金属力学性能题库

问题1:金属的强度指标包括？塑性指标包括？解答：抗拉强度,屈服强度,比例极限；延伸率,断面收缩率问题2:采纳5倍试样测试金属的极限延伸率，比用10倍试样测试的数值 ？解答：大问题3:测试布氏硬度前需要确信的测量参数包括 解答：载荷；压头尺寸，保压时刻，P/D2问题4:单晶体的弹性模量具有各向异性，缘故是 解答：不同晶向上原子间结合能不同了；且面间距不同TOC\o"1-5"\h\z问题5:金属的塑性变形机制包括 。解答：位错滑移机制，孪生机制，扭折机制问题6:金属应变时效现象是 形成的缘故是 。解答：具有物理屈服现象的金属应变超过屈服平台后，低温长时刻保温后材料强度升高，但塑性韧性下降的现象；应变超过屈服平台后，材料位错密度增大，保温后溶质原子从头钉扎高密度位错问题7:Al-4.5Cu合金过时效状态比峰时效状态具有更大的形变强化能力,缘故是 。解答：过时效形成的析出相尺寸大、且不可切过问题8:金属强化实质是 。解答：提高位错运动的阻力问题9:细晶强化的本质是 。解答：晶粒细化后晶粒内容纳的位错塞积群中位错数量减小，需要更大的外力才能促使相邻晶粒中的位错开动问题10:杯锥状断口通常包括下面几个区域 解答：剪切唇,星芒区,纤维区TOC\o"1-5"\h\z问题11:河流花腔是指 形成的缘故是 。解答：解理裂纹穿越晶界扩展进程中形成的类似河流的纹理；解理裂纹穿越晶界时第一在相邻晶粒中一系列的平面上形成裂纹，随后裂纹发生汇合而形问题12:缺口致脆的缘故是 。解答：缺口尖端产生三向应力状态，塑性变形等效屈服强度提高问题13:阻碍裂纹尖端塑性区尺寸的因素包括 。TOC\o"1-5"\h\z解答：应力场强度因子，材料等效屈服强度，泊松比问题14:平面应变断裂韧性测量进程中试样需要处于 应力状态，缘故是 。解答：平面应变；平面应变状态下测试的断裂韧性最小问题15:无穷大厚板含有一个穿透型I型裂纹，受拉应力作用下裂纹面上的三个主应力是 。解答：5=刊=瓦4五q二巩巧+巧)问题16:疲劳裂纹萌生方式包括 。解答：驻留滑移带处萌生，挤入挤出方式，夹杂物、晶界萌生问题17:疲劳裂纹扩展进程包括 Paris公式描述的是 区的疲劳裂纹扩展速度，其公式是 解答：低速、中速和高速扩展时期；中速扩展时期；da/dN二cQK)n问题18:疲劳裂纹扩展门坎值是指 。解答：疲劳裂纹不扩展的临界应力场强度因子幅问题19:包申格效应是指 形成缘故是 。解答：发生必然量的塑性变形后，反向加载材料屈服强度降低的现象；林位错机制问题20:高周疲劳是指 。解答：外加应力小于材料屈服强度，循环周次在105〜107问题21:有颈缩材料的拉伸应力应变曲线分为几个变形时期？解答：弹性变形时期、均匀塑性变形时期、颈缩时期、断裂。问题22:表达金属拉伸力学性能指标的物理意义和测量方式。解答：(1)弹性模量(E):反映金属弹性变形能力的参量。通过测量拉伸应力、应变曲线直线部份的斜率取得。(2)弹性极限：金属发生弹性变形、不产生塑性变形的最大应力。一样取拉伸应变成0.005%时对应的应力。(3)比例极限：金属应力应变符合正比例关系的最大应力。一样采纳作图法取得。(5)屈服强度(。0.2):金属发生塑性变形的最小应力。取应变成0.2%时对应的应力。(6)抗拉强度(ob):金属发生失稳破坏前能够经受的最大应力。取金属断裂前经受的最大载荷除以截面积。(7)延伸率：样品伸长量与原始长度的百分比。采纳必然标距的样品测量断裂前后的长度计算取得。(8)断裂收缩率：样品断裂前后的截面积与原始截面积的比值。问题23:说明5倍拉伸试样和10倍拉伸试样测量取得的极限延伸率有什么不同，什么缘故？解答：5倍试样测量的极限延伸率大。因为：dK二P+yxAO/LO,极限延伸率与试样截面积A0和标距长度L0的比值有关。若是是细长试样,AO/FO比值小，试样极限延伸率小；反之那么大。问题24:一个直径为2.5mm，长度200mm的杆，在载荷2000N作用下，直径缩小为2.2mm，计算：a)杆的最终长度；b)该载荷作用的真应力与真应变；c)该载荷作用下的条件应力与条件应变。解答:a)依照体积不变原理:3.14x0.25x2.5x2.5x200=3.14x0.25x2.2x2.2xL,因此L二258.3mm计算时采纳的面积应当是最终面积，按直径2.2mm计算取得。真应力二2000/(3.14x0.25x2.2x2.2)=526.4MPa.真应变二In(258.3/200)=25.58%计算时采纳的面积应当是初始面积,按直径2.5mm计算取得,条件应力二2000/(3.14x0.25x2.5x2.5)=407.6MPa.条件应变二58.3/200=29.15%问题25:硬度和材料抗拉强度之间具有上述比例关系的缘故？解答：硬度和抗拉强度都反映材料的大塑性变形抗力，具有相似的物理本质。问题26:说明布氏硬度的测量原理和测量方式解答：测量原理：以必然大小的载荷P，将直径为D的球形压头压入金属表面形成球形压痕，单位压痕面积上所经受的载荷即为该金属材料的布氏硬度，单位为kgf/mm2，但通常不标明单位。测量方式：先依照所测试样估量其硬度范围，选择适合的压头，压头压在试样上后，测量压头的直径，然后查表取得所测的硬度值。问题27:用压入法测量硬度时,讨论如下情形造成的误差：1）过于接近试样端面；2）过于接近其它硬度测量点；3）试样太薄。解答：1）测量硬度偏小；2）测量硬度偏小；3）测量硬度偏小问题28:说明维氏硬度与布氏硬度和洛氏硬度相较的优势和缺点。解答：维氏硬度采纳的压头为四棱锥体，当载荷改变时，压入角恒定不变。因此载荷能够任意选择，而不存在布氏硬度那种载荷P和球体直径D之间关系的约束，由于四棱锥体压痕清楚，采纳对角线长度计量，精准靠得住。维氏硬度不存在洛氏硬度那样不同标尺的硬度无法统一的问题，而且比洛氏硬度能更好的测量薄件或薄层的硬度。维氏硬度实验的缺点是硬度值的测量比较麻烦，工作效率不如洛氏硬度稿，不宜用于成批生产的常规查验。问题29:今有下面工件需要测量硬度，说明采纳那种方式较好？1）渗碳层的硬度散布；2）球墨铸铁；3）辨别钢中的马氏体和残余奥氏体；4）仪表小黄铜齿轮；5）氮化层；解答：1）显微硬度；2）布氏硬度；3）显微硬度；4）维氏硬度；5）表面洛氏硬度）问题30:说明弹性模量与原子间结合能和原子间距的关系E= %解答：采纳双原子模型： ，其中rO为原子平稳间距；U0为原子间的结合能。问题31:理论上金属弹性变形应变极限值达到41.4%,实际条件下弹性变形应变仅百分之几，说明缘故解答：弹性变形量增大一一金属内应力上升一一达到弹性极限后：对塑性材料，产生塑性变形；对脆性材料，产生断裂问题32:说明以下因素对金属弹性模量的阻碍规律：原子间距；冷变形；淬火、回火解答：对单晶体，不同晶体取向上具有不同的原子间距，如面心立方Al:[100]方向原子间距a,E二63GPa;[110]方向原子间距0.747a,E二75GPa;冷加工：冷加工——点阵畸变——减小原子间结合力——E减小；冷加工形成晶粒取向排列（织构）——该方向E增大；淬火——点阵畸变上升 E减小；淬火后回火 点阵畸变减小 E增大；或析出第二相一一E增大；问题33:说明什么缘故弹性模量对组织不灵敏解答：弹性模量反映了金属中原子间的结合能（键的强弱）。组织对键的强弱阻碍微弱。问题34:说明火车减震能够采取什么方法（以减震弹簧为例）？解答：提高减震弹簧所用材料的弹性极限,提高其弹性比功；增大弹簧的体积，增大其吸收的弹性能大小。问题35:弹性模量在工程上有什么意义？解答：过量的弹性变形会使构件失稳，表示构件弹性稳固性的参量为刚度,单向加载时的刚度为Q二P/AL,其中Q为构件的刚度；P为单向载荷，AL为构件的变形量。写成虎克定律Q=oxF/（SxL）=ExF/L,其中,F为构件截面积。能够看出,构件截面积和长度确信后,其刚度取决于材料的弹性模量。问题36:将弹簧拉直是塑性变形仍是弹性变形？如何判别它的变形性质解答：将弹簧拉直是弹性变形。物体在外力的作用下产生变形，该变形若是在外力去除后消失,就属于弹性变形；若是该变形在外力去除后不消失,就属于塑性变形。问题37:设一拉伸试样，标距长度为10，将其拉伸到长度I后，再紧缩到l0，求两个进程的条件应变和真实应变。解答：条件应变：拉伸段：（1- 10）/10；紧缩段：（10- 1）/10。真实应变：拉伸段：ln（1/10）;紧缩段：ln（10/1）;问题38:采纳体积不变原理计算均匀塑性变形时期延伸率和断面收缩率之间的关系。耳二斗（1—朝f二厲+加二山（1+半）二仏1+刃因此，昭=恥-Ci-动〔1+=11一卩解答：卩问题39:今有45,40Cr，35CrMo钢和灰铸铁等几种材料，你选择那种材料作为机床床身，什么缘故？解答：机床床身要紧要求材料具有减震、良好的紧缩性能和低价钱。灰铸铁知足这方面的综合要求。问题40:表达多晶体金属产生明显屈服的条件和特点。解答：1）多晶体中各晶粒变形具有不同时性和不均匀性（由于晶粒取向不同），滑移的临界分切应力t=（P/A）cos屮cos入屮一外应力与滑移面法线夹角；入一外应力与滑移向的夹角；0=cos屮cos入称为取向因子。因为各晶粒的取向不同,cos屮cos入不同。关于具体材料，还存在母相和第二相的种类、数量、尺寸、形态、散布的阻碍。2） 变形的彼此和谐性。多晶体作为一个整体,不许诺晶粒仅在一个滑移系中变形,不然将造成晶界开裂。五个独立的滑移系开动,才能确保产生任何方向不受约束的塑性变形。3） 塑性变形后金属的晶格发生点阵畸变,贮存能量,产生内应力。第一、第二内应力。4） 塑性应变量提高,金属强度增大,产生加工硬化。问题41:孪生变形有什么特点？解答：1）比滑移困难；时刻很短；变形量很小；孪晶层在试样中仅为狭小的一层,不必然贯穿整个试样。2）孪生与滑移的交互作用,可增进金属塑性变形的进展。3）孪生靠不全位错的运动来实现。问题42:有一钢材,其单向拉伸屈服强度为800MPa,在。1=a,a2=o/2,a3=a/2下实验,采纳第3强度理论判据计算屈服应力；解答：o1-o3=os即：o/2二800(MPa)因此屈服条件为o二1600(MPa)问题43:退火低碳钢拉伸进程中显现物理屈服现象,别离说明上下屈服点、屈服平台及屈服齿形成的缘故解答：塑性变形开始时，位错密度较小，在外力的作用下,塑性变形开始，使位错扩散速度变大,可得应力提高,取得上屈服点。塑性变形开始后，位错密度急剧上升,形成位错塞积，使位错扩展速度减小，从而使应力下降,形成下屈服点。少量位错的移动使应力下降，位错塞积致使应力升高,往复循环形成了屈服齿。在恒定应力作用下,不断产生化一面,晶粒内部全数形成滑移面后,在开始塑性变形,在这一进程中,应力不变但应变增加,形成屈服平台.问题44:低碳钢的应变时效现象是什么？解答：低碳钢发生物理屈服后，停止变形,现在放置数天,或在100°C4h、150C10min，引发材料屈服点升高、同时塑性、韧性下降的现象。低碳钢发生物理屈服后,卸载,若是立刻从头变形,屈服点不增大问题45:低碳钢应变时效现象产生的缘故是什么？解答：1)发生了物理屈服后，C、N原子钉扎作用排除；紧接着变形时,C、N原子来不及钉扎，因此物理屈服现象排除。2)放置数天或100C4h、150C10min后，C、N原子从头钉扎，因此再次形成物理屈服；3)现在位错密度提高,引发应变强化,因此屈服点升高问题46:金属在拉伸、紧缩、弯曲、扭转条件下的受力状态和塑性变形有什么特点？解答：拉伸：单向受力状态,应力状态系数0.5紧缩：力状态系数a=2,即应力状态软,因此材料易产生塑性变形。弯曲：弯曲实验经常使用于测定脆性材料的力学性能。1）正应力：上表面为压应力，下表面为拉应力；2）表面应力最大，中心的为零；3）力点处的作使劲最大；4）对试样的要求比拉伸时的宽松。铸铁、工具钢、表面渗碳钢，常作弯曲实验。扭转：平面应力状态，应力状态系数0.8。纵向受力均匀；横向表面受力最大，心部为0；最大正应力与最大切应力相等。平面应力状态，容易发生塑性变形。1）能检测在拉伸时呈脆性的材料的塑性性能。2）长度方向，宏观上塑性变形始终是均匀的。3）能灵敏地反映材料表面的性能。4）断口的特点最明显。问题47:决定金属屈服强度的因素有哪些？解答：内因：界面（晶界） 细晶强化溶质原子一一固溶强化第二相一一第二相强化提高位错密度——加工硬化外因：温度提高，位错运动容易,osj应变速度提高,ost应力状态：切应力分量Tt,osl问题48:说明一种提高金属屈服强度而不降低其塑性的方式。

解答：晶粒细化。细化晶粒能够提咼金属的屈服强度，符合Hall-Petch公式；细化晶粒还能增大金属解理断裂临界应力，提高金属的韧性。问题49:写出Hall-Petch公式并说明金属细晶强化的本质。解答：os二oi+k0-1/2金属细晶强化的本质：1）晶粒尺寸越小，位错运动需要的应力越大,材料的屈服强度越高,由于不同晶粒的取向不同，使得一个晶粒间的变形传递更难；2）晶粒越细小，晶界面积就越大,而位错在晶粒内部比在晶界运动容易,故晶界越多，位错运动的阻力就越大,起到强化的作用。问题50:金属中第二相形成途径有哪些？解答：凝固；共析转变；时效；复合方式问题51:金属失效方式有哪些？解答：过量弹性变形；过量塑性变形；断裂。问题52:金属中第二相有哪些种类？1）弥散散布和大块聚集2）不可变形和可变形不可变形的第二相，位错只能绕过它运动。"硬相"可变形的第二相，位错能够切过。"软相"

问题53:说明弥散散布的第二相强化的大体原理。解答：1）切过型第二相有序结构破坏;第二相变形需要能量2）绕过型位错线弯曲成半圆时需要的应力最大，强化效应为：质点周围位错增多后，有效dT减小；形成的位错塞积对后续的位错产生阻碍。上述两种情形下的强化成效：丄情形下的强化成效：丄亦其中dT为质点间距。问题54:说明大块聚集型第二相的强化原理11方向(等应变)；11方向(等应变)；所以:口启=穴5亠左°2应'总一出E]+筋E【口曲尸加i十£口訴这星11混合法则11解答：11:等应变状态；22:等应力状态,面积为S;基体含量为fl,第二相含量为f222方向蒂应力)；也=印=巧所从E日夙角鱼=£鱼十兀丑27 丄吁 J17-A -1 -2専一二片君+禺舟已也址占2电_X爲十花场%=巧仅口果町y)二6改口果巧＜^!)问题55:图为AI-4・5Cu合金在固溶态、欠时效态、峰时效态和过时效态的拉伸应力一应变曲线示用意,(1)在图中括号内填上各拉伸曲线对应的材料状态(2)说明不同状态的材料屈服强度不同的缘故说明不同状态的材料形变强化行为不同的原因解答：（1）括号从上到下别离为：峰时效，欠时效，过时效和固溶态。（2） 欠时效时第二相和基体不共格，发生弥散强化，屈服强度高；峰时效时第二相和基体部份共格，弥散强化减弱，屈服强度次之；过时效时第二相与基体完全共格，无弥散强化，也无固溶强化，屈服强度最低。固溶态时存在固溶强化，但成效不及第二相强化，故屈服强度也较低。（3） 形变强化是由于金属中位错塞积群增大而致使的屈服点升高，位错塞积群有三个来源，—是位错通过晶界，而是位错绕过第二相质点，三是位错自身和谐作用。其中第二和第三点都与第二相质点有关,因此峰时效和欠时效因为存在第二相质点,其屈服强度较高,而欠时效时第二相质点最多,其屈服强度最高,而过时效状态由于无第二相质点,屈服强度低。问题56:金属晶粒大小对其力学性能有什么阻碍？解答：金属的晶粒越小，金属的力学性能越好。问题57:细化晶粒有几种方式？解答：（1）增加外来晶核；（2）增加冷却速度；（3）大挤压比成形。室温问题58:形变强化有什么意义？解答：（1）形变强化和塑性变形适当配合,可使金属进行均匀塑性形变。（2） 使构件具有必然的抗偶然过载能力。（3） 强化金属，提高力学性能。（4） 提高低碳钢的切削加工性能问题59:什么缘故形变强化能力越强金属越不容易发生颈缩？解答：一一产生颈缩――应变集中到颈缩区域――颈缩区域由于形变强化，屈服强度提高（而没有颈缩区域屈服强度不变）――变形转移到颈缩区域之外――颈缩受到抑制形变强化指数越大，材料越不容易发生颈缩，现在容易发生"超塑性"问题60:金属断裂有哪些大体类型？解答：一、依照断裂前塑性变形大小分类：脆性断裂；韧性断裂二、依照断裂面的取向分类：正断；切断3、 依照裂纹扩展的途径分类：穿晶断裂；沿晶断裂4、 依照断裂机理分类：解理断裂，微孔聚集型断裂；纯剪切断裂问题61:何谓拉伸断口三要素？阻碍宏观拉伸断口形态的因素有哪些？解答：断口特点呈杯一锥状，断口三要素：纤维区、星芒区（放射区）、剪切唇。纤维区：纤维状，灰暗色；星芒区：裂纹快速扩展，撕裂时塑性变形量大，放射线粗；剪切唇：切断。阻碍宏观拉伸断口形态的因素有：材料的性质；外力的状态等。问题62:解理断裂有什么宏观特点？解答：1）断裂前大体不发生塑性变形，无明显预兆；2）断口与正应力垂直，属于正断。3） 断口平齐光亮，常呈放射状或结晶状；断口由许多小晶面组成；晶面的大小与晶粒大小对应。4） 解理面都是特定的晶体学平面，如bcc金属中为｛001｝面，hep金属中为｛0001｝,前者是较密排面,后者为密排面问题63:解理断裂的微观特点是什么？解答:一、解理面形成的每一个小晶面都是穿晶断裂形成的,在同一个晶粒内裂纹沿同一晶面进展；二、同一晶粒内部,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组成3、 每一个解理面上都能见到河流花腔,发源于晶界,中止于晶界4、 解理面周围的金属中能见到显著的塑性变形痕迹,塑性变形量可达10%〜15%。问题64:低碳钢解理裂纹形成进程是什么？（OT1）；^=|[111]!【■+即111]胡001]-⑴能量上；f忒―近十（―A十FF十[出JF十F十FF肿22解答：因此反应①在几何上和能量上都是满足的，可以自发进疔a[001]位错布氏矢量从下向上，而在此方向上只有正应力，殳有切应力,因此a[001]位错是不可动位错；后续位错反映不断进行，在交叉点处形成位错。当塞积处的位错数量足够多时,形成的应力集中是该处形成裂纹。解理裂纹一旦形成，位错塞积群bl和b2将会消失,同时产生两个新的表面，位错塞积群bl+位错塞积群b2——两个新表面,反映是：nb1+nb2 nb,这部份弹性能转变成两个新表面的能量2y:onb二2y问题65:解理断裂河流花腔形成进程是什么？解答：一、解理裂纹形成后,在晶粒A内部扩展只需要克服表面张力,而表面张力数值较小，因此能够迅速扩展,达到晶界；二、晶粒B的晶体取向与A不同，因此解理裂纹碰到晶界后停止扩展,外加应力进一步增大,克服晶界阻力,裂纹才能穿越晶界。穿越晶界进程知足以下条件：B晶粒内仍沿着解理面（001）扩展；转折的角度尽可能小3、穿越晶界后,上述不同高度的（001）面上有许多裂纹,当这些面上的裂纹相遇时，中间夹着一层金属，这层金属受到专门大的应力作用,能够通过二次解理或切离方式断裂,从而造成裂纹汇合,从支流变成干流，形成河流花腔问题66:金属圆柱试样拉伸宏观杯锥状断口的形成进程是什么？解答：颈缩后，颈缩区域应力集中，变成三向应力状态，且应力在中心处最大一一微孔在中心处萌生一一微孔在拉应力作用下从中心向边缘长大一一达到边缘时，应力变成平面应力状态，裂纹沿45度方向长大，形成杯锥状断口。问题67:表达解理断裂进程中裂纹形成的Cottrell机制及解理裂纹扩展进程解答：试件受力发生塑性变形，晶粒中显现位错的滑移，发生位错反映b1+b2=b,反映进程能量降低，生成的位错能够稳固存在，反映自发进行。生成的位错无法滑移，但在外力作用下，位错反映不断进行，b1和b2在两个交叉的滑移内面行成两列位错塞积群，在外力的作用下，在两列位错塞积群的顶端，形成了位错b的塞积，产生了专门大的应力集中，当应力达到（001）面的界面结合强度的时候，该晶面就被拉开，nb位错就像一个楔子打入晶面（001），当应力集中产生的楔子足够大时，将解理面劈开，形成了初始的解理裂纹。问题68:表达解理断裂进程中解理裂纹扩展进程解答：解理面的表面能低，在晶内长大消耗的能量很少，裂纹在晶内扩展容易，可是相邻两个晶粒之间有必然的晶体学位相差，而解理裂纹又必需沿着解理面扩展，于是受阻于晶界。在相邻晶粒中与初始裂纹相交的一系列平行的解理面开裂，形成小的裂纹向前扩展，两解理面间金属受压力致使断裂,于是小裂纹聚集在一路,形成台阶,以此方式,小裂纹贯通形成阶梯状的大裂纹，如此完成了裂纹向临界晶粒扩展。问题69:解理断裂与准解理断裂有什么异同？解答：相较一起点是：都是穿晶断裂、有小解理刻面、台阶、撕裂棱或河流花腔。不同点是：准解理小刻面不是晶体学解理面。解理断裂裂纹—样源于晶界；而准解理裂纹常常源于晶内硬的质点，形成从晶内某点发源的放射状河流花腔。准解理是解理断裂的变种。问题70:在什么条件下容易显现沿晶断裂？解答：晶界上有脆性第二相薄膜或杂质元素偏聚。问题71:表达微孔聚集型断裂裂纹萌生与扩展进程解答：微孔形成方式：1）第二相与基体的界面结合较弱时,通过界面脱粘在第二相/基体界面形成裂纹2） 第二相与基体的界面结合较强时,通过变形和谐位错产生3） 第二相质点的断裂4） 晶界处（往往由应力集中致使微孔扩展和长大进程：1）在第二相界面处形成裂纹后,外加应力作用下,裂纹第一沿着界面扩展,形成围绕第二相的圆环,形成微孔；2）拉应力作用下,微孔沿应力方向伸长,形成椭圆形；3）随着椭圆增大,质点面上的承载面积减小，变形慢慢集中到质点面上，在此处形成水平椭圆，取得颈缩区域；4）阴影线区域类似于颈缩后拉伸试样,发生切离断裂,微孔聚合,形

成宏观断裂裂纹问题72:表达退火低碳钢和高碳钢的屈服强度在拉伸图上的区别，什么缘故？解答：退火低碳钢具有物理屈服现象,屈服强度对应于屈服平台；高碳钢没有物理屈服，屈服强度为对应于0.2%应变的应力。问题73:说明细化晶粒能够提高金属屈服强度而不降低其塑性的缘故。解答:细化晶粒强化：Hall-Petch;细化晶粒提高韧性：提高解理断裂临界应力问题74:表达韧性断裂和脆性断裂的区别？什么缘故脆性断裂最危险？解答：韧性断裂前发生明显的宏观应变,而脆性断裂没有,因此脆性断裂前没有明显的征兆。问题75:剪切断裂和解理断裂都是穿晶断裂，什么缘故断裂性质完全不同？解答：前者：塑性变形,有明显宏观塑性应变；后者：脆性变形,无宏观塑性应变。问题76:说明低温脆性的物理本质。解答：温度对材料抗拉强度和屈服强度阻碍不同,如问题77:别离说明以下因素对金属材料韧脆转变的阻碍规律并说明缘故：（1）温度；（2）晶粒大小；（3）应力状态；（4）加载速度；（5）缺口；（6）裂纹解答：（1）温度降低：使材料变脆，依照解理断裂强度与屈服强度随温度的转变规律，当温度低于韧脆转变温度时，材料屈服便以脆性解理方式断裂。（2）晶粒大小：解理裂纹形成的临界应力反比于晶粒大小的1/2次方，晶粒尺寸越大，临界应力越小，越容易形成裂纹而使材料变脆。（3） 应力状态：平面应变状态塑性区尺寸小于平面应力状态，即断裂的阻力将低于平面应力状态，脆性较大。（4） 加载速度：加载速度越大，材料变脆。因为屈服强度和断裂强度随应变速度的增大幅度不一样，屈服强度增大的幅度较大，当应变速度较大时，会致使屈服强度大于断裂强度，材料变脆。（5） 缺口：缺口使缺口截面产生应力集中，使材料屈服强度提高而致使材料变脆。（6） 裂纹：裂纹尖端产生应力集中，处于平面应变状态时，使材料的屈服强度提高而致使材料变脆。问题78:举出三种提高金属材料韧性的途径解答：晶粒细化；变形温度；强化问题79:如何明白得"缺口强化"现象？解答：依照应力散布，缺口样品屈服强度高,最终抗拉强度提高。问题80:说明以下力学性能指标的意义：qc，Ak解答：qc:缺口灵敏性Ak:冲击进程吸收能问题81:试分析厚板缺面试样单向拉伸时缺口处的应力散布特点（拉伸方向垂直于缺口面）解答：分析厚板沿厚度方向的对称面,属于平面应变状态,y方向（拉应力方向）的应力子啊缺口处最大，向中心慢慢减小，且稳固值小于其他面上的拉应力值。由于缺口处的横向收缩产生了x方向的应力。由于缺口顶端可沿X方向自由移动，故在此处x方向应力为零，随着离缺口距离的增加，X方向应力增加并产生一个峰值，在试样中心为0。由于平面应变状态z方向应变成0,可得z方向应力oz二u（ox+oy），并在缺口周围产生一个峰值。问题82:缺口对材料的拉伸性能有什么阻碍？解答：分不同性质材料别离说明。对脆性材料，缺口引发应力集中,降低材料的拉伸性能；对韧性好的材料，缺口面的材料能够发生塑性变形,产生全面屈服,对拉伸性能没有阻碍,乃至引发"缺口强化"。问题83:说明圆柱缺面试样断裂进程。―、脆性材料（a）:最大应力位于缺口面上,裂纹在缺口一侧产生;产生应力集中,裂纹快速通过缺口向另一侧扩展；二、中等塑性材料（b）:最大应力位于缺口面内必然范围内，且此位置与缺口面之间的材料发生了塑性变形；裂纹在该最大应力处产生,向外侧缺口面处扩展（以微孔聚集型方式向外侧扩展）；同时向内扩展（快速扩展）；最终中心形成最后断裂区。现在缺口强度可能高于滑腻试样抗拉强度，也可能低于滑腻试样（取决于材料的塑性大小）3、良好塑性材料（c）:材料从缺口面开始向内，发生完全屈服，应力最大点位于缺口中心；现在与滑腻试样颈缩后的样品类似，裂纹起源于样品中心，然后以微孔生成、聚集的方式向外扩展，最终形成杯锥状断口这种情形下缺口的存在对断裂的阻碍不大。因此塑性良好的材料缺口灵敏性低！由于缺口顶端的三向应力状态,引发抗拉强度增大,即。bN>ob问题84:说明低温脆性的阻碍因素。解答：1）晶体学特性。晶体结构:f.c.c不存在低温脆性。b.c.c和某些h.c.p的低温脆性严峻。位错：位错宽度大，不显示低温脆性。层错能f，韧性f。形成柯氏气团,韧性J。2）冶金因素（1）溶质元素间隙原子，使韧性下降。置换式溶质,对韧性阻碍不明显杂质元素S、P、As、Sn使韧性下降（2）显微组织a）晶粒大小b）金相组织回火索氏体一贝氏体一珠光体,韧性下降第二相（大小、形态、数量、散布）3）外部因素—、温度钢的"蓝脆"525〜550°C（钢的氧化色为蓝色）C、N原子扩散形成柯氏气团。二、加载速度加载速度f,脆性f,韧脆转变温度Tkt；3、试样尺寸和形状试样增厚,Tkt（表面上的拉压应力最大）；带缺口/不带缺口时,脆性及Tk不同。问题85:结合缺面试样冲击进程中裂纹形成和萌生进程,说明缺口载荷~位移曲线与断口特点之间的对应关系.一、 PGY之前,弹性变形二、 PGY后,塑性变形；载荷增大到Pmax,塑性变形区慢慢扩展到整个缺口面（塑性区为图中红色虚线和缺口面之间面积）；3、 在Pmax周围，应力最大点位于红色虚线上；因此在此处产生裂纹；随后裂纹向前和向后同时扩展；扩展机制是微孔聚集型，形成图中"脚跟形纤维状区"；此进程中材料承载面积减小，载荷慢慢下降到PF。4、 载荷达到PF后，裂纹迅速以解理断裂方式快速扩展，在材料中形成"放射形结晶状区"；这时材料承载面积迅速减小，载荷也迅速降低到PD。五、载荷达到PD后，裂纹扩展到样品边缘，产生平面应力状态，形成剪切唇区。问题86:液氮罐什么缘故采纳奥氏体钢制造,而不能采纳低碳钢制造？解答：奥氏体在液氮温度下没有低温脆性转变。问题87:什么缘故冲击韧性不具有可设计性？解答：断裂进程包括弹性变形、塑性变形和断裂。冲击进程吸收的能量为以上所有进程能量的总和。因此"Ak值不具有明确的物理意义"。问题88:冲击韧性及其作用？解答：一、表征材料在冲击载荷作用下，吸收塑性变形功和断裂功的大小。Ak二U/F,U为冲击进程吸收的能量,F为缺口面积。Ak单位,J/cm2；或kgf/cm2二、作用(1)揭露冶金缺点的阻碍；(2)对os大致相同的材料，评定缺口灵敏性。(3)评定低温脆性偏向。

问题89:说明KIc的大体原理及对试样尺寸的要求解答：试样处于平面应变状态。设计样品尺寸要满足以下关系；Ba >=2.5（^-）2w-a对图中的三点弯曲试样.TOC\o"1-5"\h\zp・n 1 3 5 7 _ 9K厂亠［加二尸-46二卩十21&与弓-灯6二尸十話7｛円±：-W VP w >v w w其中，Pq为断裂载荷，SE,強为样品尺寸参教工强度抵.斶性莎b； 好c：强度髙+M件菱K>=2.5(—C7vv-a丿Pni^/P^IJ（RR对韧性好的桂料需要）问题90:平面应变断裂韧性（KIc）的意义和测量方式解答：表征金属抗击裂纹扩展的能力。采纳三点弯曲或紧凑拉伸试样，保证样品应力状态要紧处于平面应变状态，测量样品断裂对应的载荷，由裂纹长度和样品尺寸计算取得。计算结果需要进行验证。问题91:有一大型板状构件，具有20mm长的I型穿透型裂纹，构件材料的屈服强度1200MPa，经受900MPa的平均拉应力，计算其应力场强度因子KI及屈服区宽度R0。解答：168MPam1/2,2.2mm问题92:有一车轴平均工作拉应力150MPa,在-40弋下材料的屈服强度为300MPa，KIc二62MPa・m1/2。问在这种情形下许诺表面存在增多深的半椭圆裂纹？解答：45mm问题93:阻碍断裂韧性的因素？解答：一、材料因素（内在因素）晶体特点（晶体结构、位错）化学成份显微组织（晶粒大小，各相，第二相，夹杂）处置工艺（热处置、强化处置）二、（外因）环境因素温度、应变速度等。问题94:表达低应力脆断的缘故及在强度设计方面避免低应力脆断的方式解答：采纳断裂强度设计方式。问题95:应力场强度因子与应力有什么区别？解答：同为状态参量，复合参量，有效描述裂纹尖端受力状态问题96:表达阻碍裂纹尖端塑性区尺寸的因素解答：依照I型裂纹尖端塑性区尺寸的表达式，看出阻碍因素：1）所受应力的阻碍，应力越大，塑性区尺寸越大；2）试样几何形状，不同的几何形状有不同的y值3）裂纹长度的阻碍,长度越长,塑性区尺寸越大；4）应力状态的阻碍，分清平面应力状态和平面应变状态的区别。问题97:分析断裂韧性与冲击韧性的异同点及其彼此关系解答：概念不同；测试方式不同；物理意义不同。都描述了材料的韧性。问题98:表达Griffith强度理论分析断裂问题的思路解答：（1）起点能量观点：材料中已存在裂纹；局部应力集中；裂纹扩展（增加新的表面），降低系统弹性（2）格雷菲斯模型a）单位厚度、无穷宽薄板，仅施加一拉应力（平面应力）。•在没有裂纹时,板内任何一点都受到拉应力作用,贮存弹性能,1_1单位面积材料贮存的弹性能为：2^=b）在板内引入一长度为2a,垂直于应力方向的裂纹。现在引入裂纹的区域，将释放弹性能心畔（释放的能量，前面加负号）c）裂纹形成产生新表面所需要的能量W=4ay（有两个表面）口=血+莊=—竺兰+4砒总能量所乩还=（迺导问题99:通常纯铁的ys二2J/m2,E=2x105MPa,a0=2.5x10-10m,试求其理论断裂强度am0?解答：4x104MPa问题100:有一材料E=2x1011N/m2,ys=8J/m2,计算在7x107N/m2的应力作用下,该材料中能扩展的裂纹最小长度。解答：0.4mm问题101:典型疲劳断口的宏观特点是什么？如何从这些特点判定疲劳源和裂纹萌生方向？解答：一、疲劳源裂纹的萌生地；裂纹处在亚稳扩展进程中。由于应力交变,断面摩擦而光亮。随应力状态及其大小的不同，可有一个或几个疲劳源。二、疲劳区（贝纹区）断面比较滑腻，并散布有贝纹线。循环应力低，材料韧性好，疲劳区大，贝纹线细、明显。有时在疲劳区的后部，还可看到沿扩展方向的疲劳台阶（高应力作用）。3、瞬断区一样在疲劳源的对侧。脆性材料为结晶状断口；韧性材料有放射状纹理；边缘为剪切唇。疲劳源区的断面一样因摩擦而光亮，能够依照那个特点判定疲劳源区。当疲劳断口能够观看到疲劳条纹时，能够依照疲劳条纹间距大小判定疲劳裂纹扩展方向，疲劳条纹间距增大的方向为疲劳裂纹扩展方向。问题102:某汽车发动机连杆螺栓在工作时经受交变拉应力,最大拉应力59640N，最小拉力56900N，螺栓螺纹处内径为11・29mm，试求应力半幅,平均应力解答：应力半幅：(59640-56900)/2二1370N平均应力:(59640-56900)/(2x3.14x11.29x11.29x0.25x10-6)=6.85MPa问题103:什么是包申格效应？形成的缘故是什么？解答：反向加载引发屈服强度降低。一样初始应变量为1%〜4%才产生。形成缘故为林位错机制：第一次加载——形成位错塞积群——反向加载——塞积群容易自身排斥问题104:低碳钢的疲劳曲线中平台形成的缘故是什么？什么缘故铝合金疲劳曲线中没有平台？解答：平台形成缘故：应变时效一一强化滑移区域，使该区域强度提高一一正面作用塑性滑移和疲劳裂纹生成一一使滑移区域承载能力降低——积存损伤作用一一负面作用二者平稳，裂纹停止生长,材料不断裂问题105:什么是循环软化和循环硬化？形成的缘故是什么？解答：恒定应变幅下实验,应力随循环的进行应力增大的为循环硬化,不然为循环软化。形成缘故：取决于应力强化能力，加工硬化指数nv0.1,循环软化；n>0.1,循环硬化或循环稳固问题106:疲劳裂纹形成的方式有哪些？解答：驻留滑移带晶界开裂第二相界面开裂沿孪晶界形成疲劳裂纹问题107:疲劳裂纹扩展第1时期和第2时期各有哪些特点？解答:一、第一时期沿主滑移系,以纯剪切方式向内扩展；扩展速度仅0.1pm数量级。二、第二时期在da/dN的II区。晶界的阻碍作用，使扩展方向慢慢垂直于主应力方向；扩展速度pm级；能够穿晶扩展。形成疲劳条纹（疲劳辉纹）问题108:什么是疲劳裂纹扩展门坎值？它与疲劳极限有什么相同点和不同点？解答：规定平面应变条件下,da/dN=10-6~10-7mm/周次对应的来代替^Kth，称为工程疲劳门坎值。疲劳裂纹扩展门坎值与疲劳极限的异同点：•试样：滑腻试样与有裂纹试样（有无裂纹）•都描述裂纹不扩展的临界条件•疲劳极限为应力指标，而疲劳裂纹扩展门坎值为应力场强度因子幅•但疲劳极限描述裂纹萌生并扩展的临界条件；门坎值描述裂纹停止扩展的条件•应历时两个参量都能够,当零件要求无穷寿命时,都能够用来进行零件设计。但前者适用于滑腻试样,后者适用于裂纹试样门坎值适用于疲劳裂纹扩展，尤其是低应力强度因子范围的疲劳裂纹扩展。疲劳强度要紧适用于疲劳裂纹萌生。若是零件要操纵裂纹的萌生,选用高强度材料；但现在裂纹扩展速度可能较大。若是零件想在低应力水平下长时刻工作，必需使裂纹扩展速度慢，现在低强度材料是有利的。如粗晶材料。问题109:疲劳裂纹扩展门坎值的测量方式？解答：逐级降载法：在每一级载荷下循环10〜50x104,测量裂纹扩展长度,然后降低载荷,当循环10〜50x104后裂纹扩展距离小于0.05mm,现在da/dN约为10-10m/N,这时载荷对应的应力场强度因子范围确实是门坎值。问题110:Paris公式是什么？解答:问题111:比较高周疲劳和低周疲劳的异同解答：•高周疲劳：次数大于106〜107,应力小，弹性范围•低周疲劳：次数小于104〜105,应力大于屈服强度,产生塑性变形问题112:分析疲劳裂纹扩展速度da/dN与AK关系曲线的特点。•I区（初始段）△KlKthda/dNf,裂纹不扩展。△K—Kth△Kt,da/dNt,裂纹扩展但不快•II区（要紧段）△Kt,da/dNt,裂纹亚稳扩展,是决定疲劳裂纹扩展寿命的要紧段。•III区（最后段）△Kt,da/dNtt,裂纹失稳扩展问题113:疲劳极限（。1）的意义与测量方式解答：金属不发生疲劳断裂所能经受的最大应力。利用疲劳曲线渐近线对应的应力、或疲劳周次107-108对应的应力。问题114:如何从疲劳断口上的条带间距判定疲劳裂纹扩展方向？解答：依照Paris公式，疲劳条纹间