力学性能知识点

1、环面积：被金属所吸收的变形功。当外加正应力达到一定数值后， 以是韧性断裂，而解理断裂是在正应也表示循环韧性的大小。屈服现象极快速率沿一定晶体学平面产生力作用以极快的速率沿一定晶体与三个因素有关：材料变形前可动的穿晶断裂，因与大理石断裂类学平面产生的穿晶断裂，解理断裂位错的密度很小，随塑形变形发生似，故称此种晶体学平面为解理通常是脆性断裂。 8、何谓拉伸断位移快速增值，位错运动速率与外面。 10.穿晶断裂：穿晶断裂的裂口三要素？影响宏观拉伸断口性加应力有强烈依存关系。材料屈服纹穿过晶内，可以是韧性断裂，也态的因素有哪些？答：宏观断口呈强度：表示材料对微量塑性变形的可以是脆性断裂。沿晶断裂：裂纹杯

2、锥形，由纤维区、放射区和剪切抗力。下屈服极限：再现性较好。沿晶界扩展，多数是脆性断裂。11.唇三个区域组成，即所谓的断口特S=ken n 应变硬化指数 =1完全韧脆转变：具有一定韧性的金属材征三要素。上述断口三区域的形理想弹性体=0没有应变强化能料当低于某一温度点时，冲击吸收态、大小和相对位置，因试样形状、力缩颈：塑变集中于局部区域的特功明显下降，断裂方式由原来的韧尺寸和金属材料的性能以及试验殊现象。是应变硬化落后于截面减性断裂变为脆性断裂，这种现象称温度、加载速率和受力状态不同而小的结果。当材料的应变硬化指数为韧脆转变 12.弹性不完整性：理变化。第二章 金属在其他静载荷等于或大于最大真实均

3、匀塑性应想的弹性体是不存在的，多数工程下的力学性能一、解释下列名词：变量是产生。断面收缩率 > 断后伸材料弹性变形时，可能出现加载线（1）应力状态软性系数 材料长率是形成缩颈差越大越严重与卸载线不重合、应变滞后于应力或工件所承受的最大切应力 max缺口敏感度 nsr>1不敏感脆性变化等现象 ,称之为弹性不完整性。和最大正应力 max 比值（2）缺材料总是小于 1 划痕法：表征金属弹性不完整性现象包括包申格效口效应 绝大多数机件的横截切断强度回跳法：金属弹性变形应、弹性后效、弹性滞后和循环韧面都不是均匀而无变化的光滑体，力的大小压入发：金属塑性变形性等 2、说明下列力学性能指标的往往

4、存在截面的急剧变化，如键抗力及应变硬化能力 Ki：可度量裂意义。答： G 切变模量 n 应变硬槽、油孔、轴肩、螺纹、退刀槽及纹扩展时系统势能的释放量疲劳化指数 3、 金属的弹性模量主要焊缝等，这种截面变化的部分可视缺口敏感度： qf=kf-1/kt-1 （0-1）取决于什么因素？为什么说它是为“缺口”，由于缺口的存在，在载kf>1 大小决定开口明显曾度开一个对组织不敏感的力学性能指荷作用下缺口截面上的应力状态口比不开口极限低 0k=kmax-kmin标？答：主要决定于原子本性和晶将发生变化，产生所谓的缺口效应力强度因子范围0kth 表示阻格类型。合金化、热处理、冷塑性应。（ 3）缺口敏感

5、度 缺口试止疲劳裂纹开始扩展的性能金属变形等能够改变金属材料的组织样的抗拉强度 bn 的与等截面尺接触疲劳由最大综合切应力引起形态和晶粒大小，但是不改变金属寸光滑试样的抗拉强度 b的比第一章循环韧性：金属材料在交变原子的本性和晶格类型。组织虽然值，称为缺口敏感度（ 4）布氏硬载荷下吸收不可逆变形功的能力改变了，原子的本性和晶格类型未度 用钢球或硬质合金球作为称为循环韧性。 5解理刻面：这发生改变，故弹性模量对组织不敏压头，采用单位面积所承受的试验种大致以晶粒大小为单位的解理感。6、 试述韧性断裂与脆性断裂力计算而得的硬度。 （5）洛氏硬面称为解理刻面。 6塑性：金属的区别。为什么脆性断裂最危险

6、？度 采用金刚石圆锥体或小淬材料断裂前发生不可逆永久（塑答：韧性断裂是金属材料断裂前产火钢球作压头，以测量压痕深度所性）变形的能力。韧性：指金属材生明显的宏观塑性变形的断裂， 这表示的硬度（ 6）维氏硬度 以料断裂前吸收塑性变形功和断裂种断裂有一个缓慢的撕裂过程， 在两相对面夹角为 136。的金刚石四功的能力。 7.解理台阶：当解理裂裂纹扩展过程中不断地消耗能量；棱锥作压头，采用单位面积所承受纹与螺型位错相遇时，便形成一个而脆性断裂是突然发生的断裂， 断的试验力计算而得的硬度。高度为 b 的台阶。8.河流花样：解裂前基本上不发生塑性变形， 没有（1） 材料的抗压强理台阶沿裂纹前端滑动而相互汇明

7、显征兆，因而危害性很大。7、剪合,同号台阶相互汇合长大 ,当汇合切断裂与解理断裂都是穿晶断裂，度（2） 材料的抗弯强度台阶高度足够大时 ,便成为河流花为什么断裂性质完全不同？答： 剪（3）材料的扭转屈服点样。是解理台阶的一种标志。 9.解切断裂是在切应力作用下沿滑移理面：是金属材料在一定条件下，面分离而造成的滑移面分离， 一般（4）材料的抗扭强度（5） 材料的抗拉强度（6）NSR材料的缺口敏感度（ 7）HBW压头为硬质合金球的材料的布氏硬度（8）HRA材料的洛氏硬度（9）HRB材料的洛氏硬度（10）HRC材料的洛氏硬度（11）HV材料的维氏硬度三、试综合比较单向拉伸、压缩、弯曲及扭转试验的特点

8、和应用范围。试验方法较和鉴别渗碳和表面淬火等化学热处理机件的质量和性能。扭转应力状态软性系数为 0.8，比拉伸时大，易于显示金属的塑性行为；试样在整个长度上的塑性变形时均匀，没有紧缩现象，能实现大塑性变形量下的试验；较能敏感地反映出金属表面缺陷和及表面硬化层的性能；试样所承受的最大正应力与最大切应力大体相等力分布不均，应力状态发生变化，产生两向或三向拉应力状态， 致使材料的应力状态软性系数降低， 脆性增大。偏斜拉伸试验：试样同时承受拉伸和弯曲载荷的复合作用，其应力状态更 “硬”，缺口截面上的应力分布更不均匀，更能显示材料对缺口的敏感性。七、试说明布氏硬度、洛氏硬度与维氏硬度的实验原理，并比较布

9、氏、洛氏与维氏硬度试验方法的优缺点。原理布氏硬度：用钢球或硬质合金球作为压头，计算单位面积所承受的试验用来研究金属在热加工条件下的力。洛氏硬度：采用金刚石圆锥体特点流变性能和断裂性能，评定材料的或小淬火钢球作压头，以测量压痕应用范围热压力加工型，并未确定生产条件深度。维氏硬度：以两相对面夹角下的热加工工艺参数提供依据； 研为 136 。的金刚石四棱锥作压头，拉伸究或检验热处理工件的表面质量计算单位面积所承受的试验力。 布和各种表面强化工艺的效果。氏硬度优点：实验时一般采用直径温度、应力状态和加载速率确定，较大的压头球，因而所得的压痕面采用光滑圆柱试样，试验简单，应五、缺口试样拉伸时的应力分布有

10、积比较大。压痕大的一个优点是其力状态软性系数较硬。何特点？在弹性状态下的应力分硬度值能反映金属在较大范围内布：薄板：在缺口根部处于单向拉各组成相得平均性能；另一个优点塑性变形抗力和切断强度较低的应力状态，在板中心部位处于两向是实验数据稳定，重复性强。缺点：塑性材料。拉伸平面应力状态。厚板：在缺口对不同材料需更换不同直径的压压缩根部处于两向拉应力状态，缺口内头球和改变试验力，压痕直径的测侧处三向拉伸平面应变状态。 无论量也较麻烦，因而用于自动检测时应力状态软，一般都能产生塑性变脆性材料或塑性材料，都因机件上受到限制。洛氏硬度优点：操作简形，试样常沿与轴线呈 45o 方向产的缺口造成两向或三向应力

11、状态便，迅捷，硬度值可直接读出； 压生断裂，具有切断特征。和应力集中而产生脆性倾向， 降低痕较小，可在工件上进行试验； 采了机件的使用安全性。为了评定不用不同标尺可测量各种软硬不同脆性材料，以观察脆性材料在韧性同金属材料的缺口变脆倾向， 必须的金属和厚薄不一的试样的硬度，状态下所表现的力学行为。采用缺口试样进行静载力学性能因而广泛用于热处理质量检测。 缺弯曲试验。六、试综合比较光滑试样轴点：压痕较小，代表性差；若材料向拉伸、缺口试样轴向拉伸和偏斜中有偏析及组织不均匀等缺陷， 则弯曲试样形状简单，操作方便；不拉伸试验的特点。偏斜拉伸试验：所测硬度值重复性差，分散度大；存在拉伸试验时试样轴线与力偏

12、在拉伸试验时在试样与试验机夹此外用不同标尺测得的硬度值彼斜问题，没有附加应力影响试验结头之间放一垫圈，使试样的轴线与此没有联系，不能直接比较。维氏果，可用试样弯曲挠度显示材料的拉伸力形成一定角度进行拉伸。 该硬度优点：不存在布氏硬度试验时塑性；弯曲试样表面应力最大， 可试验用于检测螺栓一类机件的安要求试验力 F与压头直径 D 之间所灵敏地反映材料表面缺陷。全使用性能。光滑试样轴向拉伸试规定条件的约束，也不存在洛氏硬验：截面上无应力集中现象， 应力度试验时不同标尺的硬度值无法测定铸铁、铸造合金、工具钢及硬分布均匀，仅在颈缩时发生应力状统一的弊端；维氏硬度试验时不仅质合金等脆性与低塑性材料的强态改

13、变。缺口试样轴向拉伸试验：试验力可以任意取，而且压痕测量度和显示塑性的差别。也常用于比缺口截面上出现应力集中现象， 应的精度较高，硬度值较为准确。缺点是硬度值需要通过测量压痕对角线长度后才能进行计算或查表，因此，工作效率比洛氏硬度法低的多。八.今有如下零件和材料需要测定硬度，试说明选择何种硬度实验方法为宜。（ 1）渗碳层的硬度分布；（2）淬火钢；（ 3）灰铸铁；（4 ）鉴别钢中的隐晶马氏体和残余奥氏体；（5）仪表小黄铜齿轮；（6）龙门刨床导轨；（7）渗氮层；（8）高速钢刀具；（9）退火态低碳钢；（ 10）硬质合金。（ 1）渗碳层的硬度分布 - HK 或 - 显微HV（2）淬火钢-HRC（3）灰

14、铸铁-HB （4）鉴别钢中的隐晶马氏体和残余奥氏体 - 显微 HV 或者 HK（5）仪表小黄铜齿轮 -HV（6 ）龙门刨床导轨 -HS （肖氏硬度）或 HL(里氏硬度) （7）渗氮层-HV（8）高速钢刀具 -HRC（9）退火态低碳钢 -HB （10）硬质合金 - HRA 第三章 金属在冲击载荷下的力学性能冲击吸收功: 缺口试样冲击弯曲试验中，摆锤冲断试样失去的位能为 mgH1-mgH2 。此即为试样变形和断裂所消耗的功，称为冲击吸收功，以表示，单位为 J 低温脆性：体心立方晶体金属及合金或某些密排六方晶体金属及其合金，特别是工程上常用的中、低强度结构钢（铁素体 -珠光体钢），在试验温度低于某一

15、温度时，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。韧性温度储备 : 材料使用温度和韧脆转变温度的差值，保证材料的低温服役行为。五 . 试述焊接船舶比铆接船舶容易发生脆性破坏的原因。 焊接容易在焊缝处形成粗大金相组织气孔、夹渣、未熔合、未焊透、错边、咬边等缺陷，增加裂纹敏感度，增加材料的脆性，容易发生脆性断裂。七 . 试从宏观上和微观上解释为什么有些材料有明显的韧脆转变温度，而另外一些材料则没有？宏观上，体心立方中、低强度结构钢随温度的降低冲击功急剧下降，具有明显的韧脆转变温度。而高强度结构钢在很宽的温度范围内，

16、 冲击功都很低，没有明显的韧脆转变温度。面心立方金属及其合金一般没有韧脆转变现象。微观上，体心立方金属中位错运动的阻力对温度变化非常敏感，位错运动阻力随温度下降而增加，在低温下，该材料处于脆性状态。而面心立方金属因位错宽度比较大，对温度不敏感，故一般不显示低温脆性。 体心立方金属的低温脆性还可能与迟屈服现象有关，对低碳钢施加一高速到高于屈服强度时，材料并不立即产生屈服，而需要经过一段孕育期（称为迟屈时间）才开始塑性变形，这种现象称为迟屈服现象。 由于材料在孕育期中只产生弹性变形，没有塑性变形消耗能量， 所以有利于裂纹扩展，往往表现为脆性破坏。第四章 金属的断裂韧度1、名词解释低应力脆断：高强度

17、、超高强度钢的机件 ，中低强度钢的大型、重型机件在屈服应力以下发生的断裂。张开型（型）裂纹：拉应力垂直作用于裂纹扩展面， 裂纹沿作用力方向张开，沿裂纹面扩展的裂纹。应力场强度因子 ： 在裂纹尖端区域各点的应力分量除了决定于位置外，尚与强度因子有关，对于某一确定的点，其应力分量由确定， 越大，则应力场各点应力分量也越大，这样就可以表示应力场的强弱程度，称为应力场强度因子。 “I表”示 I 型裂纹小范围屈服： 塑性区的尺寸较裂纹尺寸及净截面尺寸为小时（小一个数量级以上），这就称为小范围屈服。有效屈服应力：裂纹在发生屈服时的应力。有效裂纹长度：因裂纹尖端应力的分布特性，裂尖前沿产生有塑性屈服区，屈服

18、区内松弛的应力将叠加至屈服区之外，从而使屈服区之外的应力增加，其效果相当于因裂纹长度增加ry 后对裂纹尖端应力场的影响，经修正后的裂纹长度即为有效裂纹长度 : a+ry 。3、试述低应力脆断的原因及防止方法。答： 低应力脆断的原因：在材料的生产、机件的加工和使用过程中产生不可避免的宏观裂纹，从而使机件在低于屈服应力的情况发生断裂。预防措施：将断裂判据用于机件的设计上，在给定裂纹尺寸的情况下，确定机件允许的最大工作应力，或者当机件的工作应力确定后，根据断裂判据确定机件不发生脆性断裂时所允许的最大裂纹尺寸。 4、为什么研究裂纹扩展的力学条件时不用应力判据而用其它判据？答：由 41 可知，裂纹前端的

19、应力是一个变化复杂的多向应力，如用它直接建立裂纹扩展的应力判据，显得十分复杂和困难；而且当 r0 时，不论外加平均应力如何小，裂纹尖端各应力分量均趋于无限大，构件就失去了承载能力，也就是说，只要构件一有裂纹就会破坏，这显然与实际情况不符。这说明经典的强度理论单纯用应力大小来判断受载的裂纹体是否破坏是不正确的。因此无法用应力判据处理这一问题。 因此只能用其它判据来解决这一问题。 7、试述裂纹尖端塑性区产生的原因及其影响因素。答：机件上由于存在裂纹，在裂纹尖端处产生应力集中，当 y趋于材料的屈服应力时，在裂纹尖端处便开始屈服产生塑性变形，从而形成塑性区。影响塑性区大小的因素有：裂纹在厚板中所处的位

20、置，板中心处于平面应变两方面的作用都能提高疲劳强度。性磨损：机件表面相互接触并产生状态，塑性区较小；板表面处于平表面强化方法，通常有表面喷丸、相对运动，表面逐渐有微小颗粒分面应力状态，塑性区较大。但是无滚压、表面淬火及表面化学热处理离出来形成磨屑，使表面材料逐渐论平面应力或平面应变，塑性区宽等。第六章 金属的应力腐蚀和氢损失、造成表面损伤的现象。接触度总是与（ KIC/ s)2成正比。13、脆断裂 3、白点：当钢中含有过量疲劳：两接触面做滚动或滚动加滑断裂韧度与强度、塑性之间的氢时，随着温度降低氢在钢中的动摩擦时，在交变接触压应力长期的关系：总的来说，断裂韧度随强溶解度减小。如果过饱和的氢未能

21、作用下，材料表面因疲劳损伤， 导度的升高而降低。15、影响扩散逸出，便聚集在某些缺陷处而致局部区域产生小片金属剥落而的冶金因素：内因： 1、学成分的形成氢分子。此时，氢的体积发生使材料损失的现象。影响； 2、集体相结构和晶粒大小急剧膨胀，内压力很大足以将金属第八章 金属高温力学性能蠕变：的影响；3、杂质及第二相的影响；局部撕裂，而形成微裂纹。 4、氢4、显微组织的影响。外因：1、温化物致脆：对于B 或B 族金属，在长时间的恒温、恒载荷作用下缓慢地产生塑性变形的现象。 等强温度；2、应变速率第五章 金属的疲由于它们与氢有较大的亲和力， 极度（TE）：晶粒强度与晶界强度相劳3.试述金属疲劳断裂的特

22、易生成脆性氢化物，是金属脆化，等的温度。蠕变极限：在高温长时点（1）疲劳是低应力循环延时这种现象称氢化物致脆。 5、由于断裂，机具有寿命的断裂（ 2）疲氢的作用而产生的延滞断裂现象间载荷作用下不致产生过量塑性变形的抗力指标。 该指标与常温劳是脆性断裂（3 ）疲劳对缺陷（缺称为氢致延滞断裂。二、说明下列下的屈服强度相似。持久强度极口，裂纹及组织缺陷）十分敏感力学性能指标的意义 1、scc：材4试述疲劳宏观断口的特征及其料不发生应力腐蚀的临界应力。 2、限：在高温长时载荷作用下的断裂强度- 持久强度极限。一、和常温形成过程答：典型疲劳断口具有三KIscc：应力腐蚀临界应力场强度下力学性能相比，金属材料在高温个形貌不同的区域 疲劳源、疲劳因子。3、da/dt ：盈利腐蚀列纹扩下的力学行为有哪些特点 ?答案：区及瞬断区。（ 1） 疲劳源是疲劳展速率。 7如何识别氢脆与应力1、首先，材料在高温将发生蠕变裂纹萌生的策源地，疲劳源区的光腐蚀？。答：氢脆和应力腐蚀相比，亮度最大，因为这里在整个裂纹亚其特点表现在：