材料力學(xué)復(fù)習(xí)重點(diǎn)

1、材料力學(xué)性能1.填空題：30個(gè)15分2.判斷題：20個(gè)10分3.名詞解釋 10個(gè)20分 4.問(wèn)答題：6個(gè)35分5.計(jì)算題：2個(gè)20分第一章 單向靜拉伸力學(xué)性能一、 解釋下列名詞。2滯彈性：金屬材料在彈性范圍內(nèi)快速加載或卸載后，隨時(shí)間延長(zhǎng)產(chǎn)生附加彈性應(yīng)變的現(xiàn)象稱(chēng)為滯彈性，也就是應(yīng)變落后于應(yīng)力的現(xiàn)象。3循環(huán)韌性：金屬材料在交變載荷下吸收不可逆變形功的能力稱(chēng)為循環(huán)韌性。4包申格效應(yīng)：金屬材料經(jīng)過(guò)預(yù)先加載產(chǎn)生少量塑性變形，卸載后再同向加載，規(guī)定殘余伸長(zhǎng)應(yīng)力增加；反向加載，規(guī)定殘余伸長(zhǎng)應(yīng)力降低的現(xiàn)象。6塑性：金屬材料斷裂前發(fā)生不可逆永久（塑性）變形的能力。9.解理面：是金屬材料在一定條件下，當(dāng)外加正應(yīng)力

2、達(dá)到一定數(shù)值后，以極快速率沿一定晶體學(xué)平面產(chǎn)生的穿晶斷裂，因與大理石斷裂類(lèi)似，故稱(chēng)此種晶體學(xué)平面為解理面。11.韌脆轉(zhuǎn)變溫度：具有一定韌性的金屬材料當(dāng)?shù)陀谀骋粶囟赛c(diǎn)時(shí)，沖擊吸收功明顯下降，斷裂方式由原來(lái)的韌性斷裂變?yōu)榇嘈詳嗔?，這個(gè)溫度稱(chēng)為韌脆轉(zhuǎn)變溫度。15.解理刻面：在解理斷裂中具有低指數(shù)，表面能低的晶體學(xué)平面叫解理面。這種大致以晶粒大小為單位的解理面稱(chēng)為解理刻面。17.約比溫度：材料的實(shí)驗(yàn)溫度與熔點(diǎn)的比值。高于這個(gè)溫度的環(huán)境叫高溫環(huán)境，材料的性能會(huì)隨時(shí)間和溫度而變化。 18.松弛穩(wěn)定性：金屬抵抗應(yīng)力松弛的性能。19.低周疲勞：金屬材料在循環(huán)載荷作用下，疲勞壽命為102-104次的疲勞斷裂叫低

3、周疲勞。四、 何謂拉伸斷口三要素？影響宏觀(guān)拉伸斷口性態(tài)的因素有哪些？答：宏觀(guān)斷口呈杯錐形，由纖維區(qū)、放射區(qū)和剪切唇三個(gè)區(qū)域組成，即所謂的斷口特征三要素。上述斷口三區(qū)域的形態(tài)、大小和相對(duì)位置，因試樣形狀、尺寸和金屬材料的性能以及試驗(yàn)溫度、加載速率和受力狀態(tài)不同而變化。八、什么是包申格效應(yīng)，如何解釋?zhuān)惺裁磳?shí)際意義? 包申格效應(yīng)：金屬材料經(jīng)過(guò)預(yù)先加載產(chǎn)生少量塑性變形，卸載后再同向加載，規(guī)定殘余伸長(zhǎng)應(yīng)力增加；反向加載，規(guī)定殘余伸長(zhǎng)應(yīng)力降低的現(xiàn)象。 包申格效應(yīng)與金屬材料中位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)所受的阻力變化有關(guān)。在金屬預(yù)先受載產(chǎn)生少量塑性變形時(shí)，位錯(cuò)沿某一滑移面運(yùn)動(dòng)，遇林位錯(cuò)而彎曲，結(jié)果，在位錯(cuò)前方，林位錯(cuò)密度增

4、加，形成位錯(cuò)纏結(jié)和胞狀組織。這種位錯(cuò)結(jié)構(gòu)在力學(xué)上是相當(dāng)穩(wěn)定的，宏觀(guān)上表現(xiàn)為規(guī)定殘余伸長(zhǎng)應(yīng)力增加。卸載后施加反向力，位錯(cuò)被迫作反向運(yùn)動(dòng)，在反向路徑上，像林位錯(cuò)這類(lèi)障礙數(shù)量較少，而且也不一定恰好位于位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的前方，故位錯(cuò)可以在較低應(yīng)力下移動(dòng)較大距離，即第二次反向加載，規(guī)定殘余伸長(zhǎng)應(yīng)力降低。包申格效應(yīng)對(duì)于研究金屬疲勞問(wèn)題是很重要的。因?yàn)椴牧显谄谶^(guò)程中，每一周期內(nèi)都產(chǎn)生微量塑性變形，在反向加載時(shí)，微量塑性變形抗力（規(guī)定殘余伸長(zhǎng)應(yīng)力）降低，顯示循環(huán)軟化現(xiàn)象。另外，對(duì)于預(yù)先經(jīng)受冷變形的材料，如服役時(shí)受到反向力的作用，就要考慮微量塑性變形抗力降低的有害影響，如冷拉型材及管子在受壓狀態(tài)下使用就是這種情況。十

5、、試簡(jiǎn)述純剪切斷裂、解理斷裂以及微孔聚集型斷裂的斷口特征解理斷裂：無(wú)明顯塑性變形，沿解理面斷裂，穿晶斷裂；微孔聚集型斷裂：沿晶界微孔聚合，沿晶斷裂；在晶內(nèi)微孔聚合，穿晶斷裂；純剪切斷裂：沿滑移面分離剪切斷裂（單晶體）；通過(guò)頸縮導(dǎo)致最終斷裂（多晶體，高純金屬）。十一、試分析金屬材料在屈服階段為何存在上下屈服點(diǎn)？ 位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)速率與外加應(yīng)力有強(qiáng)烈的依存關(guān)系，。變形初期可動(dòng)的位錯(cuò)較少較低，為了滿(mǎn)足一定的應(yīng)變速率，必須增大位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)速率，而正比于剪切應(yīng)力，因此需要較高的應(yīng)力才能發(fā)生屈服，此時(shí)出現(xiàn)上屈服點(diǎn)；一旦發(fā)生塑性變形，位錯(cuò)大量增殖，增大，則為保持運(yùn)動(dòng)速率恒定，相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)速率和應(yīng)力降低，就出現(xiàn)下屈服點(diǎn)。

6、第二章 金屬在其他靜載荷下的力學(xué)性能一、解釋下列名詞： （3）缺口敏感度金屬材料的缺口敏感性指標(biāo)，用缺口試樣的抗拉強(qiáng)度與等截面尺寸光滑試樣的抗拉強(qiáng)度的比值表示。即： 【P47 P55 】三、什么是“缺口效應(yīng)”？它對(duì)材料性能有什么影響？【P45 P53】缺口的第一個(gè)效應(yīng)是引起應(yīng)力集中，并改變了缺口前方的應(yīng)力狀態(tài)，使機(jī)件由原來(lái)的單向應(yīng)力狀態(tài)改變?yōu)閮上蚧蛉驊?yīng)力狀態(tài)。缺口的第二個(gè)效應(yīng)是試樣的屈服應(yīng)力比單向拉伸時(shí)高，即產(chǎn)生了所謂“缺口強(qiáng)化”現(xiàn)象，導(dǎo)致材料強(qiáng)度提高，塑性降低。由于缺口的存在，是缺口處產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中，材料變脆，降低了使用的安全性。五、試說(shuō)明布氏硬度、洛氏硬度與維氏硬度的實(shí)驗(yàn)原理，并比較

7、布氏、洛氏與維氏硬度試驗(yàn)方法的優(yōu)缺點(diǎn)?！綪49 P57】原理布氏硬度：用鋼球或硬質(zhì)合金球作為壓頭，計(jì)算單位表面積所承受的試驗(yàn)力。洛氏硬度：采用金剛石圓錐體或小淬火鋼球作壓頭，以測(cè)量壓痕深度。維氏硬度：以?xún)上鄬?duì)面夾角為136。的金剛石四棱錐作壓頭，計(jì)算單位表面積所承受的試驗(yàn)力。布氏硬度優(yōu)點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)時(shí)一般采用直徑較大的壓頭球，因而所得的壓痕面積比較大。壓痕大的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是其硬度值能反映金屬在較大范圍內(nèi)各組成相得平均性能；另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)穩(wěn)定，重復(fù)性強(qiáng)。缺點(diǎn)：對(duì)不同材料需更換不同直徑的壓頭球和改變?cè)囼?yàn)力，壓痕直徑的測(cè)量也較麻煩，因而用于自動(dòng)檢測(cè)時(shí)受到限制。洛氏硬度優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)便，迅捷，硬度值可直接讀

8、出；壓痕較小，可在工件上進(jìn)行試驗(yàn)；采用不同標(biāo)尺可測(cè)量各種軟硬不同的金屬和厚薄不一的試樣的硬度，因而廣泛用于熱處理質(zhì)量檢測(cè)。缺點(diǎn)：壓痕較小，代表性差；若材料中有偏析及組織不均勻等缺陷，則所測(cè)硬度值重復(fù)性差，分散度大；此外用不同標(biāo)尺測(cè)得的硬度值彼此沒(méi)有聯(lián)系，不能直接比較。維氏硬度優(yōu)點(diǎn)：不存在布氏硬度試驗(yàn)時(shí)要求試驗(yàn)力F與壓頭直徑D之間所規(guī)定條件的約束，也不存在洛氏硬度試驗(yàn)時(shí)不同標(biāo)尺的硬度值無(wú)法統(tǒng)一的弊端；維氏硬度試驗(yàn)時(shí)不僅試驗(yàn)力可以任意取，而且壓痕測(cè)量的精度較高，硬度值較為準(zhǔn)確。缺點(diǎn)是硬度值需要通過(guò)測(cè)量壓痕對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)度后才能進(jìn)行計(jì)算或查表，因此，工作效率比洛氏硬度法低的多。七、布氏硬度與洛氏硬度的測(cè)量

9、方法有何不同？ HRA、HRB、HRC分別用于測(cè)量何種材料的硬度？ 布氏硬度：用鋼球或硬質(zhì)合金球作為壓頭，計(jì)算單位表面積所承受的試驗(yàn)力。洛氏硬度：采用金剛石圓錐體或小淬火鋼球作壓頭，以測(cè)量壓痕深度。HRA用于測(cè)量硬質(zhì)合金、硬化薄鋼板，表面薄層硬化鋼；HRB用于測(cè)量低碳鋼，銅合金，鐵素體可鍛鑄鐵；HRC用于測(cè)量淬火鋼、高硬度鑄件、珠光體可鍛鑄鐵。第三章 金屬在沖擊載荷下的力學(xué)性能 一、 名詞解釋3.低溫脆性： 體心立方晶體金屬及合金或某些密排六方晶體金屬及其合金，特別是工程上常用的中、低強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼（鐵素體-珠光體鋼），在試驗(yàn)溫度低于某一溫度時(shí)，會(huì)由韌性狀態(tài)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)，沖擊吸收功明顯下降，斷裂機(jī)

10、理由微孔聚集型變?yōu)榇┚Ы饫硇?，斷口特征由纖維狀變?yōu)榻Y(jié)晶狀，這就是低溫脆性。四、什么是低溫脆性、韌脆轉(zhuǎn)變溫度tk？產(chǎn)生低溫脆性的原因是什么？體心立方和面心立方金屬的低溫脆性有何差異？為什么？答：在試驗(yàn)溫度低于某一溫度tk時(shí)，會(huì)由韌性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)，沖擊吸收功明顯下降，斷裂機(jī)理由微孔聚集型轉(zhuǎn)變穿晶斷裂，斷口特征由纖維狀轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶狀，這就是低溫脆性。 tk稱(chēng)為韌脆轉(zhuǎn)變溫度。低溫脆性是材料屈服強(qiáng)度隨溫度降低而急劇增加，而解理斷裂強(qiáng)度隨溫度變化很小的結(jié)果。當(dāng)溫度高于韌脆轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，斷裂強(qiáng)度大于屈服強(qiáng)度，材料先屈服再斷裂；當(dāng)溫度低于韌脆轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，斷裂強(qiáng)度小于屈服強(qiáng)度，材料無(wú)屈服直接斷裂。體心立方金屬

11、的低溫脆性比面心立方金屬的低溫脆性顯著。這是因?yàn)榕杉{力對(duì)其屈服強(qiáng)度的影響占有很大比重，而派納力是短程力，對(duì)溫度很敏感，溫度降低時(shí)，派納力大幅增加，則其強(qiáng)度急劇增加而變脆。六、試述沖擊載荷作用下金屬變形和斷裂的特點(diǎn)。沖擊載荷下，瞬時(shí)作用于位錯(cuò)的應(yīng)力相當(dāng)高，結(jié)果使位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)速率增加，因?yàn)槲诲e(cuò)寬度及其能量與位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)速率有關(guān)，運(yùn)動(dòng)速率越大，則能量越大，寬度越小，故派納力越大。結(jié)果滑移臨界切應(yīng)力增大，金屬產(chǎn)生附加強(qiáng)化。由于沖擊載荷下應(yīng)力水平比較高，將使許多位錯(cuò)源同時(shí)開(kāi)動(dòng)，增加了位錯(cuò)密度和滑移系數(shù)目，出現(xiàn)孿晶，減少了位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)自由行程的平均長(zhǎng)度，增加了點(diǎn)缺陷的濃度。這些原因?qū)е陆饘俨牧显跊_擊載荷作用下塑性變形

12、極不均勻且難以充分進(jìn)行，使材料屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度提高，塑性和韌性下降，導(dǎo)致脆性斷裂。第四章 金屬的斷裂韌度一、 名詞解釋1.低應(yīng)力脆斷：高強(qiáng)度、超高強(qiáng)度鋼的機(jī)件 ，中低強(qiáng)度鋼的大型、重型機(jī)件在屈服應(yīng)力以下發(fā)生的斷裂。3.應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子 ：表示應(yīng)力場(chǎng)的強(qiáng)弱程度。 在裂紋尖端區(qū)域各點(diǎn)的應(yīng)力分量除了決定于位置外，尚與強(qiáng)度因子有關(guān)，對(duì)于某一確定的點(diǎn)，其應(yīng)力分量由確定， 越大，則應(yīng)力場(chǎng)各點(diǎn)應(yīng)力分量也越大，這樣就可以表示應(yīng)力場(chǎng)的強(qiáng)弱程度，稱(chēng)為應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子。 “I”表示I型裂紋?！綪68】4.小范圍屈服： 塑性區(qū)的尺寸較裂紋尺寸及凈截面尺寸小一個(gè)數(shù)量級(jí)以上的屈服，這就稱(chēng)為小范圍屈服。【P71】6.有效裂紋

13、長(zhǎng)度：將原有的裂紋長(zhǎng)度與松弛后的塑性區(qū)相重合并得到的裂紋長(zhǎng)度【新P74；舊P86】。五、 試述應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子的意義及典型裂紋的表達(dá)式答：應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子 ：表示應(yīng)力場(chǎng)的強(qiáng)弱程度。 在裂紋尖端區(qū)域各點(diǎn)的應(yīng)力分量除了決定于位置外，尚與強(qiáng)度因子有關(guān)，對(duì)于某一確定的點(diǎn)，其應(yīng)力分量由確定， 越大，則應(yīng)力場(chǎng)各點(diǎn)應(yīng)力分量也越大，這樣就可以表示應(yīng)力場(chǎng)的強(qiáng)弱程度，稱(chēng)為應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子。 “I”表示I型裂紋。 幾種裂紋的表達(dá)式，無(wú)限大板穿透裂紋：；有限寬板穿透裂紋：；有限寬板單邊直裂紋：當(dāng)ba時(shí)，；受彎單邊裂紋梁：；無(wú)限大物體內(nèi)部有橢圓片裂紋，遠(yuǎn)處受均勻拉伸：；無(wú)限大物體表面有半橢圓裂紋，遠(yuǎn)處均勻受拉伸：A點(diǎn)的。 九

14、、有一大型板件，材料的0.2=1200MPa，KIc=115MPa*m1/2，探傷發(fā)現(xiàn)有20mm長(zhǎng)的橫向穿透裂紋，若在平均軸向拉應(yīng)力900MPa下工作，試計(jì)算KI及塑性區(qū)寬度R0，并判斷該件是否安全？解：由題意知穿透裂紋受到的工作應(yīng)力為=900MPa根據(jù)/0.2的值，確定裂紋斷裂韌度KIC是否需要修正 因?yàn)?0.2=900/1200=0.750.7，所以裂紋斷裂韌度KIC需要修正對(duì)于無(wú)限板的中心穿透裂紋，修正后的KI為： 因?yàn)镵I=168.13（MPa*m1/2）KIc=115（MPa*m1/2）所以：KIKIc ，裂紋會(huì)失穩(wěn)擴(kuò)展 , 所以該件不安全。第五章 金屬的疲勞一、名詞解釋;1.應(yīng)力幅

15、a:a=1/2(max-min) p95/p1082.平均應(yīng)力m：m=1/2(max+min) p95/p1073.應(yīng)力比r:r=min/max p95/p1085.疲勞貝紋線(xiàn)：是疲勞區(qū)的最大特征，一般認(rèn)為它是由載荷變動(dòng)引起的，是裂紋前沿線(xiàn)留下的弧狀臺(tái)階痕跡。 P97/p1106.疲勞條帶：疲勞裂紋擴(kuò)展的第二階段的斷口特征是具有略呈彎曲并相互平行的溝槽花樣，稱(chēng)為疲勞條帶（疲勞輝紋，疲勞條紋） p113/p1327.駐留滑移帶：用電解拋光的方法很難將已產(chǎn)生的表面循環(huán)滑移帶去除，當(dāng)對(duì)試樣重新循環(huán)加載時(shí)，則循環(huán)滑移帶又會(huì)在原處再現(xiàn)，這種永留或再現(xiàn)的循環(huán)滑移帶稱(chēng)為駐留滑移帶。 P111疲勞壽命：試樣在

16、交變循環(huán)應(yīng)力或應(yīng)變作用下直至發(fā)生破壞前所經(jīng)受應(yīng)力或應(yīng)變的循環(huán)次數(shù) p102/p11710.過(guò)載持久值：試樣在高于疲勞極限的情況下測(cè)得的交變循環(huán)應(yīng)力或應(yīng)變作用下發(fā)生破壞前所經(jīng)受的循環(huán)加載次數(shù)。P102/p117。三、試述金屬疲勞斷裂的特點(diǎn) p96/p109 （1）疲勞是低應(yīng)力循環(huán)延時(shí)斷裂，即具有壽命的斷裂 （2）疲勞是脆性斷裂 （3）疲勞對(duì)缺陷十分敏感（4）疲勞斷裂也是裂紋萌生和擴(kuò)展的過(guò)程。七、試述金屬表面強(qiáng)化對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響。（新書(shū)P117P118，舊書(shū)P135P136）答：表面強(qiáng)化處理可在機(jī)件表面產(chǎn)生有利的殘余壓應(yīng)力，同時(shí)還能提高機(jī)件表面的強(qiáng)度和硬度。這兩方面的作用都能提高疲勞強(qiáng)度。表面強(qiáng)化

17、方法，通常有表面噴丸、滾壓、表面淬火及表面化學(xué)熱處理等。（1） 表面噴丸及滾壓 噴丸是用壓縮空氣將堅(jiān)硬的小彈丸高速?lài)姶蛳驒C(jī)件表面，使機(jī)件表面產(chǎn)生局部形變硬化；同時(shí)因塑變層周?chē)膹椥约s束，又在塑變層內(nèi)產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力。 表面滾壓和噴丸的作用相似，只是其壓應(yīng)力層深度較大，很適于大工件；而且表面粗糙度低，強(qiáng)化效果更好。（2） 表面熱處理及化學(xué)熱處理除能使機(jī)件獲得表硬心韌的綜合力學(xué)性能外，還可以利用表面組織相變及組織應(yīng)力、熱應(yīng)力變化，使機(jī)件表面層獲得高強(qiáng)度和殘余壓應(yīng)力，更有效地提高機(jī)件疲勞強(qiáng)度和疲勞壽命。八、正火45鋼的b=610MPa，-1=300MPa，試用Goodman 公式繪制max（min）-

18、m疲勞圖，并確定-0.5，0,0.5等疲勞極限。mb-1-1maxminbOmb-1aO第六章 金屬的應(yīng)力腐蝕和氫脆斷裂一、名詞解釋1、應(yīng)力腐蝕斷裂：金屬在拉應(yīng)力和特定的化學(xué)介質(zhì)共同作用下，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后所產(chǎn)生的低應(yīng)力脆斷現(xiàn)象。2、氫脆：由于氫和應(yīng)力共同作用而導(dǎo)致的金屬材料產(chǎn)生脆性斷裂的現(xiàn)象。5、氫致延滯斷裂：這種由于氫的作用而產(chǎn)生的延滯斷裂現(xiàn)象稱(chēng)為氫致延滯斷裂。三、如何識(shí)別氫脆與應(yīng)力腐蝕？答：氫脆和應(yīng)力腐蝕相比，其特點(diǎn)表現(xiàn)在：1、實(shí)驗(yàn)室中識(shí)別氫脆與應(yīng)力腐蝕的一種辦法是，當(dāng)施加一小的陽(yáng)極電流，如使開(kāi)裂加速，則為應(yīng)力腐蝕；而當(dāng)施加一小的陰極電流，使開(kāi)裂加速者則為氫脆。2、在強(qiáng)度較低的材料中，或者

19、雖為高強(qiáng)度材料但受力不大，存在的殘余拉應(yīng)力也較小這時(shí)其斷裂源都不在表面，而是在表面以下的某一深度，此處三向拉應(yīng)力最大，氫濃集在這里造成氫脆斷裂。3、氫脆斷裂的主裂紋沒(méi)有分枝的情況這和應(yīng)力腐蝕的裂紋是截然不同的。4、氫脆斷口上一般沒(méi)有腐蝕產(chǎn)物或者其量極微。5、大多數(shù)的氫脆斷裂(氫化物的氫脆除外)，都表現(xiàn)出對(duì)溫度和形變速率有強(qiáng)烈的依賴(lài)關(guān)系。氫脆只在一定的溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)，出現(xiàn)氫脆的溫度區(qū)間決定于合金的化學(xué)成分和形變速率。第七章 金屬的磨損與耐磨性一、名詞解釋1.磨損：機(jī)件表面相互接觸并產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，表面逐漸有微小顆粒分離出來(lái)形成磨屑，使表面材料逐漸損失、造成表面損傷的現(xiàn)象。二、如何提高材料或零件的抗

20、粘著磨損能力? 1、注意一對(duì)摩擦副的配對(duì)。不要用淬硬鋼與軟鋼配對(duì)；不要用軟金屬與軟金屬配對(duì)。 2、金屬間互溶程度越小，晶體結(jié)構(gòu)不同，原子尺寸差別較大，形成化合物傾向較大的金屬，構(gòu)成摩擦副時(shí)粘著磨損就較輕微。 3、通過(guò)表面化學(xué)熱處理，如滲硫、硫氮共熔、磷化、軟氮化等熱處理工藝，使表面生成一化合物薄膜，或?yàn)榱蚧?，磷化物，含氮的化合物，使摩擦系?shù)減小，起到減磨作用也減小粘著磨損。 4、改善潤(rùn)滑條件。三、粘著磨損產(chǎn)生的條件、機(jī)理及其防止措施又稱(chēng)為咬合磨損，在滑動(dòng)摩擦條件下，摩擦副相對(duì)滑動(dòng)速度較小，因缺乏潤(rùn)滑油，摩擦副表面無(wú)氧化膜，且單位法向載荷很大，以致接觸應(yīng)力超過(guò)實(shí)際接觸點(diǎn)處屈服強(qiáng)度而產(chǎn)生的一種磨

21、損。磨損機(jī)理：實(shí)際接觸點(diǎn)局部應(yīng)力引起塑性變形，使兩接觸面的原子產(chǎn)生粘著。粘著點(diǎn)從軟的一方被剪斷轉(zhuǎn)移到硬的一方金屬表面，隨后脫落形成磨屑，舊的粘著點(diǎn)剪斷后，新的粘著點(diǎn)產(chǎn)生，隨后也被剪斷、轉(zhuǎn)移。如此重復(fù)，形成磨損過(guò)程。改善粘著磨損耐磨性的措施（1）選擇合適的摩擦副配對(duì)材料：選擇粘著傾向小、互溶性小、表面易形成化合物的材料配對(duì)，或者選擇金屬與非金屬配對(duì)能提高抗粘著磨損能力。（2）采用表面化學(xué)熱處理改變材料表面狀態(tài)：進(jìn)行滲硫、磷化、碳氮共滲等在表面形成一層化合物或非金屬層，既避免摩擦副直接接觸又減小摩擦因素，能提高抗粘著磨損能力。（3）控制摩擦滑動(dòng)速度和接觸壓力：減小滑動(dòng)速度和接觸壓力能有效能提高抗粘

22、著磨損能力。（4）其他途徑：改善潤(rùn)滑條件，降低表面粗糙度，提高氧化膜與基體結(jié)合力都能提高抗粘著磨損能力。第八章 金屬高溫力學(xué)性能一、名詞解釋 1.蠕變：在長(zhǎng)時(shí)間的恒溫、恒載荷作用下緩慢地產(chǎn)生塑性變形的現(xiàn)象。3.蠕變極限：在高溫長(zhǎng)時(shí)間載荷作用下不致產(chǎn)生過(guò)量塑性變形的抗力指標(biāo)。 該指標(biāo)與常溫下的屈服強(qiáng)度相似。4.持久強(qiáng)度極限：在高溫長(zhǎng)時(shí)載荷作用下的斷裂強(qiáng)度-持久強(qiáng)度極限。五、試分析晶粒大小對(duì)金屬高溫力學(xué)性能的影響。當(dāng)使用溫度低于等強(qiáng)溫度時(shí)，細(xì)晶粒鋼有較高的強(qiáng)度，而當(dāng)使用溫度高于等強(qiáng)溫度時(shí)，粗晶粒鋼有較高的蠕變極限和持久強(qiáng)度極限，但是晶粒太大也會(huì)降低高溫下材料的塑性和韌性，一般有一個(gè)最佳的晶粒度范圍

23、。若晶粒度不均勻，會(huì)在大小晶粒交界處產(chǎn)生應(yīng)力集中形成裂紋，會(huì)顯著降低其高溫性能。七、請(qǐng)問(wèn)材料高溫蠕變?nèi)渥償嗔延心膸追N形式？?jī)烧呤窃诤畏N情況下發(fā)生的？ 在三晶粒交匯處形成楔形裂紋和在晶界上由空洞形成晶界裂紋。前者是在高應(yīng)力和較低溫度下發(fā)生的，后者是在低應(yīng)力和高溫下發(fā)生的。一、填空：1.提供材料彈性比功的途徑有二，提高材料的 彈性極限 ，或降低 彈性模量 。2.退火態(tài)和高溫回火態(tài)的金屬都有包申格效應(yīng)，因此包申格效應(yīng)是 金屬 具有的普遍現(xiàn)象。3.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，根據(jù)斷裂過(guò)程材料的宏觀(guān)塑性變形過(guò)程，可以將斷裂分為 韌性斷裂 與 脆性斷裂 ；按照晶體材料斷裂時(shí)裂紋擴(kuò)展的途

24、徑，分為 穿晶斷裂 和 沿晶斷裂 ；按照微觀(guān)斷裂機(jī)理分為 剪切斷裂 和 解理斷裂 ；按作用力的性質(zhì)可分為 正斷型斷裂 和 切斷型斷裂 。4.滯彈性是指材料在 彈性 范圍內(nèi)快速加載或卸載后，隨時(shí)間延長(zhǎng)產(chǎn)生附加的 彈性應(yīng)變 現(xiàn)象，滯彈性應(yīng)變量與材料 成分 、 組織 有關(guān)。5.包申格效應(yīng)：金屬材料經(jīng)過(guò)預(yù)先加載產(chǎn)生少量的塑性變形,而后再同向 加載,規(guī)定殘余伸長(zhǎng)應(yīng)力 增加 ；反向加載，規(guī)定殘余伸長(zhǎng)應(yīng)力 降低 的現(xiàn)象。消除包申格效應(yīng)的方法有 預(yù)先進(jìn)行較大的塑性變形 和 在第二次反向受力前先使金屬材料在回復(fù)或再結(jié)晶溫度下退火 。6.單向靜拉伸時(shí)實(shí)驗(yàn)方法的特征是 溫度 、 應(yīng)力狀態(tài) 、 加載速率 必須確定的。

25、7.過(guò)載損傷界越 陡直 ，過(guò)載損傷區(qū)越 窄 ，說(shuō)明材料的抗過(guò)載能力越強(qiáng)。8. 依據(jù)磨粒受的應(yīng)力大小，磨粒磨損可分為 鑿削式磨粒磨損 、 高應(yīng)力碾碎性磨粒磨損、 低應(yīng)力擦傷性磨粒磨損 三類(lèi)。9解理斷口的基本微觀(guān)特征為 解理臺(tái)階 、 河流花樣 和 舌狀花樣 。10韌性斷裂的斷口一般呈杯錐狀，由 纖維區(qū) 、 放射區(qū) 和 剪切唇區(qū) 三個(gè)區(qū)域組成。11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 。12.在值 越小 的試驗(yàn)方法中，正應(yīng)力分量較大，切應(yīng)力分量較小，應(yīng)力狀態(tài)較硬。一般用于塑性變形抗力與切斷抗力較低的所謂塑性材料試驗(yàn)；在值 越大 的試驗(yàn)方法中，應(yīng)力狀態(tài)

26、較軟，材料易產(chǎn)生塑性變形，適用于在單向拉伸時(shí)容易發(fā)生脆斷而不能充分反映其塑性性能的所謂脆性材料；13.材料的硬度試驗(yàn)應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù) 大于2 ，在這樣的應(yīng)力狀態(tài)下，幾乎所有金屬材料都能產(chǎn)生 塑性變形 。14. 硬度是衡量材料軟硬程度的一種力學(xué)性能，大體上可以分為 彈性回跳法 、 壓入法 和 劃痕法 三大類(lèi)；在壓入法中，根據(jù)測(cè)量方式不同又分為 布氏硬度 、 維氏硬度 和 洛氏硬度 。15. 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定沖擊彎曲試驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)試樣分別為 夏比U型缺口 試樣和 夏比V型缺口 試樣，所測(cè)得的沖擊吸收功分別用 Aku 、 Akv 標(biāo)記。16. 根據(jù)外加壓力的類(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

27、有 張開(kāi)型裂紋擴(kuò)展 、 滑開(kāi)型裂紋擴(kuò)展 和 撕開(kāi)型裂紋擴(kuò)展 。17. 機(jī)件的失效形式主要有 磨損 、 腐蝕 、 斷裂 三種。18.低碳鋼的力伸長(zhǎng)曲線(xiàn)包括 彈性變形階段 、 屈服塑性變形階段 、 均勻塑性變形階段 、 集中塑性變形階段 、斷裂等五個(gè)階段。19.內(nèi)耗又稱(chēng)為 循環(huán)韌性或消振型 ，可用 滯后環(huán) 面積度量。 20.應(yīng)變硬化指數(shù)反映了金屬材料抵抗均勻塑性變形的能力，在數(shù)值上等于測(cè)量形成拉伸頸縮時(shí)的 真實(shí)均勻應(yīng)變量 。應(yīng)變硬化指數(shù)與金屬材料的層錯(cuò)能有關(guān)，層錯(cuò)能低者n值 高 。冷加工狀態(tài)n值 低 。晶粒粗大材料n值 高 。21. 疲勞極限 是材料抵抗無(wú)限次應(yīng)力循環(huán)也不疲勞斷裂的強(qiáng)度指標(biāo)。22.

28、 應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)：用試樣在變形過(guò)程中的測(cè)得 最大切應(yīng)力 和 最大正應(yīng)力 的比值表示。23.微孔聚集型斷裂是包括微孔 形核 、 長(zhǎng)大聚合 直至斷裂的過(guò)程。24.缺口試樣的 抗拉強(qiáng)度 與等截面光滑試樣的 抗拉強(qiáng)度 的比值。稱(chēng)為“缺口敏感度”。25.機(jī)件在沖擊載荷下的斷口形式仍為 過(guò)量彈性變形 、 過(guò)量塑性變形 和 斷裂 。26.包申格應(yīng)變是在給定應(yīng)力下，正向加載和反向加載兩 應(yīng)力-應(yīng)變 曲線(xiàn)之間的應(yīng)變差。27.由于缺口的存在，在 靜 載荷作用下，缺口截面上的應(yīng)力狀態(tài)將發(fā)生變化的現(xiàn)象，被稱(chēng)為“缺口效應(yīng)”。28. 洛氏硬度是在一定的實(shí)驗(yàn)力下，將120角的 金剛石圓錐體 壓入工件表面，用所得的 壓痕深

29、度 來(lái)表示材料硬度值的工藝方法。28.低溫脆性是隨 溫度 的下降，材料由 韌性 轉(zhuǎn)變?yōu)?脆性 的現(xiàn)象。29. 缺口敏感性是指材料因存在缺口造成的 兩向或三向應(yīng)力 狀態(tài)和 應(yīng)力應(yīng)變集中 而變脆的傾向。31. 疲勞破壞形式按應(yīng)力狀態(tài)分為 彎曲疲勞 、 扭轉(zhuǎn)疲勞 、 拉壓疲勞 、及 復(fù)合疲勞 。按應(yīng)力高低和斷裂壽命分為 高周疲勞 和 低周疲勞 。32. 典型的疲勞斷口具有 疲勞源 、 疲勞區(qū) 、 瞬斷區(qū) 三個(gè)特征區(qū)。33. 疲勞條帶是疲勞斷口的 微觀(guān) 特征，貝紋線(xiàn)是斷口的 宏觀(guān) 特征。34. 金屬材料的疲勞過(guò)程也是裂紋的 萌生 和 擴(kuò)展 過(guò)程。35.金屬材料抵抗疲勞過(guò)載損傷的能力，用 過(guò)載損傷界 或

30、 過(guò)載損傷區(qū) 表示。36.金屬在 拉應(yīng)力 和特定的 化學(xué)介質(zhì) 共同作用下，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后所發(fā)生的 低應(yīng)力脆斷 現(xiàn)象，稱(chēng)為應(yīng)力腐蝕斷裂。37.應(yīng)力腐蝕斷裂的最基本的機(jī)理 滑移溶解理論 和 氫脆理論 。38.由于氫和應(yīng)力的共同作用而導(dǎo)致金屬材料產(chǎn)生脆性斷裂的現(xiàn)象叫做 氫脆斷裂 。39.氫致脆斷裂紋的拓展方式是 步進(jìn) 式，這是與應(yīng)力腐蝕裂紋 漸進(jìn) 式擴(kuò)展方式是不同的。40.鋼的氫致延滯斷裂過(guò)程可分為 孕育階段 、 裂紋亞穩(wěn)擴(kuò)展階段 、 失穩(wěn)擴(kuò)展階段 三個(gè)階段。41.典型氫脆類(lèi)型包括 氫蝕 、 白點(diǎn) 、 氫化物致脆 、 氫致延滯斷裂 。42. 機(jī)件正常運(yùn)行的磨損過(guò)程一般分為 跑和階段（磨合階段） 、

31、穩(wěn)定磨損階段 、 劇烈磨損階段 三個(gè)階段。減輕粘著磨損的主要措施有 注意摩擦副配對(duì)材料的選擇 、 采用表面化學(xué)熱處理改變材料表面狀態(tài) 、 控制摩擦滑動(dòng)速度和接觸壓應(yīng)力 。43. 按磨損模型分為： 粘著磨損 、 磨粒磨損 、 沖蝕磨損 、 腐蝕磨損 、 微動(dòng)磨損 五大類(lèi)。44.韌窩是微孔聚集型斷裂的基本特征。其形狀視應(yīng)力狀態(tài)不同分為下列 等軸韌窩 、 拉長(zhǎng)韌窩 、 撕裂韌窩 三類(lèi)。其大小決定于第二相質(zhì)點(diǎn)的 大小和密度 、基體材料的 塑性變形能力 和 應(yīng)變硬化指數(shù) 以及外加應(yīng)力的大小和形狀。 45. 磨損量的測(cè)定方法有 秤量法 和 測(cè)長(zhǎng)法 兩種，單位摩擦距離單位壓力下的磨損量稱(chēng)之為 比磨損量 。4

32、6. 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了四種斷裂韌性測(cè)試試樣： 標(biāo)準(zhǔn)三點(diǎn)彎曲試樣 、 緊湊拉伸試樣 、 C形拉伸試樣 和 圓形緊湊拉伸試樣 。47. 過(guò)載持久值越高，說(shuō)明材料在相同的過(guò)載荷下能承受的應(yīng)力循環(huán)周次 越多 ，材料的 抗過(guò)載 能力越強(qiáng)。48. 按照蠕變速率的變化，可將蠕變過(guò)程可分為 減速（過(guò)渡）蠕變階段 、 恒速（穩(wěn)態(tài)）蠕變階段 和 加速蠕變階段 三個(gè)階段。49. 金屬材料的蠕變變形主要是通過(guò) 位錯(cuò)滑移 、 原子擴(kuò)散 等機(jī)理進(jìn)行的。50. 當(dāng)試驗(yàn)溫度低于某一溫度tk時(shí)，材料由 韌性 狀態(tài)變?yōu)?脆性 狀態(tài)，沖擊吸收功明顯下降，斷裂機(jī)制由 微孔聚集 型變?yōu)?穿晶解理型 斷口特征，斷口由 纖維 狀變?yōu)?結(jié)晶

33、狀，這就是低溫脆性。51.韌脆轉(zhuǎn)變溫度tk，也是金屬材料的 韌性 指標(biāo),它反映了溫度對(duì)材料 韌脆性 的影響。也是 安全 性能指標(biāo)，是從韌性角度選材的重要依據(jù)之一，可用于抗脆斷設(shè)計(jì)。52. 金屬材料在長(zhǎng)時(shí)高溫載荷作用下的斷裂大多為 沿晶 斷裂。在不同的應(yīng)力和溫度條件下，晶界裂紋的形成方式有 在三晶粒交會(huì)處形成楔形裂紋 、 在晶界上由空洞形成晶界裂紋 兩種。53. 金屬材料蠕變斷裂斷口的宏觀(guān)特征為：一是在斷口附近產(chǎn)生 塑性變形 ，在變形區(qū)域附近有許多 裂紋 ，使斷裂機(jī)件表面出現(xiàn) 龜裂 現(xiàn)象；另一個(gè)特征是由于高溫氧化，斷口表面往往被一層 氧化膜 覆蓋。54. 金屬材料蠕變斷裂斷口的微觀(guān)特征主要是冰糖

34、狀花樣的 沿晶斷裂形貌 。55. 蠕變極限是表示材料在高溫長(zhǎng)時(shí)間載荷作用下的 塑性變形 抗力指標(biāo)，是選用高溫材料，設(shè)計(jì)高溫下服役機(jī)件的主要依據(jù)之一。56. 描述材料的蠕變性能常采用 蠕變極限 、 持久強(qiáng)度極限 、 剩余應(yīng)力 等力學(xué)性能指標(biāo)。57. 缺口偏斜拉伸試驗(yàn)過(guò)程中，試樣在承受拉伸力的同時(shí)還承受 彎曲 力的作用，承受復(fù)合載荷，故其應(yīng)力狀態(tài)更 硬 ，缺口截面上的應(yīng)力分布更 不均勻 ，因而，更能顯示材料的缺口敏感性。58. 要在同一材料上測(cè)得相同的布氏硬度，或在不同的材料上測(cè)得的硬度可以相互比較，壓痕的形狀必須 幾何相似 ，壓入角應(yīng) 相等 。59.高溫下材料晶內(nèi)和晶界的強(qiáng)度均隨溫度升高而 降低

35、 ，但晶界的強(qiáng)度降低速度比晶內(nèi)的降低速度 快 。60.根據(jù)剝落裂紋起始位置及形態(tài)不同，接觸疲勞破壞分為 麻點(diǎn)剝落（點(diǎn)蝕） 、淺層剝落 和 深層剝落（表面壓碎） 三類(lèi)。61. 變動(dòng)載荷 是引起疲勞破壞的外力，它是指大小、方向均隨時(shí)間變化的載荷。62.緊湊拉伸試樣預(yù)制裂紋后在固定應(yīng)力比和應(yīng)力范圍條件下循環(huán)加載， 裂紋長(zhǎng)度 隨 循環(huán)周次 的變化曲線(xiàn)即為疲勞裂紋擴(kuò)展曲線(xiàn)。63.疲勞裂紋不擴(kuò)展的應(yīng)力強(qiáng)度因子范圍臨界值，稱(chēng)為 疲勞裂紋擴(kuò)展門(mén)檻值 。64.產(chǎn)生疲勞微觀(guān)裂紋的主要方式有 表面滑移帶開(kāi)裂 、 第二相，夾雜物或其界面開(kāi)裂 和 晶界或亞晶界開(kāi)裂 。65.疲勞裂紋擴(kuò)展第二階段斷口最重要的特征是具有 略

36、呈彎曲并相互平行的溝槽花樣 。66.駐留滑移帶在加寬過(guò)程中，還會(huì)出現(xiàn) 擠入脊 和 侵入溝 ，其成因可用柯垂耳赫爾模型描述。67.剪切斷裂和解理斷裂都是 穿晶 斷裂。前者受剪切力作用是 切斷型 斷裂，后者受正應(yīng)力作用，屬 正斷型 斷裂。斷裂性質(zhì)完全不同。也就是說(shuō) 穿晶 斷裂既可能是韌性斷裂也可能是脆性斷裂。取決于材料的本性和力的作用方式。68解理斷裂是沿特定界面發(fā)生的脆性 穿晶 斷裂，解理斷裂實(shí)際上是沿一族相互平行的晶面解理而引起的。這些解理面稱(chēng)為 解理刻面 。69.若干相互平行的而且位于不同高度的解理面，從而形成解理斷口的基本微觀(guān)特征 解理臺(tái)階 。六、判斷正誤，正確的在括號(hào)里打P，錯(cuò)誤的打O1

37、.彈性模量E表征了金屬材料對(duì)彈性變形的抗力（ 對(duì) ）。2.材料的真實(shí)相對(duì)伸長(zhǎng)與真實(shí)相對(duì)斷面收縮率在數(shù)值上是相等的（ 錯(cuò) ）。3.穿晶斷裂一定是韌性斷裂（ 錯(cuò) ）。4.疲勞斷裂總是脆性斷裂（ 對(duì) ）。5.所謂解理面是指屈服強(qiáng)度最低的晶面（ 錯(cuò) ）。6.應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)越小，越容易產(chǎn)生脆性斷裂（ 對(duì) ）。7.隨著加載速率的提高，材料的韌脆轉(zhuǎn)變溫度也提高（ 對(duì) ）。8.金屬的斷裂韌性KIc隨裂紋的擴(kuò)展而增大（ 錯(cuò) ）。9.貝紋線(xiàn)和疲勞條帶都是疲勞斷口的微觀(guān)特征（ 錯(cuò) ）。10.材料的缺口敏感度為1，說(shuō)明缺口幾乎不影響材料的疲勞強(qiáng)度（ 錯(cuò) ）。11.退火態(tài)和高溫回火態(tài)的金屬都有包申格效應(yīng)（ 對(duì) ）。

38、12.彈性模量E主要取決于金屬的本性，是組織不敏感因素（ 對(duì) ）。13.解理斷裂總是脆性斷裂（ 對(duì) ）。14.過(guò)載損傷是指金屬在高于疲勞極限的應(yīng)力水平下運(yùn)轉(zhuǎn)一定周次后，其疲勞極限或疲勞壽命的減損（ 對(duì) ）。15.韌窩是微孔聚集型斷裂斷口微觀(guān)形貌的基本特征（ 對(duì) ）。16.提高材料的彈性模量能夠提高材料彈性比功（ 錯(cuò) ）。17. 硬度是衡量材料軟硬程度的一種力學(xué)性能（ 對(duì) ）。18.內(nèi)耗可用彈性比功度量（ 錯(cuò) ）。 19.應(yīng)變硬化指數(shù)隨層錯(cuò)能降低而降低（ 錯(cuò) ）。20冷加工狀態(tài)應(yīng)變硬化指數(shù)高（ 錯(cuò) ）。21.晶粒粗大材料應(yīng)變硬化指數(shù)高（ 對(duì) ）。22.缺口試樣的屈服強(qiáng)度與光滑試樣的屈服強(qiáng)度的比值。稱(chēng)為“缺口敏感度”（ 錯(cuò) ）。23.應(yīng)力腐蝕是指金屬在拉應(yīng)力和特定的化學(xué)介質(zhì)共同作用下，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后所產(chǎn)生的