材料力學(xué)復(fù)習(xí)重點(diǎn)

1、材料力學(xué)性能1. 填空題： 30個(gè)15分2. 判斷題： 20個(gè)10分3. 名詞解釋 10 個(gè) 20分4. 問(wèn)答題： 6個(gè)35分5. 計(jì)算題： 2個(gè)20分第一章 單向靜拉伸力學(xué)性能一、 解釋下列名詞。2滯彈性：金屬材料在彈性范圍內(nèi)快速加載或卸載后，隨時(shí)間延長(zhǎng)產(chǎn)生 附加彈性應(yīng)變的現(xiàn)象稱為滯彈性，也就是應(yīng)變落后于應(yīng)力的現(xiàn)象。3循環(huán)韌性：金屬材料在交變載荷下吸收不可逆變形功的能力稱為循環(huán) 韌性。4包申格效應(yīng)：金屬材料經(jīng)過(guò)預(yù)先加載產(chǎn)生少量塑性變形，卸載后再同 向加載，規(guī)定殘余伸長(zhǎng)應(yīng)力增加；反向加載，規(guī)定殘余伸長(zhǎng)應(yīng)力降低的現(xiàn) 象。6塑性：金屬材料斷裂前發(fā)生不可逆永久（塑性）變形的能力。9. 解理面：是金屬

2、材料在一定條件下，當(dāng)外加正應(yīng)力達(dá)到一定數(shù)值后，以 極快速率沿一定晶體學(xué)平面產(chǎn)生的穿晶斷裂，因與大理石斷裂類似，故稱 此種晶體學(xué)平面為解理面。11. 韌脆轉(zhuǎn)變溫度：具有一定韌性的金屬材料當(dāng)?shù)陀谀骋粶囟赛c(diǎn)時(shí)，沖擊 吸收功明顯下降，斷裂方式由原來(lái)的韌性斷裂變?yōu)榇嘈詳嗔?，這個(gè)溫度稱為韌脆轉(zhuǎn)變溫度15. 解理刻面：在解理斷裂中具有低指數(shù)，表面能低的晶體學(xué)平面叫解理 面。這種大致以晶粒大小為單位的解理面稱為解理刻面。17. 約比溫度：材料的實(shí)驗(yàn)溫度與熔點(diǎn)的比值。高于這個(gè)溫度的環(huán)境叫高 溫環(huán)境，材料的性能會(huì)隨時(shí)間和溫度而變化。18. 松弛穩(wěn)定性：金屬抵抗應(yīng)力松弛的性能。19. 低周疲勞：金屬材料在循環(huán)載荷作

3、用下，疲勞壽命為 102-10 4次的疲勞 斷裂叫低周疲勞。四、何謂拉伸斷口三要素？影響宏觀拉伸斷口性態(tài)的因素有哪些？ 答：宏觀斷口呈杯錐形，由纖維區(qū)、放射區(qū)和剪切唇三個(gè)區(qū)域組成，即 所謂的斷口特征三要素。上述斷口三區(qū)域的形態(tài)、大小和相對(duì)位置，因 試樣形狀、 尺寸和金屬材料的性能以及試驗(yàn)溫度、 加載速率和受力狀態(tài) 不同而變化。八、什么是包申格效應(yīng)，如何解釋，它有什么實(shí)際意義 ?包申格效應(yīng)： 金屬材料經(jīng)過(guò)預(yù)先加載產(chǎn)生少量塑性變形，卸載后再同 向加載，規(guī)定殘余伸長(zhǎng)應(yīng)力增加；反向加載，規(guī)定殘余伸長(zhǎng)應(yīng)力降低的現(xiàn) 象。包申格效應(yīng)與金屬材料中位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)所受的阻力變化有關(guān)。在金屬預(yù)先 受載產(chǎn)生少量塑性變形時(shí)，

4、位錯(cuò)沿某一滑移面運(yùn)動(dòng)，遇林位錯(cuò)而彎曲，結(jié) 果，在位錯(cuò)前方，林位錯(cuò)密度增加，形成位錯(cuò)纏結(jié)和胞狀組織。這種位錯(cuò) 結(jié)構(gòu)在力學(xué)上是相當(dāng)穩(wěn)定的，宏觀上表現(xiàn)為規(guī)定殘余伸長(zhǎng)應(yīng)力增加。卸載后施加反向力，位錯(cuò)被迫作反向運(yùn)動(dòng)，在反向路徑上，像林位錯(cuò)這類 障礙數(shù)量較少，而且也不一定恰好位于位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的前方，故位錯(cuò)可以在較 低應(yīng)力下移動(dòng)較大距離，即第二次反向加載，規(guī)定殘余伸長(zhǎng)應(yīng)力降低。 包申格效應(yīng)對(duì)于研究金屬疲勞問(wèn)題是很重要的。因?yàn)椴牧显谄谶^(guò)程中， 每一周期內(nèi)都產(chǎn)生微量塑性變形，在反向加載時(shí)，微量塑性變形抗力（規(guī) 定殘余伸長(zhǎng)應(yīng)力）降低，顯示循環(huán)軟化現(xiàn)象。另外，對(duì)于預(yù)先經(jīng)受冷變形 的材料，如服役時(shí)受到反向力的作用，就要

5、考慮微量塑性變形抗力降低的 有害影響，如冷拉型材及管子在受壓狀態(tài)下使用就是這種情況。 十、試簡(jiǎn)述純剪切斷裂、解理斷裂以及微孔聚集型斷裂的斷口特征解理斷裂：無(wú)明顯塑性變形，沿解理面斷裂，穿晶斷裂；微孔聚集型斷裂：沿晶界微孔聚合，沿晶斷裂；在晶內(nèi)微孔聚合，穿晶斷裂；純剪切斷裂：沿滑移面分離剪切斷裂（單晶體）；通過(guò)頸縮導(dǎo)致最終 斷裂（多晶體，高純金屬）。十一、試分析金屬材料在屈服階段為何存在上下屈服點(diǎn)？? _位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)速率與外加應(yīng)力有強(qiáng)烈的依存關(guān)系，b V。變形初期可? _動(dòng)的位錯(cuò)較少p較低，為了滿足一定的應(yīng)變速率b v，必須增大位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)速率V，而V（）m正比于剪切應(yīng)力，因此需要較高的應(yīng)力T才能發(fā)生

6、0屈服，此時(shí)出現(xiàn)上屈服點(diǎn)；一旦發(fā)生塑性變形，位錯(cuò)大量增殖，p增大，? - -則為保持運(yùn)動(dòng)速率恒定b V,相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)速率V和應(yīng)力T降低，就出現(xiàn)下屈服點(diǎn)。第二章 金屬在其他靜載荷下的力學(xué)性能一、解釋下列名詞:(3)缺口敏感度金屬材料的缺口敏感性指標(biāo)，用缺口試樣的抗拉強(qiáng)度與等截面尺寸光滑試樣的抗拉強(qiáng)度的比值表示。即: nsr 4【P47 P55 b三、什么是“缺口效應(yīng)”？它對(duì)材料性能有什么影響？【P45 P53缺口的第一個(gè)效應(yīng)是引起應(yīng)力集中，并改變了缺口前方的應(yīng)力狀態(tài)， 使機(jī)件由原來(lái)的單向應(yīng)力狀態(tài)改變?yōu)閮上蚧蛉驊?yīng)力狀態(tài)。缺口的第二個(gè) 效應(yīng)是試樣的屈服應(yīng)力比單向拉伸時(shí)高，即產(chǎn)生了所謂“缺口強(qiáng)化”現(xiàn)象

7、，導(dǎo)致材料強(qiáng)度提高，塑性降低。由于缺口的存在，是缺口處產(chǎn)生較大的應(yīng) 力集中，材料變脆，降低了使用的安全性。五、試說(shuō)明布氏硬度、洛氏硬度與維氏硬度的實(shí)驗(yàn)原理，并比較布氏、洛氏與維氏硬度試驗(yàn)方法的優(yōu)缺點(diǎn)?！綪49 P57原理布氏硬度：用鋼球或硬質(zhì)合金球作為壓頭，計(jì)算單位表面積所承受的試驗(yàn)力。洛氏硬度：采用金剛石圓錐體或小淬火鋼球作壓頭，以測(cè)量壓痕深度。維氏硬度：以兩相對(duì)面夾角為136的金剛石四棱錐作壓頭，計(jì)算單位表面 積所承受的試驗(yàn)力 布氏硬度優(yōu)點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)時(shí)一般米用直徑較大的壓頭球，因而所得的壓痕面積 比較大。壓痕大的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是其硬度值能反映金屬在較大范圍內(nèi)各組成相 得平均性能；另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

8、穩(wěn)定，重復(fù)性強(qiáng)。缺點(diǎn)：對(duì)不同材料 需更換不同直徑的壓頭球和改變?cè)囼?yàn)力，壓痕直徑的測(cè)量也較麻煩，因而 用于自動(dòng)檢測(cè)時(shí)受到限制。洛氏硬度優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)便，迅捷，硬度值可直接讀出；壓痕較小，可在工 件上進(jìn)行試驗(yàn)；采用不同標(biāo)尺可測(cè)量各種軟硬不同的金屬和厚薄不一的試 樣的硬度，因而廣泛用于熱處理質(zhì)量檢測(cè)。缺點(diǎn)：壓痕較小，代表性差； 若材料中有偏析及組織不均勻等缺陷，則所測(cè)硬度值重復(fù)性差，分散度大； 此外用不同標(biāo)尺測(cè)得的硬度值彼此沒有聯(lián)系，不能直接比較。維氏硬度優(yōu)點(diǎn)：不存在布氏硬度試驗(yàn)時(shí)要求試驗(yàn)力F與壓頭直徑D之間所規(guī)定條件的約束，也不存在洛氏硬度試驗(yàn)時(shí)不同標(biāo)尺的硬度值無(wú)法統(tǒng)一的 弊端；維氏硬度試驗(yàn)時(shí)不僅試

9、驗(yàn)力可以任意取， 而且壓痕測(cè)量的精度較高， 硬度值較為準(zhǔn)確。缺點(diǎn)是硬度值需要通過(guò)測(cè)量壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度后才能進(jìn)行 計(jì)算或查表，因此，工作效率比洛氏硬度法低的多。七、布氏硬度與洛氏硬度的測(cè)量方法有何不同？HRA HRB HRC分別用于測(cè)量何種材料的硬度？布氏硬度：用鋼球或硬質(zhì)合金球作為壓頭，計(jì)算單位表面積所承受的試驗(yàn)力。洛氏硬度：采用金剛石圓錐體或小淬火鋼球作壓頭，以測(cè)量壓痕深度。HRA用于測(cè)量硬質(zhì)合金、硬化薄鋼板，表面薄層硬化鋼；HRB用于測(cè)量低碳鋼，銅合金，鐵素體可鍛鑄鐵；HRC用于測(cè)量淬火鋼、高硬度鑄件、珠光體可鍛鑄鐵第三章 金屬在沖擊載荷下的力學(xué)性能一、 名詞解釋3. 低溫脆性： 體心立方晶

10、體金屬及合金或某些密排六方晶體金屬及其合 金，特別是工程上常用的中、低強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼（鐵素體 -珠光體鋼），在試驗(yàn) 溫度低于某一溫度tk時(shí)，會(huì)由韌性狀態(tài)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)，沖擊吸收功明顯下 降，斷裂機(jī)理由微孔聚集型變?yōu)榇┚Ы饫硇?，斷口特征由纖維狀變?yōu)榻Y(jié)晶 狀，這就是低溫脆性。四、什么是低溫脆性、韌脆轉(zhuǎn)變溫度tk ?產(chǎn)生低溫脆性的原因是什么？體心立方和面心立方金屬的低溫脆性有何差異？為什么？答：在試驗(yàn)溫度低于某一溫度tk時(shí)，會(huì)由韌性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)，沖擊 吸收功明顯下降，斷裂機(jī)理由微孔聚集型轉(zhuǎn)變穿晶斷裂，斷口特征由纖維 狀轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶狀，這就是低溫脆性。t k稱為韌脆轉(zhuǎn)變溫度。低溫脆性是材料屈服強(qiáng)度隨溫度

11、降低而急劇增加，而解理斷裂強(qiáng)度隨溫度 變化很小的結(jié)果。當(dāng)溫度高于韌脆轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，斷裂強(qiáng)度大于屈服強(qiáng)度， 材料先屈服再斷裂； 當(dāng)溫度低于韌脆轉(zhuǎn)變溫度時(shí)， 斷裂強(qiáng)度小于屈服強(qiáng)度， 材料無(wú)屈服直接斷裂。體心立方金屬的低溫脆性比面心立方金屬的低溫脆性顯著。這是因?yàn)榕杉{力對(duì)其屈服強(qiáng)度的影響占有很大比重，而派納力是短程力，對(duì)溫度很敏感，溫度降低時(shí)，派納力大幅增加，則其強(qiáng)度急劇增加而變脆。六、試述沖擊載荷作用下金屬變形和斷裂的特點(diǎn)。沖擊載荷下，瞬時(shí)作用于位錯(cuò)的應(yīng)力相當(dāng)高，結(jié)果使位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)速率 增加，因?yàn)槲诲e(cuò)寬度及其能量與位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)速率有關(guān)，運(yùn)動(dòng)速率越大，則能 量越大，寬度越小，故派納力越大。結(jié)果滑移臨界切應(yīng)力增

12、大，金屬產(chǎn)生I附加強(qiáng)化。由于沖擊載荷下應(yīng)力水平比較高，將使許多位錯(cuò)源同時(shí)開動(dòng)，增加了位錯(cuò)密度和滑移系數(shù)目，出現(xiàn)孿晶，減少了位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)自由行程的平均長(zhǎng) 度，增加了點(diǎn)缺陷的濃度。這些原因?qū)е陆饘俨牧显跊_擊載荷作用下塑性I變形極不均勻且難以充分進(jìn)行，使材料屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度提高，塑性和 韌性下降，導(dǎo)致脆性斷裂。第四章金屬的斷裂韌度一、 名詞解釋1. 低應(yīng)力脆斷：高強(qiáng)度、超高強(qiáng)度鋼的機(jī)件，中低強(qiáng)度鋼的大型、重型機(jī)件在屈服應(yīng)力以下發(fā)生的斷裂。3.應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子K :表示應(yīng)力場(chǎng)的強(qiáng)弱程度。 在裂紋尖端區(qū)域各點(diǎn)的 應(yīng)力分量除了決定于位置外，尚與強(qiáng)度因子 K有關(guān)，對(duì)于某一確定的點(diǎn)， 其應(yīng)力分量由K確定，K越大，

13、則應(yīng)力場(chǎng)各點(diǎn)應(yīng)力分量也越大，這樣K就 可以表示應(yīng)力場(chǎng)的強(qiáng)弱程度，稱 K為應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子?！癐 ”表示I型裂紋?！綪68】4. 小范圍屈服：塑性區(qū)的尺寸較裂紋尺寸及凈截面尺寸小一個(gè)數(shù)量級(jí)以上的屈服，這就稱為小范圍屈服?！綪71】6.有效裂紋長(zhǎng)度：將原有的裂紋長(zhǎng)度與松弛后的塑性區(qū)相重合并得到的裂 紋長(zhǎng)度【新P74;舊P86】。五、試述應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子的意義及典型裂紋 K的表達(dá)式答：應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子K :表示應(yīng)力場(chǎng)的強(qiáng)弱程度。在裂紋尖端區(qū)域各點(diǎn)的應(yīng)力分量除了決定于位置外，尚與強(qiáng)度因子K有關(guān)，對(duì)于某一確定的點(diǎn)， 其應(yīng)力分量由K確定，K越大，則應(yīng)力場(chǎng)各點(diǎn)應(yīng)力分量也越大，這樣K就 可以表示應(yīng)力場(chǎng)的強(qiáng)弱程度，稱

14、 K為應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子。 “I ”表示I型裂 紋。幾種裂紋的K表達(dá)式，無(wú)限大板穿透裂紋：|K . a ;有限寬板穿 透裂紋：K af(a);有限寬板單邊直裂紋：K . af(-a)當(dāng)b a時(shí)， K 1.2 a ；受彎單邊裂紋梁：K叫2f(a)；無(wú)限大物體內(nèi)部有橢圓(b a) b片裂紋，遠(yuǎn)處受均勻拉伸：K (sin2 舟cos2 )1/4 ；無(wú)限大物體表面c有半橢圓裂紋，遠(yuǎn)處均勻受拉伸：A點(diǎn)的K 1.1 a。九、有一大型板件，材料的 o.2=12OOMPaKc=115MPa*m，探傷發(fā)現(xiàn)有20mm 長(zhǎng)的橫向穿透裂紋，若在平均軸向拉應(yīng)力900MPa下工作，試計(jì)算K及塑性區(qū)寬度R0,并判斷該件是否安全

15、？解：由題意知穿透裂紋受到的工作應(yīng)力為=900MPa根據(jù)。/ 0.2的值，確定裂紋斷裂韌度Kc是否需要修正因?yàn)?/ .2=900/1200=0.750.7，所以裂紋斷裂韌度 Kc需要修正對(duì)于無(wú)限板的中心穿透裂紋，修正后的 K為：P a一廠0.177()2900, 3.14 0.0110.177(0.75)2168MPa m1/2塑性區(qū)寬度R021Ki2 2-2.16mm因?yàn)?K=168.13 (MPa*m)Kc=115 (MPa*m)所以：KKc ,裂紋會(huì)失穩(wěn)擴(kuò)展，所以該件不安全。第五章金屬的疲勞一、名詞解釋；1. 應(yīng)力幅 C a： (T a=1/2( (T max- T min )p95/p

16、1082. 平均應(yīng)力T m：T m=1/2( T max+ T min )p95/p1073. 應(yīng)力比r:r= T min/ T max p95/p1085. 疲勞貝紋線：是疲勞區(qū)的最大特征，一般認(rèn)為它是由載荷變動(dòng)引起的，是裂紋前沿線留下的弧狀臺(tái)階痕跡。P97/p1106. 疲勞條帶：疲勞裂紋擴(kuò)展的第二階段的斷口特征是具有略呈彎曲并相互平行的溝槽花樣，稱為疲勞條帶(疲勞輝紋，疲勞條紋)p113/p1327. 駐留滑移帶：用電解拋光的方法很難將已產(chǎn)生的表面循環(huán)滑移帶去除，當(dāng)對(duì)試樣重新循環(huán)加載時(shí)，則循環(huán)滑移帶又會(huì)在原處再現(xiàn)，這種永留或再 現(xiàn)的循環(huán)滑移帶稱為駐留滑移帶。P111疲勞壽命：試樣在交變循

17、環(huán)應(yīng)力或應(yīng)變作用下直至發(fā)生破壞前所經(jīng)受應(yīng)力或應(yīng)變的循環(huán)次數(shù)p102/p11710.過(guò)載持久值：試樣在高于疲勞極限的情況下測(cè)得的交變循環(huán)應(yīng)力或應(yīng)變作用下發(fā)生破壞前所經(jīng)受的循環(huán)加載次數(shù)。P102/p117。三、試述金屬疲勞斷裂的特點(diǎn)p96/p109（1）疲勞是低應(yīng)力循環(huán)延時(shí)斷裂，即具有壽命的斷裂（2）疲勞是脆性斷裂（3）疲勞對(duì)缺陷十分敏感（4）疲勞斷裂也是裂紋萌生和擴(kuò)展的過(guò)程。七、試述金屬表面強(qiáng)化對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響。（新書 P117P118舊書P135P136答：表面強(qiáng)化處理可在機(jī)件表面產(chǎn)生有利的殘余壓應(yīng)力，同時(shí)還能提高機(jī)件表面的強(qiáng)度和硬度。這兩方面的作用都能提高疲勞強(qiáng)度。表面強(qiáng)化方法，通常有表面噴

18、丸、滾壓、表面淬火及表面化學(xué)熱處理等。（1）表面噴丸及滾壓噴丸是用壓縮空氣將堅(jiān)硬的小彈丸高速噴打向機(jī)件表面，使機(jī)件表面產(chǎn)生局部形變硬化；同時(shí)因塑變層周圍的彈性約束，又在塑變層內(nèi)產(chǎn)生殘 余壓應(yīng)力。表面滾壓和噴丸的作用相似，只是其壓應(yīng)力層深度較大，很適于大工件；而且表面粗糙度低，強(qiáng)化效果更好。（2）表面熱處理及化學(xué)熱處理除能使機(jī)件獲得表硬心韌的綜合力學(xué)性能外，還可以利用表面組織相變及組織應(yīng)力、熱應(yīng)力變化，使機(jī)件表面層獲得高強(qiáng)度和殘余壓應(yīng)力，更 有效地提高機(jī)件疲勞強(qiáng)度和疲勞壽命。八、正火 45 鋼的。b=610MPa (T -i=300MPa 試用 Goodman公式繪制 max(b min) -

19、T m疲勞圖，并確定T -0.5 , T 0, T 0.5等疲勞極限。min) minmaxmaxminmaxrS2maxmin(1 r)S2(1 r )S2(1 r)(1 r)minrS第六章 金屬的應(yīng)力腐蝕和氫脆斷裂、名詞解釋1、應(yīng)力腐蝕斷裂：金屬在拉應(yīng)力和特定的化學(xué)介質(zhì)共同作用下，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后所產(chǎn)生的低應(yīng)力脆斷現(xiàn)象。2、氫脆：由于氫和應(yīng)力共同作用而導(dǎo)致的金屬材料產(chǎn)生脆性斷裂的現(xiàn)象。 5、氫致延滯斷裂：這種由于氫的作用而產(chǎn)生的延滯斷裂現(xiàn)象稱為氫致延 滯斷裂。三、如何識(shí)別氫脆與應(yīng)力腐蝕？ 答：氫脆和應(yīng)力腐蝕相比，其特點(diǎn)表現(xiàn)在：1、實(shí)驗(yàn)室中識(shí)別氫脆與應(yīng)力腐蝕的一種辦法是，當(dāng)施加一小的陽(yáng)極電流

20、， 如使開裂加速，則為應(yīng)力腐蝕；而當(dāng)施加一小的陰極電流，使開裂加速者 則為氫脆。2、在強(qiáng)度較低的材料中，或者雖為高強(qiáng)度材料但受力不大，存在的殘余 拉應(yīng)力也較小這時(shí)其斷裂源都不在表面，而是在表面以下的某一深度，此 處三向拉應(yīng)力最大，氫濃集在這里造成氫脆斷裂。3、氫脆斷裂的主裂紋沒有分枝的情況這和應(yīng)力腐蝕的裂紋是截然不同4、氫脆斷口上一般沒有腐蝕產(chǎn)物或者其量極微。5、大多數(shù)的氫脆斷裂 （ 氫化物的氫脆除外 ） ，都表現(xiàn)出對(duì)溫度和形變速率 有強(qiáng)烈的依賴關(guān)系。氫脆只在一定的溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)，出現(xiàn)氫脆的溫度區(qū) 間決定于合金的化學(xué)成分和形變速率。第七章 金屬的磨損與耐磨性一、名詞解釋1. 磨損：機(jī)件表面相互

21、接觸并產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，表面逐漸有微小顆粒分離出 來(lái)形成磨屑，使表面材料逐漸損失、造成表面損傷的現(xiàn)象。二、如何提高材料或零件的抗粘著磨損能力 ?1 、注意一對(duì)摩擦副的配對(duì)。不要用淬硬鋼與軟鋼配對(duì)；不要用軟金 屬與軟金屬配對(duì)。2 、金屬間互溶程度越小，晶體結(jié)構(gòu)不同，原子尺寸差別較大，形成 化合物傾向較大的金屬，構(gòu)成摩擦副時(shí)粘著磨損就較輕微。3 、通過(guò)表面化學(xué)熱處理，如滲硫、硫氮共熔、磷化、軟氮化等熱處 理工藝，使表面生成一化合物薄膜， 或?yàn)榱蚧铮?磷化物，含氮的化合物， 使摩擦系數(shù)減小，起到減磨作用也減小粘著磨損。4 、改善潤(rùn)滑條件。三、粘著磨損產(chǎn)生的條件、機(jī)理及其防止措施 又稱為咬合磨損，在滑動(dòng)

22、摩擦條件下，摩擦副相對(duì)滑動(dòng)速度較小，因缺乏 潤(rùn)滑油，摩擦副表面無(wú)氧化膜，且單位法向載荷很大，以致接觸應(yīng)力超過(guò) 實(shí)際接觸點(diǎn)處屈服強(qiáng)度而產(chǎn)生的一種磨損。磨損機(jī)理：實(shí)際接觸點(diǎn)局部應(yīng)力引起塑性變形，使兩接觸面的原子產(chǎn)生粘著。粘著點(diǎn) 從軟的一方被剪斷轉(zhuǎn)移到硬的一方金屬表面，隨后脫落形成磨屑，舊的粘 著點(diǎn)剪斷后，新的粘著點(diǎn)產(chǎn)生，隨后也被剪斷、轉(zhuǎn)移。如此重復(fù)，形成磨 損過(guò)程。改善粘著磨損耐磨性的措施 （1）選擇合適的摩擦副配對(duì)材料：選擇粘著傾向小、互溶性小、表面易 形成化合物的材料配對(duì)，或者選擇金屬與非金屬配對(duì)能提高抗粘著磨損能 力。（2）采用表面化學(xué)熱處理改變材料表面狀態(tài)：進(jìn)行滲硫、磷化、碳氮共 滲等在表

23、面形成一層化合物或非金屬層，既避免摩擦副直接接觸又減小摩 擦因素，能提高抗粘著磨損能力。（3）控制摩擦滑動(dòng)速度和接觸壓力：減小滑動(dòng)速度和接觸壓力能有效能 提高抗粘著磨損能力。（4）其他途徑：改善潤(rùn)滑條件，降低表面粗糙度，提高氧化膜與基體結(jié) 合力都能提高抗粘著磨損能力。第八章 金屬高溫力學(xué)性能一、名詞解釋1.蠕變：在長(zhǎng)時(shí)間的恒溫、恒載荷作用下緩慢地產(chǎn)生塑性變形的現(xiàn)象。3. 蠕變極限：在高溫長(zhǎng)時(shí)間載荷作用下不致產(chǎn)生過(guò)量塑性變形的抗力指 標(biāo)。該指標(biāo)與常溫下的屈服強(qiáng)度相似。4. 持久強(qiáng)度極限：在高溫長(zhǎng)時(shí)載荷作用下的斷裂強(qiáng)度 -持久強(qiáng)度極限。 五、試分析晶粒大小對(duì)金屬高溫力學(xué)性能的影響。當(dāng)使用溫度低于等

24、強(qiáng)溫度時(shí)，細(xì)晶粒鋼有較高的強(qiáng)度，而當(dāng)使用溫 度高于等強(qiáng)溫度時(shí)，粗晶粒鋼有較高的蠕變極限和持久強(qiáng)度極限，但是晶 粒太大也會(huì)降低高溫下材料的塑性和韌性，一般有一個(gè)最佳的晶粒度范 圍。若晶粒度不均勻，會(huì)在大小晶粒交界處產(chǎn)生應(yīng)力集中形成裂紋，會(huì)顯 著降低其高溫性能。七、請(qǐng)問(wèn)材料高溫蠕變?nèi)渥償嗔延心膸追N形式？?jī)烧呤窃诤畏N情況下發(fā)生 的？在三晶粒交匯處形成楔形裂紋和在晶界上由空洞形成晶界裂紋。前者是在高應(yīng)力和較低溫度下發(fā)生的，后者是在低應(yīng)力和高溫下發(fā)生 的。一、填空：1. 提供材料彈性比功的途徑有二，提高材料的彈性極限，或降低彈性模量。2. 退火態(tài)和高溫回火態(tài)的金屬都有包申格效應(yīng)，因此包申格效應(yīng)是金屬具有

25、的普遍現(xiàn)象。3. 材料的斷裂過(guò)程大都包括裂紋的形成與擴(kuò)展兩個(gè)階段，根據(jù)斷裂過(guò)程材料的宏觀塑性變形過(guò)程，可以將斷裂分為韌性斷裂與脆性斷裂 ： 按照晶體材料斷裂時(shí)裂紋擴(kuò)展的途徑，分為 穿晶斷裂 和 沿晶斷裂 ； 按照微觀斷裂機(jī)理分為 剪切斷裂 和 解理斷裂 ；按作用力的性 質(zhì)可分為正斷型斷裂 和切斷型斷裂 。4. 滯彈性是指材料在 彈性 范圍內(nèi)快速加載或卸載后，隨時(shí)間延長(zhǎng)產(chǎn)生 附加的 彈性應(yīng)變 現(xiàn)象，滯彈性應(yīng)變量與材料 成分、 組織 有關(guān)。5. 包申格效應(yīng)：金屬材料經(jīng)過(guò)預(yù)先加載產(chǎn)生少量的塑性變形 ，而后再同向加載,規(guī)定殘余伸長(zhǎng)應(yīng)力增加；反向加載，規(guī)定殘余伸長(zhǎng)應(yīng)力 降低的 現(xiàn)象。消除包申格效應(yīng)的方法

26、有 預(yù)先進(jìn)行較大的塑性變形和 在第二次反向受力前先使金屬材料在回復(fù)或再結(jié)晶溫度下退火。6. 單向靜拉伸時(shí)實(shí)驗(yàn)方法的特征是溫度 、應(yīng)力狀態(tài) 、加載速率必須確定的。7. 過(guò)載損傷界越 陡直，過(guò)載損傷區(qū)越 窄，說(shuō)明材料的抗過(guò)載能力 越強(qiáng)。8. 依據(jù)磨粒受的應(yīng)力大小，磨粒磨損可分為鑿削式磨粒磨損、高應(yīng)力碾碎性磨粒磨損、低應(yīng)力擦傷性磨粒磨損三類。9. 解理斷口的基本微觀特征為 解理臺(tái)階、 河流花樣 和 舌狀花樣。10. 韌性斷裂的斷口一般呈杯錐狀，由纖維區(qū)、 放射區(qū) 和 剪切 唇區(qū)三個(gè)區(qū)域組成。11. 韌度是衡量材料韌性大小的力學(xué)性能指標(biāo)，其中又分為靜力韌度、 沖擊韌度和斷裂韌度 。12. 在a值 越小

27、 的試驗(yàn)方法中，正應(yīng)力分量較大，切應(yīng)力分量較小， 應(yīng)力狀態(tài)較硬。一般用于塑性變形抗力與切斷抗力較低的所謂塑性材料試驗(yàn)；在a值的試驗(yàn)方法中，應(yīng)力狀態(tài)較軟，材料易產(chǎn)生塑性變 形，適用于在單向拉伸時(shí)容易發(fā)生脆斷而不能充分反映其塑性性能的所謂 脆性材料；13. 材料的硬度試驗(yàn)應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)大于2，在這樣的應(yīng)力狀態(tài)下，幾乎所有金屬材料都能產(chǎn)生塑性變形。14. 硬度是衡量材料軟硬程度的一種力學(xué)性能，大體上可以分為彈性回跳法 、 壓入法 和 劃痕法三大類；在壓入法中，根據(jù)測(cè)量方式不同又分為布氏硬度 、維氏硬度和洛氏硬度。15. 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定沖擊彎曲試驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)試樣分別為夏比U型缺口 試樣和 夏比V型缺口 試

28、樣，所測(cè)得的沖擊吸收功分別用 Aku 、Akv 標(biāo)記。16根據(jù)外加壓力的類型及其與裂紋擴(kuò)展面的取向關(guān)系，裂紋擴(kuò)展的基本 方式有張開型裂紋擴(kuò)展、滑開型裂紋擴(kuò)展和撕開型裂紋擴(kuò)展。17. 機(jī)件的失效形式主要有磨損、腐蝕、斷裂 三種。18. 低碳鋼的力伸長(zhǎng)曲線包括彈性變形階段 、 屈服塑性變形階段、 均勻塑性變形階段 、 集中塑性變形階段 、斷裂等五個(gè) 階段。19. 內(nèi)耗又稱為循環(huán)韌性或消振型，可用 滯后環(huán)面積度量。20. 應(yīng)變硬化指數(shù)反映了金屬材料抵抗均勻塑性變形的能力，在數(shù)值上等于測(cè)量形成拉伸頸縮時(shí)的真實(shí)均勻應(yīng)變量。應(yīng)變硬化指數(shù)與金屬材料的層錯(cuò)能有關(guān)，層錯(cuò)能低者 n值 高。冷加工狀態(tài)n值 低 。

29、晶粒粗大材料n值 高 。21. 疲勞極限是材料抵抗無(wú)限次應(yīng)力循環(huán)也不疲勞斷裂的強(qiáng)度指標(biāo)22. 應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)：用試樣在變形過(guò)程中的測(cè)得最大切應(yīng)力和最大正應(yīng)力 的比值表示。23. 微孔聚集型斷裂是包括微孔形核、長(zhǎng)大聚合 直至斷裂的過(guò)程。24. 缺口試樣的抗拉強(qiáng)度 與等截面光滑試樣的抗拉強(qiáng)度 的比值。稱為“缺口敏感度”。25. 機(jī)件在沖擊載荷下的斷口形式仍為過(guò)量彈性變形 、過(guò)量塑性變形和斷裂。26. 包申格應(yīng)變是在給定應(yīng)力下，正向加載和反向加載兩應(yīng)力-應(yīng)變曲線之間的應(yīng)變差。27. 由于缺口的存在，在 靜載荷作用下，缺口截面上的應(yīng)力狀態(tài)將發(fā)生變化的現(xiàn)象，被稱為“缺口效應(yīng)”。28. 洛氏硬度是在一定

30、的實(shí)驗(yàn)力下，將1200角的 金剛石圓錐體 壓入工件表面，用所得的壓痕深度來(lái)表示材料硬度值的工藝方法。28. 低溫脆性是隨 溫度 的下降，材料由韌性 轉(zhuǎn)變?yōu)?脆性 的現(xiàn)象。29. 缺口敏感性是指材料因存在缺口造成的 兩向或三向應(yīng)力 狀態(tài)和應(yīng)力應(yīng)變集中而變脆的傾向。31. 疲勞破壞形式按應(yīng)力狀態(tài)分為彎曲疲勞、扭轉(zhuǎn)疲勞、拉壓疲勞、及復(fù)合疲勞。按應(yīng)力高低和斷裂壽命分為高周疲勞 和低周疲勞。32. 典型的疲勞斷口具有 疲勞源 、 疲勞區(qū) 、 瞬斷區(qū) 三個(gè)特征區(qū)。33. 疲勞條帶是疲勞斷口的微觀 特征，貝紋線是斷口的 宏觀 特征。34. 金屬材料的疲勞過(guò)程也是裂紋的萌生 和 擴(kuò)展 過(guò)程。35. 金屬材料抵

31、抗疲勞過(guò)載損傷的能力，用過(guò)載損傷界或過(guò)載損傷區(qū)表示。36. 金屬在 拉應(yīng)力 和特定的 化學(xué)介質(zhì) 共同作用下，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間 后所發(fā)生的低應(yīng)力脆斷現(xiàn)象，稱為應(yīng)力腐蝕斷裂。37. 應(yīng)力腐蝕斷裂的最基本的機(jī)理滑移一溶解理論 和 氫脆理論 。38. 由于氫和應(yīng)力的共同作用而導(dǎo)致金屬材料產(chǎn)生脆性斷裂的現(xiàn)象叫做氫脆斷裂 。39. 氫致脆斷裂紋的拓展方式是步進(jìn)式，這是與應(yīng)力腐蝕裂紋漸進(jìn)式擴(kuò)展方式是不同的。40. 鋼的氫致延滯斷裂過(guò)程可分為孕育階段、裂紋亞穩(wěn)擴(kuò)展階段 、失穩(wěn)擴(kuò)展階段三個(gè)階段。41. 典型氫脆類型包括氫蝕、 白點(diǎn) 、氫化物致脆、氫致延滯斷裂 。42. 機(jī)件正常運(yùn)行的磨損過(guò)程一般分為跑和階段（磨合階

32、段）、 穩(wěn)定磨損階段、劇烈磨損階段三個(gè)階段。減輕粘著磨損的主要措施有 注意摩擦副配對(duì)材料的選擇、采用表面化學(xué)熱處理改變材料表面狀態(tài)、控制摩擦滑動(dòng)速度和接觸壓應(yīng)力。43. 按磨損模型分為：粘著磨損、磨粒磨損、 沖蝕磨損、腐 蝕磨損 、微動(dòng)磨損五大類44. 韌窩是微孔聚集型斷裂的基本特征。其形狀視應(yīng)力狀態(tài)不同分為下列等軸韌窩、拉長(zhǎng)韌窩、撕裂韌窩三類。其大小決定于第二相質(zhì)點(diǎn) 的大小和密度、基體材料的塑性變形能力 和應(yīng)變硬化指數(shù)以及外加應(yīng)力的大小和形狀。45. 磨損量的測(cè)定方法有秤量法 和 測(cè)長(zhǎng)法兩種，單位摩擦距離單位壓力下的磨損量稱之為比磨損量 。46. 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了四種斷裂韌性測(cè)試試樣：標(biāo)準(zhǔn)三點(diǎn)

33、彎曲試樣、緊湊拉伸試樣、C形拉伸試樣 和圓形緊湊拉伸試樣。47. 過(guò)載持久值越高，說(shuō)明材料在相同的過(guò)載荷下能承受的應(yīng)力循環(huán)周次越多，材料的 抗過(guò)載 能力越強(qiáng)。48. 按照蠕變速率的變化，可將蠕變過(guò)程可分為減速（過(guò)渡）蠕變階段、 恒速（穩(wěn)態(tài)）蠕變階段和加速蠕變階段三個(gè)階段。49. 金屬材料的蠕變變形主要是通過(guò)位錯(cuò)滑移、原子擴(kuò)散等機(jī)理進(jìn)行的。50. 當(dāng)試驗(yàn)溫度低于某一溫度tk時(shí)，材料由 韌性 狀態(tài)變?yōu)?脆性 狀態(tài)，沖擊吸收功明顯下降，斷裂機(jī)制由微孔聚集 型變?yōu)?穿晶解理型斷口特征，斷口由 纖維 狀變?yōu)?結(jié)晶 狀，這就是低溫脆性。51. 韌脆轉(zhuǎn)變溫度tk，也是金屬材料的 韌性 指標(biāo),它反映了溫度對(duì)材

34、 料 韌脆性 的影響。也是 安全 性能指標(biāo)，是從韌性角度選材的重 要依據(jù)之一，可用于抗脆斷設(shè)計(jì)。52. 金屬材料在長(zhǎng)時(shí)高溫載荷作用下的斷裂大多為沿晶 斷裂。在不同的應(yīng)力和溫度條件下，晶界裂紋的形成方式有在三晶粒交會(huì)處形成楔形裂紋 、在晶界上由空洞形成晶界裂紋兩種。53. 金屬材料蠕變斷裂斷口的宏觀特征為：一是在斷口附近產(chǎn)生塑性變形 ，在變形區(qū)域附近有許多 裂紋，使斷裂機(jī)件表面出現(xiàn) 龜 亙現(xiàn)象；另一個(gè)特征是由于高溫氧化，斷口表面往往被一層氧化膜覆蓋。54. 金屬材料蠕變斷裂斷口的微觀特征主要是冰糖狀花樣的沿晶斷裂形貌 。55. 蠕變極限是表示材料在高溫長(zhǎng)時(shí)間載荷作用下的塑性變形 抗力指標(biāo)，是選用

35、高溫材料，設(shè)計(jì)高溫下服役機(jī)件的主要依據(jù)之一。56. 描述材料的蠕變性能常采用蠕變極限、 持久強(qiáng)度極限、 剩余應(yīng)力等力學(xué)性能指標(biāo)。57. 缺口偏斜拉伸試驗(yàn)過(guò)程中，試樣在承受拉伸力的同時(shí)還承受彎曲力的作用，承受復(fù)合載荷，故其應(yīng)力狀態(tài)更硬，缺口截面上的應(yīng)力分布更 不均勻，因而，更能顯示材料的缺口敏感性。58. 要在同一材料上測(cè)得相同的布氏硬度，或在不同的材料上測(cè)得的硬度可以相互比較，壓痕的形狀必須幾何相似，壓入角應(yīng)相等 。59. 高溫下材料晶內(nèi)和晶界的強(qiáng)度均隨溫度升高而降低，但晶界的強(qiáng)度降低速度比晶內(nèi)的降低速度快。60. 根據(jù)剝落裂紋起始位置及形態(tài)不同，接觸疲勞破壞分為 麻點(diǎn)剝落（點(diǎn)蝕）、淺層剝落和

36、深層剝落（表面壓碎）三類。61. 變動(dòng)載荷是引起疲勞破壞的外力，它是指大小、方向均隨時(shí)間 變化的載荷62. 緊湊拉伸試樣預(yù)制裂紋后在固定應(yīng)力比和應(yīng)力范圍條件下循環(huán)加載，裂紋長(zhǎng)度隨循環(huán)周次的變化曲線即為疲勞裂紋擴(kuò)展曲線。63. 疲勞裂紋不擴(kuò)展的應(yīng)力強(qiáng)度因子范圍臨界值，稱為疲勞裂紋擴(kuò)展門檻值 。64. 產(chǎn)生疲勞微觀裂紋的主要方式有表面滑移帶開裂、第二相，夾雜物或其界面開裂禾廿 晶界或亞晶界開裂 。65. 疲勞裂紋擴(kuò)展第二階段斷口最重要的特征是具有略呈彎曲并相互平行的溝槽花樣。66. 駐留滑移帶在加寬過(guò)程中，還會(huì)出現(xiàn)擠入脊 和 侵入溝 ，其成因可用柯垂耳-赫爾模型描述。67. 剪切斷裂和解理斷裂都是

37、穿晶 斷裂。前者受剪切力作用是切斷型 斷裂，后者受正應(yīng)力作用，屬 正斷型 斷裂。斷裂性質(zhì)完全不同。也就是說(shuō) 穿晶 斷裂既可能是韌性斷裂也可能是脆性斷裂。取決于材料 的本性和力的作用方式。68解理斷裂是沿特定界面發(fā)生的脆性 穿晶 斷裂，解理斷裂實(shí)際上是 沿一族相互平行的晶面解理而引起的。這些解理面稱為解理刻面 。69.若干相互平行的而且位于不同高度的解理面，從而形成解理斷口的基 本微觀特征解理臺(tái)階。六、判斷正誤，正確的在括號(hào)里打，錯(cuò)誤的打1. 彈性模量E表征了金屬材料對(duì)彈性變形的抗力（ 對(duì)）。2. 材料的真實(shí)相對(duì)伸長(zhǎng)與真實(shí)相對(duì)斷面收縮率在數(shù)值上是相等的3. 穿晶斷裂一定是韌性斷裂（ 錯(cuò) ）4.

38、疲勞斷裂總是脆性斷裂（ 對(duì) ）。5. 所謂解理面是指屈服強(qiáng)度最低的晶面（ 錯(cuò) ）。6. 應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)越小，越容易產(chǎn)生脆性斷裂（ 對(duì) ）。7. 隨著加載速率的提高，材料的韌脆轉(zhuǎn)變溫度也提高（ 對(duì) ）。8. 金屬的斷裂韌性 KIc 隨裂紋的擴(kuò)展而增大（錯(cuò) ）。9. 貝紋線和疲勞條帶都是疲勞斷口的微觀特征（ 錯(cuò) ）。10. 材料的 缺口敏感 度為 1，說(shuō)明缺 口幾乎不影響材 料的疲勞強(qiáng)度 （ 錯(cuò) ）。11. 退火態(tài)和高溫回火態(tài)的金屬都有包申格效應(yīng)（ 對(duì) ）。12. 彈性模量E主要取決于金屬的本性，是組織不敏感因素（對(duì)）。13. 解理斷裂總是脆性斷裂（ 對(duì) ）。14. 過(guò)載損傷是指金屬在高于疲勞極

39、限的應(yīng)力水平下運(yùn)轉(zhuǎn)一定周次后，其 疲勞極限或疲勞壽命的減損（ 對(duì) ）。15. 韌窩是微孔聚集型斷裂斷口微觀形貌的基本特征（ 對(duì) ）。16. 提高材料的彈性模量能夠提高材料彈性比功（ 錯(cuò) ）。17. 硬度是衡量材料軟硬程度的一種力學(xué)性能（ 對(duì) ）。18. 內(nèi)耗可用彈性比功度量（ 錯(cuò) ）。19. 應(yīng)變硬化指數(shù)隨層錯(cuò)能降低而降低（ 錯(cuò) ）。20 冷加工狀態(tài)應(yīng)變硬化指數(shù)高（ 錯(cuò) ）。21. 晶粒粗大材料應(yīng)變硬化指數(shù)高（ 對(duì) ）。22. 缺口試樣的屈服強(qiáng)度與光滑試樣的屈服強(qiáng)度的比值。稱為“缺口敏感度”（ 錯(cuò) ）。23. 應(yīng)力腐蝕是指金屬在拉應(yīng)力和特定的化學(xué)介質(zhì)共同作用下，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后所產(chǎn)生的低應(yīng)力脆斷現(xiàn)象（ 對(duì) ）。24. 由于氫和應(yīng)力的共同作用而導(dǎo)致金屬材