金屬力學性能題庫

問題1:金屬的強度指標包括？塑性指標包括？解答：抗拉強度,屈服強度,比例極限；延伸率,斷面收縮率問題2:采納5倍試樣測試金屬的極限延伸率，比用10倍試樣測試的數(shù)值 ？解答：大問題3:測試布氏硬度前需要確信的測量參數(shù)包括 解答：載荷；壓頭尺寸，保壓時刻，P/D2問題4:單晶體的彈性模量具有各向異性，緣故是 解答：不同晶向上原子間結合能不同了；且面間距不同TOC\o"1-5"\h\z問題5:金屬的塑性變形機制包括 。解答：位錯滑移機制，孿生機制，扭折機制問題6:金屬應變時效現(xiàn)象是 形成的緣故是 。解答：具有物理屈服現(xiàn)象的金屬應變超過屈服平臺后，低溫長時刻保溫后材料強度升高，但塑性韌性下降的現(xiàn)象；應變超過屈服平臺后，材料位錯密度增大，保溫后溶質(zhì)原子從頭釘扎高密度位錯問題7:Al-4.5Cu合金過時效狀態(tài)比峰時效狀態(tài)具有更大的形變強化能力,緣故是 。解答：過時效形成的析出相尺寸大、且不可切過問題8:金屬強化實質(zhì)是 。解答：提高位錯運動的阻力問題9:細晶強化的本質(zhì)是 。解答：晶粒細化后晶粒內(nèi)容納的位錯塞積群中位錯數(shù)量減小，需要更大的外力才能促使相鄰晶粒中的位錯開動問題10:杯錐狀斷口通常包括下面幾個區(qū)域 解答：剪切唇,星芒區(qū),纖維區(qū)TOC\o"1-5"\h\z問題11:河流花腔是指 形成的緣故是 。解答：解理裂紋穿越晶界擴展進程中形成的類似河流的紋理；解理裂紋穿越晶界時第一在相鄰晶粒中一系列的平面上形成裂紋，隨后裂紋發(fā)生匯合而形問題12:缺口致脆的緣故是 。解答：缺口尖端產(chǎn)生三向應力狀態(tài)，塑性變形等效屈服強度提高問題13:阻礙裂紋尖端塑性區(qū)尺寸的因素包括 。TOC\o"1-5"\h\z解答：應力場強度因子，材料等效屈服強度，泊松比問題14:平面應變斷裂韌性測量進程中試樣需要處于 應力狀態(tài)，緣故是 。解答：平面應變；平面應變狀態(tài)下測試的斷裂韌性最小問題15:無窮大厚板含有一個穿透型I型裂紋，受拉應力作用下裂紋面上的三個主應力是 。解答：5=刊=瓦4五q二鞏巧+巧)問題16:疲勞裂紋萌生方式包括 。解答：駐留滑移帶處萌生，擠入擠出方式，夾雜物、晶界萌生問題17:疲勞裂紋擴展進程包括 Paris公式描述的是 區(qū)的疲勞裂紋擴展速度，其公式是 解答：低速、中速和高速擴展時期；中速擴展時期；da/dN二cQK)n問題18:疲勞裂紋擴展門坎值是指 。解答：疲勞裂紋不擴展的臨界應力場強度因子幅問題19:包申格效應是指 形成緣故是 。解答：發(fā)生必然量的塑性變形后，反向加載材料屈服強度降低的現(xiàn)象；林位錯機制問題20:高周疲勞是指 。解答：外加應力小于材料屈服強度，循環(huán)周次在105?107問題21:有頸縮材料的拉伸應力應變曲線分為幾個變形時期？解答：彈性變形時期、均勻塑性變形時期、頸縮時期、斷裂。問題22:表達金屬拉伸力學性能指標的物理意義和測量方式。解答：(1)彈性模量(E):反映金屬彈性變形能力的參量。通過測量拉伸應力、應變曲線直線部份的斜率取得。(2)彈性極限：金屬發(fā)生彈性變形、不產(chǎn)生塑性變形的最大應力。一樣取拉伸應變成0.005%時對應的應力。(3)比例極限：金屬應力應變符合正比例關系的最大應力。一樣采納作圖法取得。(5)屈服強度(。0.2):金屬發(fā)生塑性變形的最小應力。取應變成0.2%時對應的應力。(6)抗拉強度(ob):金屬發(fā)生失穩(wěn)破壞前能夠經(jīng)受的最大應力。取金屬斷裂前經(jīng)受的最大載荷除以截面積。(7)延伸率：樣品伸長量與原始長度的百分比。采納必然標距的樣品測量斷裂前后的長度計算取得。(8)斷裂收縮率：樣品斷裂前后的截面積與原始截面積的比值。問題23:說明5倍拉伸試樣和10倍拉伸試樣測量取得的極限延伸率有什么不同，什么緣故？解答：5倍試樣測量的極限延伸率大。因為：dK二P+yxAO/LO,極限延伸率與試樣截面積A0和標距長度L0的比值有關。若是是細長試樣,AO/FO比值小，試樣極限延伸率??；反之那么大。問題24:一個直徑為2.5mm，長度200mm的桿，在載荷2000N作用下，直徑縮小為2.2mm，計算：a)桿的最終長度；b)該載荷作用的真應力與真應變；c)該載荷作用下的條件應力與條件應變。解答:a)依照體積不變原理:3.14x0.25x2.5x2.5x200=3.14x0.25x2.2x2.2xL,因此L二258.3mm計算時采納的面積應當是最終面積，按直徑2.2mm計算取得。真應力二2000/(3.14x0.25x2.2x2.2)=526.4MPa.真應變二In(258.3/200)=25.58%計算時采納的面積應當是初始面積,按直徑2.5mm計算取得,條件應力二2000/(3.14x0.25x2.5x2.5)=407.6MPa.條件應變二58.3/200=29.15%問題25:硬度和材料抗拉強度之間具有上述比例關系的緣故？解答：硬度和抗拉強度都反映材料的大塑性變形抗力，具有相似的物理本質(zhì)。問題26:說明布氏硬度的測量原理和測量方式解答：測量原理：以必然大小的載荷P，將直徑為D的球形壓頭壓入金屬表面形成球形壓痕，單位壓痕面積上所經(jīng)受的載荷即為該金屬材料的布氏硬度，單位為kgf/mm2，但通常不標明單位。測量方式：先依照所測試樣估量其硬度范圍，選擇適合的壓頭，壓頭壓在試樣上后，測量壓頭的直徑，然后查表取得所測的硬度值。問題27:用壓入法測量硬度時,討論如下情形造成的誤差：1）過于接近試樣端面；2）過于接近其它硬度測量點；3）試樣太薄。解答：1）測量硬度偏??；2）測量硬度偏??；3）測量硬度偏小問題28:說明維氏硬度與布氏硬度和洛氏硬度相較的優(yōu)勢和缺點。解答：維氏硬度采納的壓頭為四棱錐體，當載荷改變時，壓入角恒定不變。因此載荷能夠任意選擇，而不存在布氏硬度那種載荷P和球體直徑D之間關系的約束，由于四棱錐體壓痕清楚，采納對角線長度計量，精準靠得住。維氏硬度不存在洛氏硬度那樣不同標尺的硬度無法統(tǒng)一的問題，而且比洛氏硬度能更好的測量薄件或薄層的硬度。維氏硬度實驗的缺點是硬度值的測量比較麻煩，工作效率不如洛氏硬度稿，不宜用于成批生產(chǎn)的常規(guī)查驗。問題29:今有下面工件需要測量硬度，說明采納那種方式較好？1）滲碳層的硬度散布；2）球墨鑄鐵；3）辨別鋼中的馬氏體和殘余奧氏體；4）儀表小黃銅齒輪；5）氮化層；解答：1）顯微硬度；2）布氏硬度；3）顯微硬度；4）維氏硬度；5）表面洛氏硬度）問題30:說明彈性模量與原子間結合能和原子間距的關系E= %解答：采納雙原子模型： ，其中rO為原子平穩(wěn)間距；U0為原子間的結合能。問題31:理論上金屬彈性變形應變極限值達到41.4%,實際條件下彈性變形應變僅百分之幾，說明緣故解答：彈性變形量增大一一金屬內(nèi)應力上升一一達到彈性極限后：對塑性材料，產(chǎn)生塑性變形；對脆性材料，產(chǎn)生斷裂問題32:說明以下因素對金屬彈性模量的阻礙規(guī)律：原子間距；冷變形；淬火、回火解答：對單晶體，不同晶體取向上具有不同的原子間距，如面心立方Al:[100]方向原子間距a,E二63GPa;[110]方向原子間距0.747a,E二75GPa;冷加工：冷加工——點陣畸變——減小原子間結合力——E減??；冷加工形成晶粒取向排列（織構）——該方向E增大；淬火——點陣畸變上升 E減??；淬火后回火 點陣畸變減小 E增大；或析出第二相一一E增大；問題33:說明什么緣故彈性模量對組織不靈敏解答：彈性模量反映了金屬中原子間的結合能（鍵的強弱）。組織對鍵的強弱阻礙微弱。問題34:說明火車減震能夠采取什么方法（以減震彈簧為例）？解答：提高減震彈簧所用材料的彈性極限,提高其彈性比功；增大彈簧的體積，增大其吸收的彈性能大小。問題35:彈性模量在工程上有什么意義？解答：過量的彈性變形會使構件失穩(wěn)，表示構件彈性穩(wěn)固性的參量為剛度,單向加載時的剛度為Q二P/AL,其中Q為構件的剛度；P為單向載荷，AL為構件的變形量。寫成虎克定律Q=oxF/（SxL）=ExF/L,其中,F為構件截面積。能夠看出,構件截面積和長度確信后,其剛度取決于材料的彈性模量。問題36:將彈簧拉直是塑性變形仍是彈性變形？如何判別它的變形性質(zhì)解答：將彈簧拉直是彈性變形。物體在外力的作用下產(chǎn)生變形，該變形若是在外力去除后消失,就屬于彈性變形；若是該變形在外力去除后不消失,就屬于塑性變形。問題37:設一拉伸試樣，標距長度為10，將其拉伸到長度I后，再緊縮到l0，求兩個進程的條件應變和真實應變。解答：條件應變：拉伸段：（1- 10）/10；緊縮段：（10- 1）/10。真實應變：拉伸段：ln（1/10）;緊縮段：ln（10/1）;問題38:采納體積不變原理計算均勻塑性變形時期延伸率和斷面收縮率之間的關系。耳二斗（1—朝f二厲+加二山（1+半）二仏1+刃因此，昭=恥-Ci-動〔1+=11一卩解答：卩問題39:今有45,40Cr，35CrMo鋼和灰鑄鐵等幾種材料，你選擇那種材料作為機床床身，什么緣故？解答：機床床身要緊要求材料具有減震、良好的緊縮性能和低價錢?；诣T鐵知足這方面的綜合要求。問題40:表達多晶體金屬產(chǎn)生明顯屈服的條件和特點。解答：1）多晶體中各晶粒變形具有不同時性和不均勻性（由于晶粒取向不同），滑移的臨界分切應力t=（P/A）cos屮cos入屮一外應力與滑移面法線夾角；入一外應力與滑移向的夾角；0=cos屮cos入稱為取向因子。因為各晶粒的取向不同,cos屮cos入不同。關于具體材料，還存在母相和第二相的種類、數(shù)量、尺寸、形態(tài)、散布的阻礙。2） 變形的彼此和諧性。多晶體作為一個整體,不許諾晶粒僅在一個滑移系中變形,不然將造成晶界開裂。五個獨立的滑移系開動,才能確保產(chǎn)生任何方向不受約束的塑性變形。3） 塑性變形后金屬的晶格發(fā)生點陣畸變,貯存能量,產(chǎn)生內(nèi)應力。第一、第二內(nèi)應力。4） 塑性應變量提高,金屬強度增大,產(chǎn)生加工硬化。問題41:孿生變形有什么特點？解答：1）比滑移困難；時刻很短；變形量很??；孿晶層在試樣中僅為狹小的一層,不必然貫穿整個試樣。2）孿生與滑移的交互作用,可增進金屬塑性變形的進展。3）孿生靠不全位錯的運動來實現(xiàn)。問題42:有一鋼材,其單向拉伸屈服強度為800MPa,在。1=a,a2=o/2,a3=a/2下實驗,采納第3強度理論判據(jù)計算屈服應力；解答：o1-o3=os即：o/2二800(MPa)因此屈服條件為o二1600(MPa)問題43:退火低碳鋼拉伸進程中顯現(xiàn)物理屈服現(xiàn)象,別離說明上下屈服點、屈服平臺及屈服齒形成的緣故解答：塑性變形開始時，位錯密度較小，在外力的作用下,塑性變形開始，使位錯擴散速度變大,可得應力提高,取得上屈服點。塑性變形開始后，位錯密度急劇上升,形成位錯塞積，使位錯擴展速度減小，從而使應力下降,形成下屈服點。少量位錯的移動使應力下降，位錯塞積致使應力升高,往復循環(huán)形成了屈服齒。在恒定應力作用下,不斷產(chǎn)生化一面,晶粒內(nèi)部全數(shù)形成滑移面后,在開始塑性變形,在這一進程中,應力不變但應變增加,形成屈服平臺.問題44:低碳鋼的應變時效現(xiàn)象是什么？解答：低碳鋼發(fā)生物理屈服后，停止變形,現(xiàn)在放置數(shù)天,或在100°C4h、150C10min，引發(fā)材料屈服點升高、同時塑性、韌性下降的現(xiàn)象。低碳鋼發(fā)生物理屈服后,卸載,若是立刻從頭變形,屈服點不增大問題45:低碳鋼應變時效現(xiàn)象產(chǎn)生的緣故是什么？解答：1)發(fā)生了物理屈服后，C、N原子釘扎作用排除；緊接著變形時,C、N原子來不及釘扎，因此物理屈服現(xiàn)象排除。2)放置數(shù)天或100C4h、150C10min后，C、N原子從頭釘扎，因此再次形成物理屈服；3)現(xiàn)在位錯密度提高,引發(fā)應變強化,因此屈服點升高問題46:金屬在拉伸、緊縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)條件下的受力狀態(tài)和塑性變形有什么特點？解答：拉伸：單向受力狀態(tài),應力狀態(tài)系數(shù)0.5緊縮：力狀態(tài)系數(shù)a=2,即應力狀態(tài)軟,因此材料易產(chǎn)生塑性變形。彎曲：彎曲實驗經(jīng)常使用于測定脆性材料的力學性能。1）正應力：上表面為壓應力，下表面為拉應力；2）表面應力最大，中心的為零；3）力點處的作使勁最大；4）對試樣的要求比拉伸時的寬松。鑄鐵、工具鋼、表面滲碳鋼，常作彎曲實驗。扭轉(zhuǎn)：平面應力狀態(tài)，應力狀態(tài)系數(shù)0.8?？v向受力均勻；橫向表面受力最大，心部為0；最大正應力與最大切應力相等。平面應力狀態(tài)，容易發(fā)生塑性變形。1）能檢測在拉伸時呈脆性的材料的塑性性能。2）長度方向，宏觀上塑性變形始終是均勻的。3）能靈敏地反映材料表面的性能。4）斷口的特點最明顯。問題47:決定金屬屈服強度的因素有哪些？解答：內(nèi)因：界面（晶界） 細晶強化溶質(zhì)原子一一固溶強化第二相一一第二相強化提高位錯密度——加工硬化外因：溫度提高，位錯運動容易,osj應變速度提高,ost應力狀態(tài)：切應力分量Tt,osl問題48:說明一種提高金屬屈服強度而不降低其塑性的方式。

解答：晶粒細化。細化晶粒能夠提咼金屬的屈服強度，符合Hall-Petch公式；細化晶粒還能增大金屬解理斷裂臨界應力，提高金屬的韌性。問題49:寫出Hall-Petch公式并說明金屬細晶強化的本質(zhì)。解答：os二oi+k0-1/2金屬細晶強化的本質(zhì)：1）晶粒尺寸越小，位錯運動需要的應力越大,材料的屈服強度越高,由于不同晶粒的取向不同，使得一個晶粒間的變形傳遞更難；2）晶粒越細小，晶界面積就越大,而位錯在晶粒內(nèi)部比在晶界運動容易,故晶界越多，位錯運動的阻力就越大,起到強化的作用。問題50:金屬中第二相形成途徑有哪些？解答：凝固；共析轉(zhuǎn)變；時效；復合方式問題51:金屬失效方式有哪些？解答：過量彈性變形；過量塑性變形；斷裂。問題52:金屬中第二相有哪些種類？1）彌散散布和大塊聚集2）不可變形和可變形不可變形的第二相，位錯只能繞過它運動。"硬相"可變形的第二相，位錯能夠切過。"軟相"

問題53:說明彌散散布的第二相強化的大體原理。解答：1）切過型第二相有序結構破壞;第二相變形需要能量2）繞過型位錯線彎曲成半圓時需要的應力最大，強化效應為：質(zhì)點周圍位錯增多后，有效dT減小；形成的位錯塞積對后續(xù)的位錯產(chǎn)生阻礙。上述兩種情形下的強化成效：丄情形下的強化成效：丄亦其中dT為質(zhì)點間距。問題54:說明大塊聚集型第二相的強化原理11方向(等應變)；11方向(等應變)；所以:口啟=穴5亠左°2應'總一出E]+筋E【口曲尸加i十￡口訴這星11混合法則11解答：11:等應變狀態(tài)；22:等應力狀態(tài),面積為S;基體含量為fl,第二相含量為f222方向蒂應力)；也=印=巧所從E日夙角魚=￡魚十兀丑27 丄吁 J17-A -1 -2専一二片君+禺舟已也址占2電_X爲十花場%=巧僅口果町y)二6改口果巧＜^!)問題55:圖為AI-4?5Cu合金在固溶態(tài)、欠時效態(tài)、峰時效態(tài)和過時效態(tài)的拉伸應力一應變曲線示用意,(1)在圖中括號內(nèi)填上各拉伸曲線對應的材料狀態(tài)(2)說明不同狀態(tài)的材料屈服強度不同的緣故說明不同狀態(tài)的材料形變強化行為不同的原因解答：（1）括號從上到下別離為：峰時效，欠時效，過時效和固溶態(tài)。（2） 欠時效時第二相和基體不共格，發(fā)生彌散強化，屈服強度高；峰時效時第二相和基體部份共格，彌散強化減弱，屈服強度次之；過時效時第二相與基體完全共格，無彌散強化，也無固溶強化，屈服強度最低。固溶態(tài)時存在固溶強化，但成效不及第二相強化，故屈服強度也較低。（3） 形變強化是由于金屬中位錯塞積群增大而致使的屈服點升高，位錯塞積群有三個來源，—是位錯通過晶界，而是位錯繞過第二相質(zhì)點，三是位錯自身和諧作用。其中第二和第三點都與第二相質(zhì)點有關,因此峰時效和欠時效因為存在第二相質(zhì)點,其屈服強度較高,而欠時效時第二相質(zhì)點最多,其屈服強度最高,而過時效狀態(tài)由于無第二相質(zhì)點,屈服強度低。問題56:金屬晶粒大小對其力學性能有什么阻礙？解答：金屬的晶粒越小，金屬的力學性能越好。問題57:細化晶粒有幾種方式？解答：（1）增加外來晶核；（2）增加冷卻速度；（3）大擠壓比成形。室溫問題58:形變強化有什么意義？解答：（1）形變強化和塑性變形適當配合,可使金屬進行均勻塑性形變。（2） 使構件具有必然的抗偶然過載能力。（3） 強化金屬，提高力學性能。（4） 提高低碳鋼的切削加工性能問題59:什么緣故形變強化能力越強金屬越不容易發(fā)生頸縮？解答：一一產(chǎn)生頸縮――應變集中到頸縮區(qū)域――頸縮區(qū)域由于形變強化，屈服強度提高（而沒有頸縮區(qū)域屈服強度不變）――變形轉(zhuǎn)移到頸縮區(qū)域之外――頸縮受到抑制形變強化指數(shù)越大，材料越不容易發(fā)生頸縮，現(xiàn)在容易發(fā)生"超塑性"問題60:金屬斷裂有哪些大體類型？解答：一、依照斷裂前塑性變形大小分類：脆性斷裂；韌性斷裂二、依照斷裂面的取向分類：正斷；切斷3、 依照裂紋擴展的途徑分類：穿晶斷裂；沿晶斷裂4、 依照斷裂機理分類：解理斷裂，微孔聚集型斷裂；純剪切斷裂問題61:何謂拉伸斷口三要素？阻礙宏觀拉伸斷口形態(tài)的因素有哪些？解答：斷口特點呈杯一錐狀，斷口三要素：纖維區(qū)、星芒區(qū)（放射區(qū)）、剪切唇。纖維區(qū)：纖維狀，灰暗色；星芒區(qū)：裂紋快速擴展，撕裂時塑性變形量大，放射線粗；剪切唇：切斷。阻礙宏觀拉伸斷口形態(tài)的因素有：材料的性質(zhì)；外力的狀態(tài)等。問題62:解理斷裂有什么宏觀特點？解答：1）斷裂前大體不發(fā)生塑性變形，無明顯預兆；2）斷口與正應力垂直，屬于正斷。3） 斷口平齊光亮，常呈放射狀或結晶狀；斷口由許多小晶面組成；晶面的大小與晶粒大小對應。4） 解理面都是特定的晶體學平面，如bcc金屬中為｛001｝面，hep金屬中為｛0001｝,前者是較密排面,后者為密排面問題63:解理斷裂的微觀特點是什么？解答:一、解理面形成的每一個小晶面都是穿晶斷裂形成的,在同一個晶粒內(nèi)裂紋沿同一晶面進展；二、同一晶粒內(nèi)部,界面面不是—平坦表面,而是一系列晶面族,即位于不同高度的平行的晶面組成3、 每一個解理面上都能見到河流花腔,發(fā)源于晶界,中止于晶界4、 解理面周圍的金屬中能見到顯著的塑性變形痕跡,塑性變形量可達10%?15%。問題64:低碳鋼解理裂紋形成進程是什么？（OT1）；^=|[111]!【■+即111]胡001]-⑴能量上；f忒―近十（―A十FF十[出JF十F十FF腫22解答：因此反應①在幾何上和能量上都是滿足的，可以自發(fā)進疔a[001]位錯布氏矢量從下向上，而在此方向上只有正應力，殳有切應力,因此a[001]位錯是不可動位錯；后續(xù)位錯反映不斷進行，在交叉點處形成位錯。當塞積處的位錯數(shù)量足夠多時,形成的應力集中是該處形成裂紋。解理裂紋一旦形成，位錯塞積群bl和b2將會消失,同時產(chǎn)生兩個新的表面，位錯塞積群bl+位錯塞積群b2——兩個新表面,反映是：nb1+nb2 nb,這部份彈性能轉(zhuǎn)變成兩個新表面的能量2y:onb二2y問題65:解理斷裂河流花腔形成進程是什么？解答：一、解理裂紋形成后,在晶粒A內(nèi)部擴展只需要克服表面張力,而表面張力數(shù)值較小，因此能夠迅速擴展,達到晶界；二、晶粒B的晶體取向與A不同，因此解理裂紋碰到晶界后停止擴展,外加應力進一步增大,克服晶界阻力,裂紋才能穿越晶界。穿越晶界進程知足以下條件：B晶粒內(nèi)仍沿著解理面（001）擴展；轉(zhuǎn)折的角度盡可能小3、穿越晶界后,上述不同高度的（001）面上有許多裂紋,當這些面上的裂紋相遇時，中間夾著一層金屬，這層金屬受到專門大的應力作用,能夠通過二次解理或切離方式斷裂,從而造成裂紋匯合,從支流變成干流，形成河流花腔問題66:金屬圓柱試樣拉伸宏觀杯錐狀斷口的形成進程是什么？解答：頸縮后，頸縮區(qū)域應力集中，變成三向應力狀態(tài)，且應力在中心處最大一一微孔在中心處萌生一一微孔在拉應力作用下從中心向邊緣長大一一達到邊緣時，應力變成平面應力狀態(tài)，裂紋沿45度方向長大，形成杯錐狀斷口。問題67:表達解理斷裂進程中裂紋形成的Cottrell機制及解理裂紋擴展進程解答：試件受力發(fā)生塑性變形，晶粒中顯現(xiàn)位錯的滑移，發(fā)生位錯反映b1+b2=b,反映進程能量降低，生成的位錯能夠穩(wěn)固存在，反映自發(fā)進行。生成的位錯無法滑移，但在外力作用下，位錯反映不斷進行，b1和b2在兩個交叉的滑移內(nèi)面行成兩列位錯塞積群，在外力的作用下，在兩列位錯塞積群的頂端，形成了位錯b的塞積，產(chǎn)生了專門大的應力集中，當應力達到（001）面的界面結合強度的時候，該晶面就被拉開，nb位錯就像一個楔子打入晶面（001），當應力集中產(chǎn)生的楔子足夠大時，將解理面劈開，形成了初始的解理裂紋。問題68:表達解理斷裂進程中解理裂紋擴展進程解答：解理面的表面能低，在晶內(nèi)長大消耗的能量很少，裂紋在晶內(nèi)擴展容易，可是相鄰兩個晶粒之間有必然的晶體學位相差，而解理裂紋又必需沿著解理面擴展，于是受阻于晶界。在相鄰晶粒中與初始裂紋相交的一系列平行的解理面開裂，形成小的裂紋向前擴展，兩解理面間金屬受壓力致使斷裂,于是小裂紋聚集在一路,形成臺階,以此方式,小裂紋貫通形成階梯狀的大裂紋，如此完成了裂紋向臨界晶粒擴展。問題69:解理斷裂與準解理斷裂有什么異同？解答：相較一起點是：都是穿晶斷裂、有小解理刻面、臺階、撕裂棱或河流花腔。不同點是：準解理小刻面不是晶體學解理面。解理斷裂裂紋—樣源于晶界；而準解理裂紋常常源于晶內(nèi)硬的質(zhì)點，形成從晶內(nèi)某點發(fā)源的放射狀河流花腔。準解理是解理斷裂的變種。問題70:在什么條件下容易顯現(xiàn)沿晶斷裂？解答：晶界上有脆性第二相薄膜或雜質(zhì)元素偏聚。問題71:表達微孔聚集型斷裂裂紋萌生與擴展進程解答：微孔形成方式：1）第二相與基體的界面結合較弱時,通過界面脫粘在第二相/基體界面形成裂紋2） 第二相與基體的界面結合較強時,通過變形和諧位錯產(chǎn)生3） 第二相質(zhì)點的斷裂4） 晶界處（往往由應力集中致使微孔擴展和長大進程：1）在第二相界面處形成裂紋后,外加應力作用下,裂紋第一沿著界面擴展,形成圍繞第二相的圓環(huán),形成微孔；2）拉應力作用下,微孔沿應力方向伸長,形成橢圓形；3）隨著橢圓增大,質(zhì)點面上的承載面積減小，變形慢慢集中到質(zhì)點面上，在此處形成水平橢圓，取得頸縮區(qū)域；4）陰影線區(qū)域類似于頸縮后拉伸試樣,發(fā)生切離斷裂,微孔聚合,形

成宏觀斷裂裂紋問題72:表達退火低碳鋼和高碳鋼的屈服強度在拉伸圖上的區(qū)別，什么緣故？解答：退火低碳鋼具有物理屈服現(xiàn)象,屈服強度對應于屈服平臺；高碳鋼沒有物理屈服，屈服強度為對應于0.2%應變的應力。問題73:說明細化晶粒能夠提高金屬屈服強度而不降低其塑性的緣故。解答:細化晶粒強化：Hall-Petch;細化晶粒提高韌性：提高解理斷裂臨界應力問題74:表達韌性斷裂和脆性斷裂的區(qū)別？什么緣故脆性斷裂最危險？解答：韌性斷裂前發(fā)生明顯的宏觀應變,而脆性斷裂沒有,因此脆性斷裂前沒有明顯的征兆。問題75:剪切斷裂和解理斷裂都是穿晶斷裂，什么緣故斷裂性質(zhì)完全不同？解答：前者：塑性變形,有明顯宏觀塑性應變；后者：脆性變形,無宏觀塑性應變。問題76:說明低溫脆性的物理本質(zhì)。解答：溫度對材料抗拉強度和屈服強度阻礙不同,如問題77:別離說明以下因素對金屬材料韌脆轉(zhuǎn)變的阻礙規(guī)律并說明緣故：（1）溫度；（2）晶粒大??；（3）應力狀態(tài)；（4）加載速度；（5）缺口；（6）裂紋解答：（1）溫度降低：使材料變脆，依照解理斷裂強度與屈服強度隨溫度的轉(zhuǎn)變規(guī)律，當溫度低于韌脆轉(zhuǎn)變溫度時，材料屈服便以脆性解理方式斷裂。（2）晶粒大小：解理裂紋形成的臨界應力反比于晶粒大小的1/2次方，晶粒尺寸越大，臨界應力越小，越容易形成裂紋而使材料變脆。（3） 應力狀態(tài)：平面應變狀態(tài)塑性區(qū)尺寸小于平面應力狀態(tài)，即斷裂的阻力將低于平面應力狀態(tài)，脆性較大。（4） 加載速度：加載速度越大，材料變脆。因為屈服強度和斷裂強度隨應變速度的增大幅度不一樣，屈服強度增大的幅度較大，當應變速度較大時，會致使屈服強度大于斷裂強度，材料變脆。（5） 缺口：缺口使缺口截面產(chǎn)生應力集中，使材料屈服強度提高而致使材料變脆。（6） 裂紋：裂紋尖端產(chǎn)生應力集中，處于平面應變狀態(tài)時，使材料的屈服強度提高而致使材料變脆。問題78:舉出三種提高金屬材料韌性的途徑解答：晶粒細化；變形溫度；強化問題79:如何明白得"缺口強化"現(xiàn)象？解答：依照應力散布，缺口樣品屈服強度高,最終抗拉強度提高。問題80:說明以下力學性能指標的意義：qc，Ak解答：qc:缺口靈敏性Ak:沖擊進程吸收能問題81:試分析厚板缺面試樣單向拉伸時缺口處的應力散布特點（拉伸方向垂直于缺口面）解答：分析厚板沿厚度方向的對稱面,屬于平面應變狀態(tài),y方向（拉應力方向）的應力子啊缺口處最大，向中心慢慢減小，且穩(wěn)固值小于其他面上的拉應力值。由于缺口處的橫向收縮產(chǎn)生了x方向的應力。由于缺口頂端可沿X方向自由移動，故在此處x方向應力為零，隨著離缺口距離的增加，X方向應力增加并產(chǎn)生一個峰值，在試樣中心為0。由于平面應變狀態(tài)z方向應變成0,可得z方向應力oz二u（ox+oy），并在缺口周圍產(chǎn)生一個峰值。問題82:缺口對材料的拉伸性能有什么阻礙？解答：分不同性質(zhì)材料別離說明。對脆性材料，缺口引發(fā)應力集中,降低材料的拉伸性能；對韌性好的材料，缺口面的材料能夠發(fā)生塑性變形,產(chǎn)生全面屈服,對拉伸性能沒有阻礙,乃至引發(fā)"缺口強化"。問題83:說明圓柱缺面試樣斷裂進程。―、脆性材料（a）:最大應力位于缺口面上,裂紋在缺口一側(cè)產(chǎn)生;產(chǎn)生應力集中,裂紋快速通過缺口向另一側(cè)擴展；二、中等塑性材料（b）:最大應力位于缺口面內(nèi)必然范圍內(nèi)，且此位置與缺口面之間的材料發(fā)生了塑性變形；裂紋在該最大應力處產(chǎn)生,向外側(cè)缺口面處擴展（以微孔聚集型方式向外側(cè)擴展）；同時向內(nèi)擴展（快速擴展）；最終中心形成最后斷裂區(qū)?，F(xiàn)在缺口強度可能高于滑膩試樣抗拉強度，也可能低于滑膩試樣（取決于材料的塑性大?。?、良好塑性材料（c）:材料從缺口面開始向內(nèi)，發(fā)生完全屈服，應力最大點位于缺口中心；現(xiàn)在與滑膩試樣頸縮后的樣品類似，裂紋起源于樣品中心，然后以微孔生成、聚集的方式向外擴展，最終形成杯錐狀斷口這種情形下缺口的存在對斷裂的阻礙不大。因此塑性良好的材料缺口靈敏性低！由于缺口頂端的三向應力狀態(tài),引發(fā)抗拉強度增大,即。bN>ob問題84:說明低溫脆性的阻礙因素。解答：1）晶體學特性。晶體結構:f.c.c不存在低溫脆性。b.c.c和某些h.c.p的低溫脆性嚴峻。位錯：位錯寬度大，不顯示低溫脆性。層錯能f，韌性f。形成柯氏氣團,韌性J。2）冶金因素（1）溶質(zhì)元素間隙原子，使韌性下降。置換式溶質(zhì),對韌性阻礙不明顯雜質(zhì)元素S、P、As、Sn使韌性下降（2）顯微組織a）晶粒大小b）金相組織回火索氏體一貝氏體一珠光體,韌性下降第二相（大小、形態(tài)、數(shù)量、散布）3）外部因素—、溫度鋼的"藍脆"525?550°C（鋼的氧化色為藍色）C、N原子擴散形成柯氏氣團。二、加載速度加載速度f,脆性f,韌脆轉(zhuǎn)變溫度Tkt；3、試樣尺寸和形狀試樣增厚,Tkt（表面上的拉壓應力最大）；帶缺口/不帶缺口時,脆性及Tk不同。問題85:結合缺面試樣沖擊進程中裂紋形成和萌生進程,說明缺口載荷~位移曲線與斷口特點之間的對應關系.一、 PGY之前,彈性變形二、 PGY后,塑性變形；載荷增大到Pmax,塑性變形區(qū)慢慢擴展到整個缺口面（塑性區(qū)為圖中紅色虛線和缺口面之間面積）；3、 在Pmax周圍，應力最大點位于紅色虛線上；因此在此處產(chǎn)生裂紋；隨后裂紋向前和向后同時擴展；擴展機制是微孔聚集型，形成圖中"腳跟形纖維狀區(qū)"；此進程中材料承載面積減小，載荷慢慢下降到PF。4、 載荷達到PF后，裂紋迅速以解理斷裂方式快速擴展，在材料中形成"放射形結晶狀區(qū)"；這時材料承載面積迅速減小，載荷也迅速降低到PD。五、載荷達到PD后，裂紋擴展到樣品邊緣，產(chǎn)生平面應力狀態(tài)，形成剪切唇區(qū)。問題86:液氮罐什么緣故采納奧氏體鋼制造,而不能采納低碳鋼制造？解答：奧氏體在液氮溫度下沒有低溫脆性轉(zhuǎn)變。問題87:什么緣故沖擊韌性不具有可設計性？解答：斷裂進程包括彈性變形、塑性變形和斷裂。沖擊進程吸收的能量為以上所有進程能量的總和。因此"Ak值不具有明確的物理意義"。問題88:沖擊韌性及其作用？解答：一、表征材料在沖擊載荷作用下，吸收塑性變形功和斷裂功的大小。Ak二U/F,U為沖擊進程吸收的能量,F為缺口面積。Ak單位,J/cm2；或kgf/cm2二、作用(1)揭露冶金缺點的阻礙；(2)對os大致相同的材料，評定缺口靈敏性。(3)評定低溫脆性偏向。

問題89:說明KIc的大體原理及對試樣尺寸的要求解答：試樣處于平面應變狀態(tài)。設計樣品尺寸要滿足以下關系；Ba >=2.5（^-）2w-a對圖中的三點彎曲試樣.TOC\o"1-5"\h\zp?n 1 3 5 7 _ 9K廠亠［加二尸-46二卩十21&與弓-燈6二尸十話7｛円±：-W VP w >v w w其中，Pq為斷裂載荷，SE,強為樣品尺寸參教工強度抵.斶性莎b； 好c：強度髙+M件菱K>=2.5(—C7vv-a丿Pni^/P^IJ（RR對韌性好的桂料需要）問題90:平面應變斷裂韌性（KIc）的意義和測量方式解答：表征金屬抗擊裂紋擴展的能力。采納三點彎曲或緊湊拉伸試樣，保證樣品應力狀態(tài)要緊處于平面應變狀態(tài)，測量樣品斷裂對應的載荷，由裂紋長度和樣品尺寸計算取得。計算結果需要進行驗證。問題91:有一大型板狀構件，具有20mm長的I型穿透型裂紋，構件材料的屈服強度1200MPa，經(jīng)受900MPa的平均拉應力，計算其應力場強度因子KI及屈服區(qū)寬度R0。解答：168MPam1/2,2.2mm問題92:有一車軸平均工作拉應力150MPa,在-40弋下材料的屈服強度為300MPa，KIc二62MPa?m1/2。問在這種情形下許諾表面存在增多深的半橢圓裂紋？解答：45mm問題93:阻礙斷裂韌性的因素？解答：一、材料因素（內(nèi)在因素）晶體特點（晶體結構、位錯）化學成份顯微組織（晶粒大小，各相，第二相，夾雜）處置工藝（熱處置、強化處置）二、（外因）環(huán)境因素溫度、應變速度等。問題94:表達低應力脆斷的緣故及在強度設計方面避免低應力脆斷的方式解答：采納斷裂強度設計方式。問題95:應力場強度因子與應力有什么區(qū)別？解答：同為狀態(tài)參量，復合參量，有效描述裂紋尖端受力狀態(tài)問題96:表達阻礙裂紋尖端塑性區(qū)尺寸的因素解答：依照I型裂紋尖端塑性區(qū)尺寸的表達式，看出阻礙因素：1）所受應力的阻礙，應力越大，塑性區(qū)尺寸越大；2）試樣幾何形狀，不同的幾何形狀有不同的y值3）裂紋長度的阻礙,長度越長,塑性區(qū)尺寸越大；4）應力狀態(tài)的阻礙，分清平面應力狀態(tài)和平面應變狀態(tài)的區(qū)別。問題97:分析斷裂韌性與沖擊韌性的異同點及其彼此關系解答：概念不同；測試方式不同；物理意義不同。都描述了材料的韌性。問題98:表達Griffith強度理論分析斷裂問題的思路解答：（1）起點能量觀點：材料中已存在裂紋；局部應力集中；裂紋擴展（增加新的表面），降低系統(tǒng)彈性（2）格雷菲斯模型a）單位厚度、無窮寬薄板，僅施加一拉應力（平面應力）。?在沒有裂紋時,板內(nèi)任何一點都受到拉應力作用,貯存彈性能,1_1單位面積材料貯存的彈性能為：2^=b）在板內(nèi)引入一長度為2a,垂直于應力方向的裂紋?，F(xiàn)在引入裂紋的區(qū)域，將釋放彈性能心畔（釋放的能量，前面加負號）c）裂紋形成產(chǎn)生新表面所需要的能量W=4ay（有兩個表面）口=血+莊=—竺蘭+4砒總能量所乩還=（迺導問題99:通常純鐵的ys二2J/m2,E=2x105MPa,a0=2.5x10-10m,試求其理論斷裂強度am0?解答：4x104MPa問題100:有一材料E=2x1011N/m2,ys=8J/m2,計算在7x107N/m2的應力作用下,該材料中能擴展的裂紋最小長度。解答：0.4mm問題101:典型疲勞斷口的宏觀特點是什么？如何從這些特點判定疲勞源和裂紋萌生方向？解答：一、疲勞源裂紋的萌生地；裂紋處在亞穩(wěn)擴展進程中。由于應力交變,斷面摩擦而光亮。隨應力狀態(tài)及其大小的不同，可有一個或幾個疲勞源。二、疲勞區(qū)（貝紋區(qū)）斷面比較滑膩，并散布有貝紋線。循環(huán)應力低，材料韌性好，疲勞區(qū)大，貝紋線細、明顯。有時在疲勞區(qū)的后部，還可看到沿擴展方向的疲勞臺階（高應力作用）。3、瞬斷區(qū)一樣在疲勞源的對側(cè)。脆性材料為結晶狀斷口；韌性材料有放射狀紋理；邊緣為剪切唇。疲勞源區(qū)的斷面一樣因摩擦而光亮，能夠依照那個特點判定疲勞源區(qū)。當疲勞斷口能夠觀看到疲勞條紋時，能夠依照疲勞條紋間距大小判定疲勞裂紋擴展方向，疲勞條紋間距增大的方向為疲勞裂紋擴展方向。問題102:某汽車發(fā)動機連桿螺栓在工作時經(jīng)受交變拉應力,最大拉應力59640N，最小拉力56900N，螺栓螺紋處內(nèi)徑為11?29mm，試求應力半幅,平均應力解答：應力半幅：(59640-56900)/2二1370N平均應力:(59640-56900)/(2x3.14x11.29x11.29x0.25x10-6)=6.85MPa問題103:什么是包申格效應？形成的緣故是什么？解答：反向加載引發(fā)屈服強度降低。一樣初始應變量為1%?4%才產(chǎn)生。形成緣故為林位錯機制：第一次加載——形成位錯塞積群——反向加載——塞積群容易自身排斥問題104:低碳鋼的疲勞曲線中平臺形成的緣故是什么？什么緣故鋁合金疲勞曲線中沒有平臺？解答：平臺形成緣故：應變時效一一強化滑移區(qū)域，使該區(qū)域強度提高一一正面作用塑性滑移和疲勞裂紋生成一一使滑移區(qū)域承載能力降低——積存損傷作用一一負面作用二者平穩(wěn)，裂紋停止生長,材料不斷裂問題105:什么是循環(huán)軟化和循環(huán)硬化？形成的緣故是什么？解答：恒定應變幅下實驗,應力隨循環(huán)的進行應力增大的為循環(huán)硬化,不然為循環(huán)軟化。形成緣故：取決于應力強化能力，加工硬化指數(shù)nv0.1,循環(huán)軟化；n>0.1,循環(huán)硬化或循環(huán)穩(wěn)固問題106:疲勞裂紋形成的方式有哪些？解答：駐留滑移帶晶界開裂第二相界面開裂沿孿晶界形成疲勞裂紋問題107:疲勞裂紋擴展第1時期和第2時期各有哪些特點？解答:一、第一時期沿主滑移系,以純剪切方式向內(nèi)擴展；擴展速度僅0.1pm數(shù)量級。二、第二時期在da/dN的II區(qū)。晶界的阻礙作用，使擴展方向慢慢垂直于主應力方向；擴展速度pm級；能夠穿晶擴展。形成疲勞條紋（疲勞輝紋）問題108:什么是疲勞裂紋擴展門坎值？它與疲勞極限有什么相同點和不同點？解答：規(guī)定平面應變條件下,da/dN=10-6~10-7mm/周次對應的來代替^Kth，稱為工程疲勞門坎值。疲勞裂紋擴展門坎值與疲勞極限的異同點：?試樣：滑膩試樣與有裂紋試樣（有無裂紋）?都描述裂紋不擴展的臨界條件?疲勞極限為應力指標，而疲勞裂紋擴展門坎值為應力場強度因子幅?但疲勞極限描述裂紋萌生并擴展的臨界條件；門坎值描述裂紋停止擴展的條件?應歷時兩個參量都能夠,當零件要求無窮壽命時,都能夠用來進行零件設計。但前者適用于滑膩試樣,后者適用于裂紋試樣門坎值適用于疲勞裂紋擴展，尤其是低應力強度因子范圍的疲勞裂紋擴展。疲勞強度要緊適用于疲勞裂紋萌生。若是零件要操縱裂紋的萌生,選用高強度材料；但現(xiàn)在裂紋擴展速度可能較大。若是零件想在低應力水平下長時刻工作，必需使裂紋擴展速度慢，現(xiàn)在低強度材料是有利的。如粗晶材料。問題109:疲勞裂紋擴展門坎值的測量方式？解答：逐級降載法：在每一級載荷下循環(huán)10?50x104,測量裂紋擴展長度,然后降低載荷,當循環(huán)10?50x104后裂紋擴展距離小于0.05mm,現(xiàn)在da/dN約為10-10m/N,這時載荷對應的應力場強度因子范圍確實是門坎值。問題110:Paris公式是什么？解答:問題111:比較高周疲勞和低周疲勞的異同解答：?高周疲勞：次數(shù)大于106?107,應力小，彈性范圍?低周疲勞：次數(shù)小于104?105,應力大于屈服強度,產(chǎn)生塑性變形問題112:分析疲勞裂紋擴展速度da/dN與AK關系曲線的特點。?I區(qū)（初始段）△KlKthda/dNf,裂紋不擴展?！鱇—Kth△Kt,da/dNt,裂紋擴展但不快?II區(qū)（要緊段）△Kt,da/dNt,裂紋亞穩(wěn)擴展,是決定疲勞裂紋擴展壽命的要緊段。?III區(qū)（最后段）△Kt,da/dNtt,裂紋失穩(wěn)擴展問題113:疲勞極限（。1）的意義與測量方式解答：金屬不發(fā)生疲勞斷裂所能經(jīng)受的最大應力。利用疲勞曲線漸近線對應的應力、或疲勞周次107-108對應的應力。問題114:如何從疲勞斷口上的條帶間距判定疲勞裂紋擴展方向？解答：依照Paris公式，疲勞條紋間