付華-材料性能學(xué)-部分習(xí)題答案1

1、第一章材料的彈性變形一、填空題：1 .金屬材料的力學(xué)性能是指在載荷作用下其抵抗 變形或 斷裂 的能力。2 .低碳鋼拉伸試驗(yàn)的過(guò)程可以分為彈性變形、塑性變形和 斷裂三 個(gè)段。3 .線性無(wú)定形高聚物的三種力學(xué)狀態(tài)是 玻璃態(tài)、高彈態(tài)、粘流 態(tài)，它們的基本運(yùn)動(dòng)單元相應(yīng)是 鏈節(jié)或側(cè)基、段、大分子 鏈，它們相應(yīng)是 塑料、橡膠、流動(dòng)樹(shù)脂（膠粘劑的使用狀態(tài)。二、名詞解釋1 .彈性變形：去除外力，物體恢復(fù)原形狀。彈性變形是可逆的2 .彈性模量：拉伸時(shí)a =E8E：彈性模量（楊氏模數(shù)）切變時(shí)r =GyG：切變模量3 .虎克定律：在彈性變形階段，應(yīng)力和應(yīng)變間的關(guān)系為線性關(guān)系。4 .彈性比功定義：材料在彈性變形過(guò)程中

2、吸收變形功的能力，又稱(chēng)為彈性比能或應(yīng)變比能, 表示材料的彈性好壞。三、簡(jiǎn)答：1 .金屬材料、陶瓷、高分子彈性變形的本質(zhì)。答：金屬和陶瓷材料的彈性變形主要是指其中的原子偏離平衡位置所作的微小 的位移，這部分位移在撤除外力后可以恢復(fù)為0。對(duì)高分子材料彈性變形在玻璃 態(tài)時(shí)主要是指鍵角鍵長(zhǎng)的微小變化，而在高彈態(tài)則是由于分子鏈的構(gòu)型發(fā)生變 化，由鏈段移動(dòng)引起，這時(shí)彈性變形可以很大。2 .非理想彈性的概念及種類(lèi)。答：非理想彈性是應(yīng)力、應(yīng)變不同時(shí)響應(yīng)的彈性變形，是與時(shí)間有關(guān)的彈性變 形。表現(xiàn)為應(yīng)力應(yīng)變不同步，應(yīng)力和應(yīng)變的關(guān)系不是單值關(guān)系。種類(lèi)主要包括 滯彈性，粘彈性，偽彈性和包申格效應(yīng)。3 .什么是高分子材

3、料強(qiáng)度和模數(shù)的時(shí)-溫等效原理？答：高分子材料的強(qiáng)度和模數(shù)強(qiáng)烈的依賴于溫度和加載速率。加載速率一定時(shí)， 隨溫度的升高，高分子材料的會(huì)從玻璃態(tài)到高彈態(tài)再到粘流態(tài)變化，其強(qiáng)度和 模數(shù)降低；而在溫度一定時(shí)，玻璃態(tài)的高聚物又會(huì)隨著加載速率的降低，加載 時(shí)間的加長(zhǎng)，同樣出現(xiàn)從玻璃態(tài)到高彈態(tài)再到粘流態(tài)的變化，其強(qiáng)度和模數(shù)降 低。時(shí)間和溫度對(duì)材料的強(qiáng)度和模數(shù)起著相同作用稱(chēng)為時(shí)=溫等效原理。四、計(jì)算題：氣孔率對(duì)陶瓷彈性模量的影響用下式表示：E=E0 (1-1.9P+0.9P2) E0為無(wú)氣孔時(shí)的彈性模量；P為氣孔率，適用于P<50 %。370= E0 (1-1. 9 x 0. 05+0.9 x 0. 05

4、2)貝“ E0=407.8 Gpa260= 407.8 (11.9 x P+0.9 x P2)P=0.207 其孔隙度為 207%。五、綜合問(wèn)答1.不同材料(金屬材料、陶瓷材料、高分子材料)的彈性模量主要受什么因素 影響？答：金屬材料的彈性模量主要受鍵合方式、原子結(jié)構(gòu)以及溫度影響，也就是原 子之間的相互作用力?；瘜W(xué)成分、微觀組織和加載速率對(duì)其影響不大。陶瓷材料的彈性模量受強(qiáng)的離子鍵和共價(jià)鍵影響，彈性模量很大，另外， 其彈性模量還和構(gòu)成相的種類(lèi)、粒度、分布、比例及氣孔率有關(guān)，即與成型工 藝密切相關(guān)。高分子聚合物的彈性模量除了和其鍵和方式有關(guān)外，還與溫度和時(shí)間有密切 的關(guān)系(時(shí)-溫等效原理)。(綜

5、合分析的話，每一條需展開(kāi))。第二章材料的塑性變形一、填空題1 .金屬塑性的指標(biāo)主要有伸長(zhǎng)率和斷面收縮率兩種。2 .單晶體的塑性變形方式有詞移和孿生2種。3 .非晶態(tài)高分子材料的塑變過(guò)程主要是銀紋的形成。二、簡(jiǎn)答題1. （1）彈性變形與塑性變形去除外力，恢復(fù)原形狀。彈性變形是可逆的。塑性變形：微觀結(jié)構(gòu)的相鄰部分產(chǎn)生永久性位移。屈服強(qiáng)度o s抗拉強(qiáng)度o b。答:1）塑性變形是指微觀結(jié)構(gòu)的相鄰部分產(chǎn)生永久性位移在外力撤除后不可恢 復(fù)，即變形不可逆。2）屈服強(qiáng)度o s：材料發(fā)生起始塑性變形所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力。表征材料抵抗起始 （或微量）塑變的能力。是材料由彈性變形向彈-塑性變形過(guò)渡的明 顯標(biāo)志。3）抗拉強(qiáng)度

6、o b材料在拉伸到斷裂的過(guò)程中所經(jīng)歷的最大應(yīng)力。是韌性金屬單向拉伸光滑試樣的實(shí)際最大承載能力。O b易于測(cè) 定，重復(fù)性好，選材設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。2.一次再結(jié)晶 二次再結(jié)晶一次再結(jié)晶是指冷變形金屬在再結(jié)晶溫度以上退火時(shí)，變形伸長(zhǎng)晶粒被無(wú)變形 的等軸晶粒取代的過(guò)程。二次再結(jié)晶是指在再結(jié)晶晶粒長(zhǎng)大過(guò)程中出現(xiàn)的晶粒 異常長(zhǎng)大的現(xiàn)象。（3）熱加工與冷加工熱加工是指金屬在再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行的塑性加工，冷加工是在再結(jié)晶溫度 以下進(jìn)行的塑性加工。（4）絲織構(gòu)與板織構(gòu)答：絲織構(gòu)是指晶體在某一晶向趨于某一特定方向，或有優(yōu)勢(shì)取向。板織構(gòu)是 指某一晶面和某一晶向有優(yōu)勢(shì)取向。4.銀紋答：高分子材料在塑性變形過(guò)程中，某些缺

7、陷處會(huì)有局部塑變產(chǎn)生，取向纖維 和空洞交織分布，該區(qū)域密度減小50%，對(duì)光線的反射能力很高，呈銀色，稱(chēng)為 銀紋。簡(jiǎn)答1 .金屬單晶體的塑性變形方式。答滑移和孿生2 .什么是滑移系？產(chǎn)生晶面滑移的條件是什么？寫(xiě)出面心立方金屬在室溫下所 有可能的滑移系。答：滑移系是一個(gè)滑移面和該面上一個(gè)滑移方向的組合。產(chǎn)生晶面滑移 的條件是在這個(gè)面上的滑移方向的分切應(yīng)力大于其臨界分切應(yīng)力。3 .試述Zn、a -Fe、Cu等幾種金屬塑性不同的原因。答：Zn、a -Fe、仇這三種晶體的晶體結(jié)構(gòu)分別是密排六方、體心立方和面心立 方結(jié)構(gòu)。密排六方結(jié)構(gòu)的滑移系少，塑性變形困難，所以Zn的塑性差。面心立方結(jié)構(gòu)滑移系多，滑移系

8、容易開(kāi)動(dòng)，所以對(duì)面心立方結(jié)構(gòu)的金屬Cu塑性 好。體心立方結(jié)構(gòu)雖然滑移系多，但滑移面密排程度低于fee,滑移方向個(gè)數(shù)少，較 難開(kāi)動(dòng)，所以塑性低于面心立方結(jié)構(gòu)材料，但優(yōu)于密排六方結(jié)構(gòu)晶體，所以a -Fe的塑性較Cu差，優(yōu)于Zn。4 .孿晶和滑移的變形機(jī)制有何不同？答：主要的不同1）晶體位向在滑移前后不改變，而在孿生前后晶體位向改變, 形成鏡面對(duì)稱(chēng)關(guān)系。2）滑移的變形量為滑移方向原子間距的整數(shù)倍，而孿生過(guò) 程中的位移量為孿生方向的原子間距的分?jǐn)?shù)倍。3）滑移是全位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果而 孿生是分位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。5 .什么是應(yīng)變硬化？有何實(shí)際意義？答：隨著應(yīng)變量的增加，讓材料繼續(xù)變形需要更大的應(yīng)力，這種現(xiàn)象稱(chēng)為

9、應(yīng)變 硬化。隨變形量的增加，材料的強(qiáng)度、硬度升高而塑性、韌性下降的 現(xiàn)象，為加工（應(yīng)變）硬化（形變強(qiáng)化、冷作強(qiáng)化）。其意義是可以使得塑變均勻，可以防止突然過(guò)載斷裂，強(qiáng)化金屬的一種手段， 通過(guò)形變硬化可以改善某些金屬的切削性能。6 .在室溫下對(duì)鉛板進(jìn)行彎折，越彎越硬，但如果稍隔一段時(shí)間再?gòu)澱?，鉛板又 像最初一樣柔軟，這是什么原因？答：鉛板在室溫下的加工屬于熱加工，加工硬化的同時(shí)伴隨回復(fù)和再結(jié)晶過(guò)程。越彎越硬是由于位錯(cuò)大量增加而引起的加工硬化造成，而過(guò)一段時(shí)間又會(huì)變軟 是因?yàn)槭覝貙?duì)于鉛已經(jīng)是再結(jié)晶溫度以上，所以伴隨著回復(fù)和再結(jié)晶過(guò)程，等 軸的沒(méi)有變形晶粒取代了變形晶粒，硬度和塑性又恢復(fù)到了未變形之

10、前。綜合問(wèn)答1.位錯(cuò)在金屬晶體中運(yùn)動(dòng)可能受到哪些阻力？（對(duì)金屬專(zhuān)業(yè)要求詳細(xì)展開(kāi)） 答：晶格阻力，位錯(cuò)之間的相互作用力，固溶體中的溶質(zhì)原子造成的晶格畸變 引起的阻力，晶界對(duì)位錯(cuò)的阻力，彌散的第二相對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)造成的阻力。三、計(jì)算:1 .沿鐵單晶的110方向?qū)ζ涫┘永Γ?dāng)力的大小為50MPa時(shí)，在(101)面上的111方向的分切應(yīng)力應(yīng)為多少?若Tc=31.1MPa,外加拉應(yīng)力應(yīng)為多大？T =O COS 入 COS。110方向與111滑移方向的夾角X：cos 九二N N +UU +33:H 2 +U 2 +3 2 :'N 2 +U 2 +3 21112221x1 + 1x1 + 0 X (-

11、1)_ 2 _、而V1 + 1<1 + 1 + 1 <6 3蝕 + kk J l1 2hh 2 + k 2 + 12、:h 2 + k 2 + 12% 111222110方向與(101)面法線方向夾角u：1x1 + 1x 0 + 0 x1_ 1vT+1V1+1221t =o cos 入 cos。= 50 xx = 20.4 MPa<6 2在(101)面上的111方向的分切應(yīng)力應(yīng)為20.4Mpa。T =O cos九 coso 二Ts cos入cos。31.11=xJ 6 2=76.2 Mpa若Tc=31.1MPa，外加拉應(yīng)力應(yīng)為76.2Mpa。2 .有一 70MPa應(yīng)力作用在f

12、cc晶體的001方向上，求作用在(111) 101和(111) 110滑移系上的分切應(yīng)力。T = O cos 入 cos。001方向與101滑移方向的夾角X：cos 九二N N +UU +33”2 +02 +32'N 2 +0 2 +3 2"2220 x 1 + 0 x 0 + 1x (-1)_ -1<1<1 + 1 <2001方向與(111)面法線方向夾角u： hh + kk +11cos0 = ,121212hh 2 + k 2 + 12 ;'h 2 + k 2 + 12“ 111 V 2220 x 1 + 0 x 1 + 1x1_ 1H+1+1

13、73t =o cos 入 cos 0 = 70 x!=xL = 28.6 MPa<2 <3在(111)面上的101方向的分切應(yīng)力應(yīng)為28.6Mpa。001方向與110滑移方向的夾角X：cos 九二N N +00 +33JN 2 +O 2 +3 2 ：N 2 +O 2 +3 21112220 x (-1) + 0 x 1 + 1x 0 八7km二0t =o cos 入 cos0 = 0MPa在(111)面上的110方向的分切應(yīng)力應(yīng)為0Mpa。3 .有一 bcc晶體的(110) 111滑移系的臨界分切力為60MPa,試問(wèn)在001和010方向必須 施加多少的應(yīng)力才會(huì)產(chǎn)生滑移？T =O C

14、OS 入 COS。0 x1 + 0 x1 + 1x 1_ 1<TV1+1+1<3(1) 001方向與111滑移方向的夾角X：cos 九二N N +UU +33平2 +U2 +32，:N2 +U2 +3'111222001方向與(110)面法線方向夾角u：cos 巾=h h+k、k；+1T i2+ k 2 + 12 ：'h 2 + k 2 + 12112220 x (-1) + 0 x 1 + 1x 0由于001方向與滑移面(U0)平行，因此 (110) 111滑移系產(chǎn)生滑移。無(wú)論在001方向施加多大的應(yīng)力不會(huì)使(2) 010方向與111滑移方向的夾角X：cos 九二

15、N N +UU +33；四2 +U 2 +3 2.1N 2 +O 2 +3 2“222010方向與(110)面法線方向夾角u：cos 巾=絲+絲+ £2+ k 2 + 12 :h 2 + k 2 + 12112220 x (-1) + 1x 1 + 0 x 0Tccos入cos。 60= 147MPa11丁有在010方向必須施加147Mpa的應(yīng)力才會(huì)產(chǎn)生滑移。5.為什么晶粒大小影響屈服強(qiáng)度？經(jīng)退火的純鐵當(dāng)晶粒大小為16個(gè)/mm2時(shí)，.s=100MPa； 而當(dāng)晶粒大小為4096 個(gè)/mm2時(shí)，os=250MPa,試求晶粒大小為256個(gè)/mm2時(shí)的叫1o =o +k d - 216 個(gè)/

16、mm2 時(shí)-d=0.25mm4096 個(gè)/ mm2 時(shí)-64 個(gè)/mmd=1/64mm256 個(gè)/mm2 時(shí)-16 個(gè)/mmd=1/16mm1100 = o +kx 0.25-2250 = o +kx 2644, o = 50求得：二25-1 -1-o = 50 + 25 x2 = 150MPas16第三章材料的斷裂與斷裂韌性一、填空題1 .材料中裂紋的 形成 和擴(kuò)展 的研究是微觀斷裂力學(xué)的核心問(wèn)題。2 .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。3 .按照斷裂前材料宏觀塑性變形的程度，斷裂分為脆性斷裂與韌性斷裂。4 .按照材料斷裂時(shí)裂紋擴(kuò)展的途徑，斷裂分為穿晶斷裂和沿晶（晶界）斷裂。5

17、 .按照微觀斷裂機(jī)理，斷裂分為解理斷裂和剪切斷裂。6 .對(duì)于無(wú)定型玻璃態(tài)聚合物材料，其斷裂過(guò)程是銀紋產(chǎn)生和發(fā)展的過(guò)程。7 .韌性斷裂斷口一般呈杯錐狀，斷口特征三要素由纖維區(qū)、放射區(qū)和剪切唇3 個(gè)區(qū)組成。8 .根據(jù)外加應(yīng)力的類(lèi)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(kāi)型（I型）、滑開(kāi)型（II型）、撕開(kāi)型（III型）3種，其中，以張開(kāi)型（I型） 裂紋擴(kuò)展最危險(xiǎn)。9 . Griffith裂紋理論是為解釋玻璃、陶瓷等脆性材料斷裂強(qiáng)度理論值與實(shí)際值 的巨大差異現(xiàn)象而提出的。10 .線彈性斷裂力學(xué)處理裂紋尖端問(wèn)題有應(yīng)力應(yīng)變分析和能量分析兩種方法。二、名詞解釋1韌性斷裂 韌性斷裂是材料斷裂前及

18、斷裂過(guò)程中產(chǎn)生明顯宏觀塑性變形的斷裂過(guò)程。韌 性斷裂時(shí)一般裂紋擴(kuò)展過(guò)程較慢，而且要消耗大量塑性變形能。2脆性斷裂 脆性斷裂是材料斷裂前基本上不產(chǎn)生明顯的宏觀塑性變形，沒(méi)有明顯預(yù)兆，往 往表現(xiàn)為突然發(fā)生的快速斷裂過(guò)程，因而具有很大的危險(xiǎn)性。3剪切斷裂剪切斷裂是材料在切應(yīng)力作用下沿滑移面滑移分離而造成的斷裂。包括純剪切 斷裂和微孔聚集型斷裂，微觀斷口特征花樣則是斷口上分布大量“韌窩”。4解理斷裂在正應(yīng)力作用下，由于原子間結(jié)合鍵的破壞引起的沿特定晶面發(fā)生的脆性穿 晶斷裂稱(chēng)為解理斷裂。解理臺(tái)階、河流花樣和舌狀花樣是解理斷口的基本微觀特征。5斷裂韌度KiC K J為平面應(yīng)變斷裂韌度，表示材料在平面應(yīng)變狀

19、態(tài)下抵抗裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展 的能力；KI 2K cf裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展，引起脆性斷裂；KI<K c時(shí)，存在的斷裂 不會(huì)引起斷裂16韌度：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。習(xí)慣上，韌性和韌度這兩個(gè)名詞混用，但它們的含義不同，韌性是材料的力學(xué)性能, 它是指材料斷裂前吸收塑性變形功和斷裂功的能力。：韌度是韌性的度量。7韌性韌性是材料的力學(xué)性能，它是指材料斷裂前吸收塑性變形功和斷裂功的能力。三、簡(jiǎn)答題1 .材料斷裂的過(guò)程包括哪些？ 斷裂過(guò)程：裂紋的形成與擴(kuò)展（穩(wěn)態(tài)擴(kuò)展、失穩(wěn)擴(kuò)展過(guò)程。2 .非晶態(tài)高分子材料的塑變與斷裂過(guò)程主要是什么過(guò)程？ 銀紋的形成和擴(kuò)展過(guò)程。3

20、 .低碳鋼典型拉伸斷口的宏觀特征是什么？對(duì)應(yīng)的微觀斷口特征是什么？宏觀特征由纖維區(qū)、放射區(qū)和剪切唇3個(gè)區(qū)。韌窩、撕裂韌窩、“鏈波”花樣。4 .晶粒的形狀、大小及分布對(duì)材料強(qiáng)度與韌性的影響。 細(xì)小、彌散、均勻分布，提高材料強(qiáng)度與韌性。5 .說(shuō)明看與Kic的關(guān)系?？磁cKJ"KI:應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子，力學(xué)參量，表示裂紋尖端應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)強(qiáng)度大小。長(zhǎng)與外加應(yīng)力。、試樣尺寸a、裂紋類(lèi)型Y有關(guān)，與材料無(wú)關(guān)。K"斷裂韌度，材料的力學(xué)性能指標(biāo)，表示平面應(yīng)變狀態(tài)下材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展的能力。 與材料成分,組織結(jié)構(gòu)有關(guān)，與外加應(yīng)力，試樣尺寸等外因素?zé)o關(guān)。當(dāng)。增加到臨界值£a 增大到臨界值ac

21、，冬達(dá)到臨界值K“ (Kc ),裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展至斷裂。KI 2Kle-裂紋失穩(wěn) 擴(kuò)展，引起脆性斷裂；KI <Kic時(shí)，存在的斷裂不會(huì)引起斷裂。"6 .影響材料斷裂韌性的因素有哪些？KIc是材料強(qiáng)度和塑性的綜合表現(xiàn)。內(nèi)在因素：成分、組織、結(jié)構(gòu)。外在因素：溫度T、 應(yīng)變速率占。一般情況下，隨強(qiáng)度指標(biāo)的降低而升高，隨塑性指標(biāo)的降低而降低。通常人們認(rèn)為KIc是 塑性、韌性一類(lèi)指標(biāo)，與強(qiáng)度類(lèi)指標(biāo)的變化規(guī)律相反。(綜合分析：展開(kāi))7 .剛拉制的玻璃棒彎曲強(qiáng)度為6 Gpa,在空氣中放置幾小時(shí)后強(qiáng)度為0.4Gpa;表面氧化裂 紋，強(qiáng)度降低。石英玻璃纖維的長(zhǎng)度為12cm時(shí)，強(qiáng)度為275Mpa,當(dāng)其

22、長(zhǎng)度為0.6cm時(shí)，強(qiáng)度可達(dá)760Mpa; 長(zhǎng)試樣缺陷多，裂紋易生成、擴(kuò)展，強(qiáng)度降低(尺寸效應(yīng))。純鐵的理論計(jì)算斷裂強(qiáng)度為40Gpa,實(shí)際斷裂應(yīng)力大約為200Mpa。實(shí)際材料含各種缺陷， 裂紋易生成、擴(kuò)展，強(qiáng)度降低。四、計(jì)算題1 . a m =( Ey s / a0)V2 = (4.9X105 X106 X2.7/ 2.4X10-10 ) V2=7.42X1010 Pa =7.42 X104MPaa c =( Ey s / ac )1/2 = (4.9X105 X106 X2.7/ 1.5X10-3 ) 1/2=3.0X107 Pa = 30 MPa2 . ac = Er% 2 =(2X101

23、1 X8)/(7X107)2 =0-33X10-3 (m)材料的臨界裂紋長(zhǎng)度為0.66mm .3 .已知無(wú)限大板穿透裂紋的看表達(dá)式：Ki=O，£a 塑性區(qū)修正后的勺表達(dá)式：(平面應(yīng)變)4 - LY。8q1-0.056Y2 (。/。s)答：a /a s=850/1150=0.74要進(jìn)行塑性區(qū)修正, 計(jì)算平面應(yīng)變條件下的應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子Ki：K _ o 而 _850X，3.14X 0.01_ 150.62 _ 158 41 ”-0.056兀 G/os»<1 -0.056x3.14x(850/1150)20.95.(Mpa.m1/2 )Ki>Kic=105Mpa.mV2

24、,構(gòu)件不安全第四章材料的扭轉(zhuǎn)、彎曲、壓縮性能一、填空題1 .單向拉伸、扭轉(zhuǎn)和壓縮試驗(yàn)方法中，應(yīng)力狀態(tài)最軟的加載方式是壓縮，該方法易 于顯示材料的 塑性（塑性/脆性）行為，可用于考查脆性 （塑性/脆，性）材料的塑性（塑 性/脆性）指標(biāo)。2 .要測(cè)試灰鑄鐵和陶瓷材料的塑性指標(biāo)，在常用的單向拉伸、扭轉(zhuǎn)和壓縮試驗(yàn)方法 中，可選擇壓縮試驗(yàn)方法。二、名詞解釋?zhuān)?）應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)：。max和。max的比值稱(chēng)為應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)，用a表示。a 越大，最大切應(yīng)力分量越大，材料越易于產(chǎn)生塑性變形，則應(yīng)力狀態(tài)越軟。反之，a越小, 最大切應(yīng)力分量越小，則應(yīng)力狀態(tài)越硬，材料越易產(chǎn)生脆性斷裂。（2）抗扭強(qiáng)度：試樣在扭斷前

25、承受的最大扭矩（Tb）/卬,W為試樣抗扭截面系數(shù)。 反映材料的最大抗扭矩能力。第5章材料的硬度一、填空題1 .硬度表征材料的軟硬程度，材料表面上不大體積內(nèi)抵抗變形或破裂的能力。2 .常用硬度試驗(yàn)方法有 布氏硬度、洛氏硬度 和維氏硬度 等。3 .測(cè)45鋼調(diào)質(zhì)后的硬度，可選用洛氏硬度、 維氏 硬度實(shí)驗(yàn)方法。4 .要鑒別淬火鋼中馬氏體組織的硬度，可用 顯微維氏硬度、顯微努氏 硬度實(shí)驗(yàn)方法，5 .測(cè)量灰鑄鐵的硬度，可用布氏硬度硬度實(shí)驗(yàn)方法。6 .石膏和金剛石的硬度可用莫氏硬度 表示。7 .測(cè)橡膠墊的硬度可用邵氏硬度表示。二、簡(jiǎn)答題1 .試比較布氏硬度與維氏硬度實(shí)驗(yàn)原理的異同，并比較布氏、洛氏、維氏硬度

26、實(shí)驗(yàn) 的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用范圍。維氏硬度的試驗(yàn)原理與布氏硬度基本相似，也是根據(jù)壓痕單位面積所承受的載荷來(lái)計(jì)算硬 度值的，所不同的是維氏硬度試驗(yàn)所用的壓頭是兩相對(duì)面夾角a為136°的金剛石四棱錐體。布氏硬度試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是壓痕面積較大，其硬度值能反映材料在較大區(qū)域內(nèi)各組成相的 平均性能。因此，布氏硬度檢驗(yàn)最適合測(cè)定灰鑄鐵、軸承合金等材料的硬度。壓痕大的另 一優(yōu)點(diǎn)是試驗(yàn)數(shù)據(jù)穩(wěn)定，重復(fù)性高。布氏硬度試驗(yàn)的缺點(diǎn)是因壓痕直徑較大，一般不宜在成品件上直接進(jìn)行檢驗(yàn)；此外， 對(duì)硬度不同的材料需要更換壓頭直徑D和載荷F,同時(shí)壓痕直徑的測(cè)量也比較麻煩。洛氏硬度試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便迅速，壓痕小，可對(duì)工件直接進(jìn)行檢驗(yàn)

27、；采用不同標(biāo) 尺，可測(cè)定各種軟硬不同和薄厚不一試樣的硬度。缺點(diǎn)是因壓痕較小，代表性差，尤其是 材料中的偏析及組織不均勻等情況，使所測(cè)硬度值的重復(fù)性差、分散度大，用不同標(biāo)尺測(cè) 得的硬度值即不能直接進(jìn)行比較，又不能彼此互換。維氏硬度試驗(yàn)角錐壓痕清晰，采用對(duì)角線長(zhǎng)度計(jì)量，精確可靠；壓頭為四棱錐體，當(dāng) 載荷改變時(shí)，壓入角恒定不變，因此可以任意選擇載荷，而不存在布氏硬度那種載荷F與 壓球直徑D之間的關(guān)系約束。此外，維氏硬度也不存在洛氏硬度那種不同標(biāo)尺的硬度。2 .今有如下工作需測(cè)定硬度，試說(shuō)明選用何種硬度實(shí)驗(yàn)法為宜。(1)滲碳層的硬度分布；顯微維氏硬度、顯微努氏、表面洛氏硬度(2)淬火鋼；洛氏硬度HRC

28、(3)灰鑄鐵；布氏硬度HB(4)硬質(zhì)合金；洛氏硬度HRA、維氏硬度(5)鑒別鋼中的隱晶馬氏體與殘余奧氏體；顯微維氏硬度、顯微努氏(6)儀表小黃銅齒輪；(顯微)維氏硬度HV(7)龍門(mén)刨床導(dǎo)軌；肖氏硬度KS里氏硬度(8)氮化層；顯微維氏硬度、顯微努氏、表而洛氏硬度(9)火車(chē)圓彈簧；洛氏硬度HRC、維氏硬度(10)高速鋼刀具。洛氏硬度HRC3 .在用壓入法測(cè)量硬度時(shí)，試討論如下情況的誤差：(1)壓入點(diǎn)過(guò)于接近試樣端面；(2)壓入點(diǎn)過(guò)于接近其他測(cè)試點(diǎn)；(3)試樣太薄。試樣厚度應(yīng)大于壓入深度的10倍。壓痕中心距試樣邊緣2.5d,兩相鄰痕中心距離應(yīng)4d (d壓痕平均直徑)。第6章材料的沖擊韌性及低溫脆性一

29、、填空題1.測(cè)定W18Cr4V高速鋼、20鋼、灰鑄鐵、陶瓷材料、聚乙烯板的沖擊韌性，要開(kāi) 缺口的是，不需開(kāi)缺口的是。2.同一材料分別采用拉伸和扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)方法，測(cè)得的tk較低的是；若試樣分別制成光滑試樣和缺口試樣，都采用拉伸試驗(yàn)，測(cè)得的tk較低的是。二、名詞解釋(1)沖擊吸收功(2)沖擊韌性(3)低溫脆性(4)韌脆轉(zhuǎn)變溫度三、簡(jiǎn)答題1、什么是沖擊韌性？用于測(cè)定沖擊韌性的試件有哪兩種主要形式？測(cè)定的沖擊韌性如何表示？2、什么是低溫脆性？在哪些材料中容易發(fā)生低溫脆性？3、說(shuō)明下列力學(xué)性能指標(biāo)的意義：(1) Au、Av (2) a ku、a 卜(3) FAT&0 (4) NDT (5) FTE (6) FTP4、簡(jiǎn)述影響沖擊韌性和韌脆轉(zhuǎn)變溫度的內(nèi)在因素與外在因素？第7章材料的疲勞性能一、填空題1 .疲勞斷裂的過(guò)程包括裂紋萌生、擴(kuò)展 和 斷裂 三個(gè)階段。2 .低碳鋼典型的疲勞斷口上有