间后所产生的应力脆断 现象。 25．滞弹性：（弹性后效）在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长而产生附加弹性应变 的现象。 二、填空题 17、断裂可以分为（裂纹形成）与（扩展）两个阶段。静拉伸断裂宏观断口分为（纤维区）、 （放射区）、（剪切唇）三个区域。该断口微观特征：（纤维状）对于脆性穿晶断裂断口主要 特征：（放射状）和（结晶状） 18、典型疲劳断裂的宏观断口分为三个区（疲劳源）（疲劳区）（瞬间区）疲劳断口宏观特征 （贝纹线、海滩花样）、微观特征（疲劳条带） 19、应力腐蚀微观断口可以看到呈（枯树枝状）的微观裂纹，呈（泥状花样）的腐蚀产物和（腐 蚀抗） 20 微孔聚集型断裂的微观特征（韧窝），解理断裂的微观特征主要有（解理台阶）和（河流花 样），沿晶断裂的微观特征 (冰糖状) 断口和 (晶粒状)断口。 21 应力状态系数值越大，表示应力状态越（软），材料越容易产生（塑性）变形和（韧性）断裂。为测量脆性材料的塑性，常选用应力状态系数值（较大）的试验方法。 22 在扭转实验中，塑性材料的断裂面与式样轴线（垂直），脆性材料的断裂面与式样轴线（成 45°角）。 23 接触疲劳和应力水平，疲劳可分为（高周疲劳）和（低周疲劳），疲劳断裂的典型宏观特征 是（贝纹线），微观特征是（疲劳条带）。 24 在缺口式样冲击试验中， 缺口式样的厚度越大式样的冲击韧性越 （小） 韧脆转变温度越 （高） 。三 问答题 1.温度对塑形、强度的影响（趁热打铁的科学道理）：1）当温度升高，没有相变发生时，材料 结构不发生改变，因此派纳力不会变化，一方面温度升高，原子运动能力增加，热运动加剧， 另一方面若温度高于再结晶温度，会发生软化，显示不出加工硬化。因此，材料的塑形就会升 高，强度降低。2）当温度升高，有相变发生时，材料结构发生了改变，派纳力改变，与此同时， α+Fe3C→δ，使间隔半径增大，原子间作用力减弱，且第二相强化消失，使材料强度降低，塑形 升高。 2.低碳钢强化机理：1)低碳钢适温下相组成物为α+Fe3C，淬火后变为M，而M为过饱和固溶体， C原子溶入M间隙中心， 会产生畸变偶极应力场， 与位错产生交互作用， 从而产生固溶强化效应。 2)低碳M压结构为位错，因此会产生位错塞积现象，从而产生强化效应，低碳M又叫板条M，板 条之间晶界相互作用，也会产生强化作用。3)由于MS点在260℃左右，会发生自回火现象，提高 钢的强度和塑形，保持优良的综合力学性能。 4 有一弹簧产生塑性变形导致其不能正常工作，试分析是什么力学性能不足导致及改变措施？ 答：产生塑性变形，表面弹簧对塑性变形的抗力不足，即弹性极限过低所致。 措施：（1）采用含碳量较高的弹簧钢，并加入Si Mn Cr V 等元素以强化铁素体机体和提高 钢的淬透性；（2）采用淬火加中温回火获得回火托氏体。（3）采用冷变形强化 加工硬化。 5 板材宏观断口的主要特征是什么？如何根据断口特征寻找断裂源？ 答：脆性断裂断裂面与正应力垂直，断口平齐而光亮，呈放射状或结晶状。 判断方法：断口为人字花样人字花样的放射方向与裂纹扩展方向平行，但其尖端指向裂纹源。 6何谓低温脆性？产生低温脆性的原因是什么？ 答：材料冲击韧度值随温度的降低而减小，当温度降到某一温度范围时，冲击韧度急剧下降， 材料由韧性状态转为脆性状态，冲击吸收功明显下降，断裂机理由微孔聚集型变为穿晶解理型， 断口特征由纤维状变为结晶状，这就是低温脆性。产生原因是;低温脆性是材料屈服强度随温度 下降急剧增加的结果，对于体心立方金属是派纳力起主要作用。屈服点的变化随温度下降而升 高，但材料的解理断裂强度却随温度变化很小。体心立方金属低温脆性还与形变方式，屈服现 象有关。 7 粘着磨损产生的条件是什么？如何预防粘着磨损的产生？ 答：条件：滑动摩擦，相对滑动速度较小；缺乏润滑油，表面没有氧化膜；单位法向载荷很大， 接触应力超过实际接触点处的屈服强度而产生的一种磨损。 措施：（1）合理选择摩擦副材料，尽量选择互溶性少，粘着倾向少的材料配对。改善表面润滑 条件等。（2）可采用表面渗碳、渗磷、渗氮等表面处理工艺。（3）控制摩擦滑动速度和接触 压应力，可使粘着磨损大为减轻。（4）改善表面润滑条件等。8 疲劳裂纹通常发生在那些位置？分别说明其原因？为什么发动机曲轴轴劲通过表面淬火可 以提高其疲劳强度？ 答：（1）表面滑移带开裂，式样薄弱地区产生驻留滑移带，随着加载循环次数的增加，循环滑 移带不断加宽，至一定程度时，由于位错的塞积和交割作用，便在驻留滑移带处形成微裂纹。 （2）第二相夹杂物或其界面开裂。微孔通过第二相质点成核长大，导致位错所受排斥力大大下 降，迅速推向微孔为错缘激活不断推出新位错，最后微孔连接形成微裂纹。（3）晶界或亚晶界 开裂；多晶体材料由于晶界有在和相邻晶粒不同的取向性，位错在某一晶粒内运动时受晶界阻 碍，在晶界处发生位错塞积和应力集中。应力不断循环下，应力峰越来越高，超过晶界强度时 就在晶界处产生裂纹。 表面淬火处了能使机件获得表硬心韧的综合力学性能，还可以利用表面组织相变及组织应力、 热应力变化，使机件表面获得高强度和残余应力，更有效的提高疲劳强度和疲劳寿命。 9 细化晶粒可以提高材料屈服强度，而且塑性也提高，其原因？ 答：（1）晶粒尺寸减小，使晶界增多，而且晶界是位错运动的阻碍，因此，将导致位错塞积， 屈服强度提高；（2）晶界面积增多，分布于晶界附近的杂质浓度降低，晶界强度提高，晶界不 易开裂。（3）一定体积金属内部晶粒数目越多，晶粒之间位相差减小，塑性变形可以被更多的 晶粒分担，所以塑性也会提高。10 为什么焊接船只比铆接船易发生脆性破坏？ 答：（1）焊接热影响区晶粒粗大；（2）存在成分偏析；（3）在晶界有夹杂物和第二相析出， 导致其塑性和韧性降低。而铆接金属不存在组织和性能明显变化。 11.与拉伸试验相比弯曲试验有何特点？ ①弯曲试验试样变形简单，操作方便，同时，弯曲试样不存在拉伸试验时的试样偏斜对试验结 果的影响，并可用试样弯曲的挠度显示材料的塑性。 ②弯曲试样表面应力最大，可较灵敏地反映材料表面缺陷。 ③对于脆性难加工材料，可用弯曲代替拉伸。 12.与拉伸实验相比，扭转实验有何特点？ ①扭转的应力状态软性系数α=0.8，比拉伸时α大，易于显示金属塑性行为。 ②扭转时，塑性均匀，无缩颈现象，能实现大塑性变形量下的试验。 ③能敏感反映金属缺陷及表面硬化层性能。 ④扭转试验中最大正应力与最大切应力大体相同。是测定材料强度最可靠的方法，还可区分金 属断裂是正断还是切断。 13.同一种材料拉伸与扭转试验哪种试验测得的韧脆转变T较高？ 答：拉伸； ① 扭转的应力状态系数比拉伸大，可测脆性或低塑性材料强度、塑性、扭转。② 扭转的最大正应力与最大切应力在数值上大体相同。（参考12题）14.试样表面存在缺口对其强度和塑性有何影响？原因？ ①对于脆性材料，强度和塑性均降低，缺口引起应力集中，使缺口处应力由单向应力状态改变 为两向或三向应力状态， 使应力状态软性系数α&0.5， 金属难以产生塑性变形； 缺口试样拉伸时， 往往直接由弹性过度到断裂，因此，抗拉强度必然比光滑试验低。②对于塑性材料，强度增高，塑性降低，缺口处有在三向应力状态，并产生应力集中，屈服应 力比单向拉伸高，产生“缺口强化”；缺口约束塑变，因此塑性降低，增加变脆倾向。 15.为了保证布氏硬度测量的有效性，在试验参数选择上应注意什么？ 答：①在选配压头球直径D及试验力F时，应使压痕压入角Ψ保持不变，保证得到几何相似的压 痕，应使F1/D1?=F2/D2?=……=F?/D?=常数 ②压痕直径d应控制在（0.24~0.6）D之间 ③压痕深度 h小于试验厚度1/8 ④试验力保持时间10~15s，允许误差±2s。 16.说明过载对在交变载荷作用下的零件的使用寿命及疲劳极限都有哪些影响？为什么？ 答：①过载进入过载损伤区内，将使材料受到损伤，并降低疲劳寿命或疲劳极限，根据“非扩展 裂纹”理论，当过载运转到一定循环周次后，并降低疲劳寿命或疲劳极限。没尺寸超过疲劳极限 下“非扩展裂纹”，则裂纹在以后的疲劳极限下运转将继续扩展，因此造成损伤。 ②过载适当，会延长疲劳寿命。适当过载会使裂纹扩展减慢或停滞一段时间，发生裂纹扩展过 载停滞现象，从而延长疲劳寿命。 17.同一种材料在凝固过程中增加其冷却速度，会导致强度、塑性增加，解释之： 冷却速度增加，使过冷度增大，晶粒变细，细晶强化导致塑性，强度增加。 机理同9 18.解释淬火后随回火温度增加，材料的硬度一般会随之下降的原因： 1）当粒子体积分数f一定时，随着温度升高，粒子尺寸变大，晶粒数减少，原子间距变大，位 错运动障碍减少，位错强化机制减弱。 2）晶界表面第二相粒子减少，弥散强化机制减弱。 3）网状分布时，位错堆积，应力不可以松弛，脆性增加。 4）片状&球状。 19.何为过载损伤，原因是： 金属在高于疲劳极限的应力水平下运转一定周次后，其疲劳极限或疲劳寿命减小，这就造成了 过载损伤。原因：材料内部存在裂纹，σ&σ-1时裂纹非扩展；时裂纹由于积累，尺寸增大，经过 一定周次后，若其尺寸＜非扩展裂纹临界尺寸，σ-1不变，若其尺寸≤非扩展裂纹临界尺寸，则 σ-1 降低。 20.如何从宏观和微观特征判断一种金属属于韧性断裂还是脆性断裂： 韧性断裂是金属材料断裂前产生明显宏观朔变的断裂。韧性断裂的断裂面一般平行于最大切应 力并与主应力成45°角，断口呈纤维状，灰暗色。 脆性断裂是突然发生的断裂，断裂前基本不发生塑变，断裂的断裂面一般与正应力垂直，断口 平齐而光亮，常呈放射状或结晶状。 21. 给出合适硬度测试方法： 渗碳体 HV 淬火钢 HR 灰铸铁 HB 29.硬度测试方法： A．淬火钢HR B.灰铸铁HB C.马氏体：显微维氏 D.仪表黄铜小齿轮HV E.渗氮件表面硬度HV22 为何bcc结构金属比fcc更易于产生低温脆性？加入何种元素有效防止？ （1）bcc在低温下 σi 较大，高的 σi 值易导致脆性断裂，因为屈服前能达到的应力值必较大。 （2） 低温下孪生是朔性主要方式， 孪晶彼此相交或孪晶与晶界相交处常常是断裂纹形核的地方。 （3）bcc低温脆性与屈服现象有关。在孕育期只产生弹性形变，朔变，故有利于裂纹扩展，产 生脆性破坏。 防止（1）加入间隙溶质元素，偏聚于位错线附近，阻碍位错运动，致σs增大，钢的tk提高2）加 入置换型溶质元素，减少低温时位错运动的摩擦阻力，增加 提高低温韧性。 23.金属材料经热处理后细化了晶粒，常温下疲劳强度提高，但其抗蠕变性能却明显降低？ 细化晶粒，使晶界增多，晶界是位错运动的阻碍，减少晶粒尺寸，会减少晶粒内部位错塞积的数量，减少位错塞积群的数量，降低塞积点处应力，相邻晶粒位错源开动所需外加应力提高， 屈服强度增加，疲劳强度提高；蠕变断裂主要是沿晶断裂，晶粒小，便晶界多，而晶界滑动引 起的应力集中与空位的扩散起着重要作用，促进了蠕变形核、扩展，并且晶粒细化后降低了材 料蠕变极限，持久强度，因而蠕变性能降低。 24.某工件经过滚压后，其表面硬度较滚压前有明显提高？ 这是应变强化的结果，工件滚压后，发生塑变，晶粒滑移，位错缠结，使晶粒拉长，破碎和纤 维化，金属内部产生残余应力，引起应变硬化。 25.接触疲劳分类及特征？ （1）麻点剥落：呈针状或痘状凹坑，截面呈不对称V形。 （2）浅层剥落：剥块底部大致和表面平行，裂纹走向与表面成锐角和垂直。 （3）深层剥落：裂纹走向与表面垂直。 26、对于原始组织为P的钢经过等温淬火后得到下贝氏体组织，其强度明显提高？ 等温贝氏体是最好的强韧性复相组织。贝氏体强化机制：①固溶强化；②位错强化；③弥散强 化。（参考低碳钢强化机制） 27.加载速度对材料温度和塑韧性的影响规律及原因？ 规律：加载速度越快，材料屈服强度，抗拉强度越大，塑韧性有一定的降低； 原因：金属中位错、滑移产生塑变是需要时间的，应变速率越快，位错来不及滑移，单系滑移 被抑制，促进多系滑移，位错密度和滑移系数目增加，出现孪晶，位错运动自由行程平均长度 减少，点缺陷浓度增加，金属塑性下降，金属就表现为脆硬倾向。 28.与常温下力学性能相比，金属材料在高温下力学行为有哪些特点？ 1）蠕变现象；2）抗拉强度随载荷持续时间增长而降低；3）高温短时载荷，塑性升高，长时载 荷，塑性下降，缺口敏感性增加，4）断裂由穿晶断裂过渡为沿晶断裂。 29、说明低应力划伤式，高应力碾碎式和凿削式磨粒磨损机理及防止措施？答：当作用于磨粒上应力不超过破坏强度，产生低应力划伤式磨粒磨损 当作用于磨粒上应力超过破坏强度，产生高应力碾碎式磨粒磨损 从表面上凿削下大颗粒金属，磨削面有较深沟槽，产生凿削式磨粒磨损 机理：磨粒接触点处集中压应力造成 措施：①增加材料硬度 ②合理选择耐磨材料 ③采用渗氮渗碳艺渗等化学热处理 ④注意机件防尘和清洗30.根据下图应力应变曲线，说明其发生的力学行为有哪些？根据该曲线可以测得哪些性能指 标？并说明性能指标的物理意义: 力学行为：弹性变形，塑形变形，断裂； 性能指标：δe：弹性极限，表示材料对塑性变形的抗力δs：屈服强度，表示材料对微量塑变的 抗力δb：抗拉强度，表征材料对最大均匀塑性变形的抗力δk：断裂强度，表示材料对断裂的抗 力 δ：延伸率，材料均匀变形的能力 E:弹性模量，材料对弹性变形抗力
更多搜索：
All rights reserved Powered by
文档资料库内容来自网络，如有侵犯请联系客服。}