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文档简介
第9页共9页材料力学性能总结第一章二节.弹变1。弹性变形。材料在外力作用下产生变形,当外力取消后,材料变形即可消失并能完全恢复原来形状的性质称为弹性。这种可恢复的变形称为弹性变形。2.弹性模量:表征材料对弹性变形的抗力3.弹性性能与特征是原子间结合力的宏观体现,本质上决定于晶体的电子结构,而不依赖于显微____,因此,弹性模量是对____不敏感的性能指标。4.比例极限σp。应力与应变成直线关系的最大应力。5.弹性极限σe。由弹性变形过渡到弹性塑性变形的应力。6.弹性比功。表示单位体积金属材料吸收弹性变形功的能力,又称弹性比应变能。7.力学性能指标。反映材料某些力学行为发生能力或抗力的大小。8.弹性变形特点:应力与应变成比例,产生变形,当外力取消后,材料变形即可消失并能完全恢复原来形状9.滞弹性。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。10.循环韧性。指在塑性区加载时材料吸收不可逆变形功的能力。11.循环韧性应用。减振、消振元件。____包申格效应。金属材料经过预先加载产生少量塑性变形,卸载后再同向加载,规定残余伸长应力增加;反向加载规定残余伸长应力降低的现象,称为包申格效应。____包申格应变。指在给定应力下,正向加载与反向加载两应力-应变曲线之间的应变差。14.消除包申格效应:预先进行较大的塑性变形。在第二次反向受力前先使金属材料于回复或再结晶温度下退火。三节:塑性晶粒小可以产生细晶强化。都会使强度增加。3.溶质原子:溶质元素溶入金属晶格形成固溶体,产生固溶强化应变速率越高强度越高。3.细晶强化。晶界是位错运动的阻碍,晶粒小相界多。减少晶粒尺寸会减少晶粒内部位错塞积的数量,减少位错塞积群的长度,降低塞积点处的应力,相邻晶粒中位错源开动所需的外加切应力提高,屈服强度增加。4.固溶强化。在纯金属中加入溶质原子形成固溶合金,将显著提高屈服强度,此即为固溶强化。溶质原子与基体原子尺寸差别越大,引起的弹性畸变越大,溶质原子浓度越高,引起的弹性畸变越大,对位错的阻碍作用越强,固溶强化作用越大。5.影响粒状第二相强化效果的因素。当粒子体积分数f一定时,粒子尺寸r越小、位错运动障碍越多,位错的自由行程越小,强比效果越显著。当粒子尺寸一定时,体积分数f越大,强化效果亦越好。网状分布时,位错堆积,应力不可以松弛,脆性增加.片状>球状6.珠光体对第二相的影响。1)片状珠光体,位错的移动被限制在渗碳体片层之间。所以渗碳体片层间距越小,珠光体越细,其强度越高。2)粒状珠光体,位错钱与第二相球状粒子交会的机会减少,即位错运动受阻的机会减少,故强度降低,塑性提高。3)渗碳体以连续网状分布于铁素体晶界上时,使晶粒的变形受阻于相界,导致很大的应力集中,因此强度反而下降,塑性明显降低。7.应变硬化:应变硬化是位错增殖、运动受阻所致8.n表示材料的应变强化能力或对进一步塑性变形的抗力。9.影响n的因素:1)层错能:层错能低,则交滑移难,加工硬化指数高。2)冷热变形退火态n大,冷加工n小3)强度,强度高n低。10塑性的指标:①延伸率:试样拉断时所测得的条件延伸率主要反映了材料均匀变形的能力。②断面收缩率:断面收缩率主要反映了材料局部变形的能力11.韧性:韧性是指材料在断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。四节:金属的断裂1.裂纹的基本形成过程。裂纹形成和扩展。2.段裂类型:1)根据断裂前金属是否有明显的塑性变形分:脆性断裂ψ____%2)从微观上按照裂纹的走向分:穿晶断裂沿晶断裂3.磨损,腐蚀,断裂是机件的三种失效形式。4.韧性断裂宏观断口。断口粗糙、呈纤维状,灰暗色。1)中、低强度钢光滑圆柱试样拉伸断口呈杯锥状。5.宏观断口三要素:1)纤维区2)放射区3)剪切唇6.塑性变形量越大则放射线越粗。温度降低或材料强度增加,由于塑性降低放射线由粗变细乃至消失。7.影响断口三要素的因素。材料脆性越大,放射区越大,纤维区越小,剪切唇越小。材料尺寸越大,放射区越大,纤维区基本不变。8.脆性断裂宏观断口。脆性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。9.沿晶断裂:当晶界的强度小于屈服强度时,晶界无塑性变形,断裂呈宏观脆性产生冰糖状断口。当晶界的强度大于屈服强度时,晶界有塑性变形,产生石状断口10.微孔聚集型断裂断口微观特征:韧窝。11.微孔聚集型断裂的过程。塑变过程中,位错运动遇到第二相颗粒形成位错环。切应力作用下位错环堆积.位错环移向界面,界面沿滑移面分离形成微孔。位错源重新开动,释放出新位错,不断进入微孔,使微孔长大。在外力的作用下产生缩颈(内缩颈)而断裂(纤维区),使微孔聚合,形成裂纹;裂纹尖端应力集中,产生极窄的与径向大致呈____度的剪切变形带,新的微孔就在变形带内成核、长大和聚合,与裂纹连接时,裂纹扩展。(大概说出)12.解理断裂。指金属材料在一定条件下(如低温),当外加正应力达到一定数值后,以极快速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂。13.解理面。由于与大理石的断裂相似,所以称这种晶体学平面为解理面。14.解理断裂过程分为三个阶段:a)塑性变形形成裂纹b)裂纹在同一晶粒内初期长大c)裂纹越过晶界向相邻晶粒扩展15.解理断裂的微观断口特征:1)解理台阶及河流状花样。2)舌状花样16.准解理断裂:穿晶断裂;有小解理刻面;有台阶或撕裂棱及河流花样。第二章一节:材料的软性系数1.α值越大,最大切应力分量越大,表示应力状态越“软”,越易于产生塑性变形和韧性断裂。α值越小,最大正应力分量越大,应力状态越“硬”,越不易产生塑性变形而易于产生脆性断裂。2.对于塑性较好的金属材料,往往采用应力状态硬的三向不等拉伸的加载方法,以考查其脆性倾向。二节:压缩1.力学性能指标规定非比例压缩应力σpc。抗压强度σbc。相对压缩率δck和相对断面扩胀率ψck2.压缩试验的特点:1)单向压缩试验的应力状态系数α=2,主要用于拉伸时呈脆性的金属材料力学性能的测定。2)因此塑性材料很少进行压缩试验。3)脆性材料的压缩强度一般高于其抗拉强度。三节:弯曲1.性能指标:可测定脆性或低塑性材料的主要力学性能指标有:规定非比例弯曲应力σpb。抗弯强度σbb。弯曲模量eb2.弯曲试验的特点:1)试样形状简单、操作方便,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)弯曲试样一侧受拉,一侧受压,表面应力最大,故可较灵敏地反映材料的表面缺陷。3)对于脆性难加工的材料,可用弯曲代替拉伸四节:扭转1.力学性能指标。切变模量g。扭转比例极限τp和扭转屈服强度τs。抗扭强度2.扭转特点。1)测定那些在拉伸时呈现脆性或低塑性材料的强度和塑性。2)能较敏感地反映出材料表面缺陷及表面硬化层的性能。3)试样长度上的塑性变形是均匀的,不会出颈缩现象。4)扭转时最大正应力与最大切应力在数值上大体相等。五节:缺口试样静载荷试验1.缺口效应效应1:缺口引起应力集中,改变了缺口前方应力状态。由单向应力状态变为两向或三向应力状态。缺口效应2:缺口使塑性材料产生缺口附加强化,使强度增加,塑性降低。六节:硬度1.布氏硬度优点:压痕面积大,不受个别相及微小不均匀性影响,反映平均性能,重现度大。缺点。不同材料变d、f,测d不能直接读数。压痕较大,不宜在零件表面上测定硬度,也不能测定薄壁件或表面硬化层硬度。2.洛氏硬度。压痕深度来表示材料的硬度。3.洛氏硬度优点:适于各种不同硬质材料的检验,不存在压头变形问题;硬度值可直接读出;对试件表面造成的损伤较小,可用于成品零件的质量检验;因加有预载荷,可以消除表面轻微的不平度对试验结果的影响。缺点:不同标尺的洛氏硬度值无法相互比较;由于压痕小,所以洛氏硬度对材料____的不均匀性很敏感4.维氏硬度:测量压痕两对角线的长度后取平均值d。第三章金属在冲击载荷下的力学性能三节:低温脆性1.冲击韧性。是指材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力。2.材料的冲击韧度值随温度的降低而减小,当温度降低到某一温度范围时,冲击韧度急剧下降,材料由韧性状态转变为脆性状态。这种现象称为“冷脆”。3.低温脆性的本质。低温脆性是材料屈服强度随温度下降急剧增加的结果。4.影响冲击韧性和韧脆转变温度的因素:1.材料因素:a)晶体结构的影响。低、中强度的bcc金属及其合金有冷脆现象。高强度的bcc金属,冷脆转变不明显。fcc金属一般情况下可认为无冷脆现象。2)化学成分:a)加入能形成间隙固溶体的元素,使冲击韧性减小,冷脆转变温度提高b)α-fe中加入能形成置换固溶体的元素。c)杂质元素s、p、pb、sn、as等,会降低钢的韧性。3)晶粒尺寸:细化晶粒能使材料的韧性增加,韧脆转变温度降低。4)金相____:强度相同时s>b>p片>p球。2.外在因素。1)缺口越尖锐,三向应力状态越严重脆性转变温度的升高。2)尺寸因素试样尺寸增大,材料的韧性下降,断口中纤维区减少,脆性转变温度升高。3)加载速度外加冲击速度增加,使缺口处塑性变形的应变率提高,促进材料的脆化。5.si、cr等降低层错能,促进位错扩展,形成孪晶、交滑移困难。在α-fe中加入ni和mn,能显著地降低冷脆转变温度并提高韧断区的冲击值。第四章金属的断裂韧度1.裂纹扩展的基本形式:1)张开型裂纹2)滑开型裂纹3)撕开型裂纹2.在____轴上裂纹尖端的切应力分量为零,拉应力分量最大,裂纹最易沿____轴方向扩展。3.应力场强度因子kⅠ表示裂纹尖端应力场的强弱4.这个临界或失稳状态的ki值就记作kic或kc称为断裂韧度。表征材料对宏观裂纹失稳扩展的抗力。5.gic,也称为断裂韧度或平面断裂韧度,表示材料阻止裂纹失稳扩展时单位面积所消耗的能量6.影响断裂韧性kic的因素:一、内因。1)晶粒尺寸晶粒愈细,kic也愈高。2)合金化固溶使得kic降低。弥散分布的第二相数量越多,其间距越小,kic越低;第二相沿晶界网状分布,晶界损伤,kic降低;球状第二相的kic>片状3)夹杂夹杂物偏析于晶
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