《材料力學性能》復習提綱-陳艷

1、材料力學性能復習提綱第一章 金屬在單向靜拉伸載荷下的力學性能1.拉伸變形過程；可分為彈性變形、不均勻屈服塑性變形、均勻塑性變形、不均勻集中塑性變形和斷裂幾個階段。 2.彈性不完整性（滯彈性，包申格效應(yīng) ），循環(huán)韌性；彈性不完整性：金屬的彈性變形與載荷方向和加載時間有關(guān)而表現(xiàn)出的非彈性性質(zhì)。金屬在彈性變形中存在滯彈性(彈性后效)和包申格效應(yīng)等彈性不完整現(xiàn)象。一、滯彈性(彈性后效)定義：在彈性范圍內(nèi)快速加載或卸載后，隨時間的延長而產(chǎn)生的附加彈性應(yīng)變，即應(yīng)變落后于應(yīng)力的現(xiàn)象。二包申格效應(yīng)定義：材料經(jīng)預先加載并產(chǎn)生少量塑性變形(殘余應(yīng)變?yōu)?%4%)，卸載后，再同向加載，規(guī)定殘余伸長應(yīng)力增加，反向加載規(guī)

2、定殘余伸長應(yīng)力降低的現(xiàn)象，稱為包申格效應(yīng)。循環(huán)韌性：金屬材料在交變載荷作用下吸收不可逆變形功的能力，叫做循環(huán)韌性，也稱為內(nèi)耗3.塑性變形方式，滑移，均勻屈服產(chǎn)生機制，影響屈服強度的因素；一·塑性變形的主要方式：滑移，孿生滑移：指的是金屬在切應(yīng)力作用下沿一定晶面(滑移面)和一定晶向(滑移方向)進行的切變過程。二·均勻屈服 1、均勻屈服曲線的特點 有上、下屈服點，沒有屈服平臺。 2、均勻屈服的機制 低密度可動位錯理論，柯氏氣團釘扎理論，位錯塞積群理論三·影響屈服強度的因素阻礙位錯運動1、影響屈服強度的內(nèi)因 (1) 基體金屬的本性及晶格類型(P12)塑性變形主要沿基體相

3、進行。 (2) 溶質(zhì)原子固溶強化：在純金屬中加入溶質(zhì)原子形成固溶體合金，將顯著提高屈服強度，稱為固溶強化。 (3) 晶粒大小和亞結(jié)構(gòu)晶界(亞晶界)是位錯運動的障礙。細晶強化：用細化晶粒提高金屬屈服強度(同時可以提高其塑性)的方法稱為細晶強化。(4) 第二相位錯切過或繞過沉淀強化(時效強化)：依靠過飽和固溶體的脫溶產(chǎn)生的強化。 彌散強化：用粉末冶金的方法人為地加入第二相所造成的強化。沉淀強化與彌散強化的相同點：第二相以細小顆粒形式分布于基體中。沉淀強化與彌散強化之間的不同點如下表：強化類型強化機理熱穩(wěn)定性相圖要求高溫使用情況沉淀強化溶質(zhì)原子偏聚超過固溶度共格析出分散粒子阻礙位錯運動。熱不穩(wěn)定。時

4、效有過程。欠時效時效過時效。有不能彌散強化外加分散粒子，無共格關(guān)系，阻礙位錯運動。熱穩(wěn)定的無能2、影響屈服強度的外因(1) 溫度：T，s。T，位錯密度；同時晶界弱化(2) 應(yīng)變速率增大，s。(3) 應(yīng)力狀態(tài)切應(yīng)力分量越大(可促進更多滑移系開動)，越有利于塑性變形，屈服強度則越低4. 應(yīng)變硬化（形變強化）及其產(chǎn)生原因和工程意義；應(yīng)變硬化：材料在應(yīng)力作用下進入塑性變形階段后，隨著變形量的增大，形變應(yīng)力不斷提高的現(xiàn)象。機理：位錯的增殖與交互作用導致的阻礙。2、 n 的意義(1) n較大，抗偶然過載能力較強；安全性相對較好；(2) 反映了金屬材料抵抗、阻止繼續(xù)塑性變形的能力，表征金屬材料應(yīng)變硬化的性能

5、指標； (3) 應(yīng)變硬化是強化金屬材料的重要手段之一，特別是對不能熱處理強化的材料；(4) 提高強度，降低塑性，改善低碳鋼的切削加工性能。5.縮頸，抗拉強度；抗拉強度：定義：材料在靜拉伸條件下的最大位伸應(yīng)力。縮頸現(xiàn)象： 韌性材料，變形集中于局部區(qū)域 應(yīng)變硬化與截面減小共同作用的結(jié)果6. 塑性、脆性及韌性，塑性指標；塑性：金屬材料斷裂前發(fā)生不可逆永久（塑性）變形的能力。 均勻塑性變形 + 集中塑性變形塑性指標 斷后伸長率 斷面收縮率d5> d10最大應(yīng)力下總伸長率gt脆性：指材料收到外力時，其內(nèi)部容易產(chǎn)生裂紋并破壞的性質(zhì)韌性：指材料在斷裂前吸收塑性變形功和斷裂的能力靜力韌度：金屬材料在靜拉

6、伸時單位體積材料斷裂前所吸收的功。7.機件的失效形式：磨損、腐蝕和斷裂；8.斷裂的分類及各類斷口特征，韌性斷裂和脆性斷裂的區(qū)別，哪種斷裂更危險及其原因；一、斷裂的分類（P24看） (一) 韌性斷裂和脆性斷裂 根據(jù)斷裂前塑性變形的大小進行的分類。(1) 韌性斷裂：指的是在斷裂前發(fā)生明顯宏觀塑性變形的斷裂。斷口特征三要素：纖維區(qū)、放射區(qū)、剪切唇。纖維區(qū)：灰暗色，裂紋擴展速度慢； 放射區(qū)：裂紋擴散速度快，低能量撕裂，有放射線花樣。 剪切唇：切斷。杯狀或錐狀，表面光滑，與拉伸軸成45°角。（2）脆性斷裂：指的是突然發(fā)生的斷裂，斷裂前基本不發(fā)生塑性變形。斷裂前不發(fā)生明顯塑性變形<5%，斷

7、裂面一般與正應(yīng)力垂直，斷口平齊而光亮，常呈放射狀或結(jié)晶狀；韌性與脆性斷裂比較斷裂類型塑性變形擴展速度斷口特征材料韌性斷裂明顯慢灰黑色、纖維狀金屬及高分子脆性斷裂無突然、快速平齊光亮、放射狀、結(jié)晶狀淬火鋼,鑄鐵,陶瓷脆性斷裂是突然發(fā)生的斷裂，斷裂前基本上不發(fā)生塑性變形，沒有明顯征兆，因而危害性很大9拉伸斷口的三要素以及強度和塑性對斷口三個區(qū)域組成的影響；斷口特征三要素：纖維區(qū)、放射區(qū)、剪切唇。材料強度提高，塑性降低，則放射區(qū)比例增大，試樣尺寸加大，放射區(qū)增大明顯，而纖維區(qū)變化不大10. 微孔聚集斷裂過程；微孔聚集型韌性斷裂包括微孔形核、長大、聚合、斷裂等過程。11. 格雷菲斯裂紋理論（原理（熱力

8、學），出發(fā)點，必要條件）；格雷菲斯裂紋理論。 1、格雷菲斯裂紋理論的出發(fā)點 (1) 材料中已存在裂紋； (2) 局部應(yīng)力集中超過理論斷裂強度； (3) 裂紋快速擴展； (4) 彈性能降低足以滿足裂紋表面能的增加從而導致材料脆性斷裂。 格雷菲斯公式是必要條件，能量判據(jù)。12. 為什么理論斷裂強度與實際斷裂強度在數(shù)值上有數(shù)量級的差別；13.機械設(shè)計中最常用的兩個強度指標為：屈服強度和抗拉強度；14.碳含量對鋼拉伸曲線的影響。第二章 金屬在其他靜載荷下的力學性能1. 應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)及其代表的意義；應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)：表示最大切應(yīng)力與最大正應(yīng)力的相對大小。表示塑性變形難易程度。(1) 越大就越易塑性變

9、形，反之越易產(chǎn)生脆性斷裂。(2) 把值較大的稱做軟的應(yīng)力狀態(tài)，值較小的稱做硬的應(yīng)力狀態(tài)。2. 壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)試驗的特點；1、 壓縮試驗的特點(1) 單向壓縮的應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)2。(2) 拉伸時塑性很好的材料在壓縮時只發(fā)生壓縮變形而不會斷裂2彎曲試驗的特點(1) 上表面為壓應(yīng)力，下表面為拉應(yīng)力；(2) 彎曲試驗試樣形狀簡單，造作方便(3) 表面上應(yīng)力最大可靈敏反映材料表面缺陷；3扭轉(zhuǎn)試驗的特點(1) 扭轉(zhuǎn)的應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)為0.8，易于顯示塑性行為；(2) 圓柱試樣扭轉(zhuǎn)時，整個長度上塑性變形是均勻的，沒有頸縮現(xiàn)象；(3) 可敏感反映表面缺陷及硬化層性能；(4) 根據(jù)扭轉(zhuǎn)試驗可明確區(qū)分材料最終斷

10、裂方式是正斷還是切斷。3. 缺口效應(yīng)（定義及由于缺口引起的兩個效應(yīng)），理論應(yīng)力集中系數(shù)，缺口敏感度及其代表的意義；缺口效應(yīng)：缺口的存在，使得材料在靜載荷作用下，缺口截面上的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生改變?nèi)笨诘牡谝粋€效應(yīng)：缺口造成應(yīng)力集中。并改變了缺口前方的應(yīng)力狀態(tài)缺口的第二個效應(yīng)：缺口使塑性材料的強度增高，塑性降低。理論應(yīng)力集中系數(shù)Kt：表示缺口引起的應(yīng)力集中程度。 缺口敏感度（NSR）：缺口試樣的抗拉強度與等截面光滑試樣抗拉強度的比值。 - 缺口試樣拉伸強度 -光滑試樣拉伸強度NSR越大缺口敏感性越小(1) 脆性材料，NSR遠小于1，形變強化非常小，對缺口非常敏感(2) 高強度材料，NSR1，形變強化小，

11、敏感(3) 塑性材料，NSR1，形變強化大，不敏感4. 硬度的分類、符號表示方法、測試（布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度）原理方法；一、布氏硬度（HB）1、測定方法及原理壓頭有淬火鋼球或硬質(zhì)合金球。壓力將壓頭壓入試樣表面，保持規(guī)定的時間后卸除壓力，試件表面留下壓痕。單位壓痕表面積上所承受的平均壓力即定義為布氏硬度值。符號表示：壓頭為淬火鋼球，HBS(布氏硬度小于450)；壓頭為硬質(zhì)合金球(布氏硬度450650)，HBW。表示方法：150HBSl0/3000/30；500HBW5/750 。2、 洛氏硬度（HR）1、 測定方法及原理 壓頭有=120°的金剛石圓錐體(HRA、HRC)；淬火鋼

12、球或硬質(zhì)合金球(HRB)。 預加10kgf壓力，再加主壓力，然后卸載。以壓頭留下的壓痕深度表示材料的硬度值。規(guī)定每0.002mm為一個洛氏硬度單位HRB淬火鋼球，中等載荷，測輕金屬，未淬火鋼HRC金剛石圓錐，大載荷，測較硬，淬硬鋼制品HRA金剛石圓錐，小載荷，測硬、薄試件表示方法：60HRC；70HR30N。三、維氏硬度1、原理及種類 壓頭為=136o的金剛石四棱錐體。試驗原理與布氏硬度相同。宏觀維氏硬度：F=49.03980.7N。顯微維氏硬度：F=0.098N1.961N。通過測量對角線長度d計算出HV表示方法：640HV30。四、努氏硬度五肖氏硬度和里氏硬度5. 課后作業(yè)P55頁的8題。

13、（選用硬度試驗）（1） 滲碳層的硬度分布：顯微維氏或努氏硬度試驗-試驗力小，顯微放大裝置使檢測精度更高（3） 灰鑄鐵：布氏硬度-灰鑄鐵含有粗大晶粒和組成相，布氏硬度不受個別組成相和微小不均勻性影響（4） 鑒別鋼中的隱晶馬氏體與殘余奧氏體：顯微維氏硬度-試驗力小，顯微放大裝置使檢測精度更高，可測定合金中具體相硬度（6）龍門刨床導軌;肖氏硬度或里氏硬度-手提式裝置，使用方便，可在現(xiàn)場測量大型工件第三章 金屬在沖擊載荷下的力學性能1. 沖擊韌性；沖擊韌性指的是材料在沖擊載荷作用下，吸收塑性變形功和斷裂功的大小。常用標準試樣的沖擊吸收功Ak來表示。2. 低溫脆性、韌脆轉(zhuǎn)變溫度及其確定方法、韌性溫度儲備

14、；一低溫脆性;金屬或合金，當溫度低于某一溫度tk時，Ak明顯，轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)，該現(xiàn)象稱為低溫脆性(冷脆)。多為bcc、hcp結(jié)構(gòu)。韌脆轉(zhuǎn)變溫度tk：沖擊韌性顯著下降的溫度，是衡量材料冷脆轉(zhuǎn)化傾向的重要指標。二、韌脆轉(zhuǎn)變溫度的確定1、按能量定義tk(1) 以低階能定義tk，NDT (nil ductility temperature)無塑性或零塑性轉(zhuǎn)變溫度。低于NDT，斷口由100%結(jié)晶區(qū)組成。(2) 以高階能定義tk，F(xiàn)TP(fracture transition plastic)高于FTP ，斷口由100%纖維區(qū)組成。(3) 以低階能和高階能平均值來定義tk：FTE (fracture tr

15、ansition elastic)2、按斷口形貌定義tk的方法沖擊試樣斷口一般也存在三個區(qū)：纖維區(qū)、放射區(qū)、剪切唇。注 ：50% FATT （P61）三 機件的最低使用溫度必須高于tk，兩者之差越大越安全。 t0-tk稱為韌性溫度儲備。通常tk為負值，t0應(yīng)高于tk，所以為正值。一般取4060。3. 產(chǎn)生低溫脆性的物理本質(zhì)和機理；物理本質(zhì)：材料的屈服強度隨溫度降低急劇增加，而材料的解理斷裂強度卻隨溫度的變化很小，兩者相交于tk。當t>tk時，c>s，隨外力，先屈服，后斷裂韌性斷裂。當t<tk時，c<s，外加應(yīng)力先達到c，(屈服的同時發(fā)生斷裂)為脆性斷裂。機理：派納力（P

16、14）遲屈服（P60）柯氏氣團：位錯運動受阻4. 影響韌脆轉(zhuǎn)變溫度的因素。一、晶體結(jié)構(gòu)的影響 1、bcc、hcp金屬及合金存在低溫脆性。 2、fcc金屬及合金在常規(guī)使用溫度下一般不存在低溫脆性。 3、普通中、低強度鋼的基體為bcc的F，所以均具有明顯的低溫脆性。 二、化學成分 (1) 間隙原子，使韌性降低，提高其韌脆轉(zhuǎn)變溫度。 (2) 鋼中的置換原子，一般提高韌脆轉(zhuǎn)變溫度，降低韌性。但Ni和Mn例外。 (3) 雜質(zhì)元素S、P、As、Sn、Sb 使韌性，提高韌脆轉(zhuǎn)變溫度。3、 顯微組織的影響1、晶粒大小的影響 晶粒尺寸，亞晶尺寸，胞狀結(jié)構(gòu)尺寸，使Ak，ak，tk。 細化晶粒提高韌性的原因： (1

17、) 晶界是裂紋擴展的阻力。d，阻力，脆性。 (2) d，位錯塞積群長度，應(yīng)力集中，不易產(chǎn)生解理裂紋，脆性。 (3) d，晶粒中心與邊緣變形的不均勻性，不易產(chǎn)生裂紋，脆性。 (4) 晶界總面積增加，雜質(zhì)濃度減少，避免產(chǎn)生沿晶脆斷。2、金相組織的影響 (1) 單相的Ak高于復相合金。 特殊：高碳回火馬氏體中分布少量殘余奧氏體沖擊性能較高，韌脆轉(zhuǎn)變溫度低。 (2) 第二相越細小，均勻分布，Ak，韌脆轉(zhuǎn)變溫度低。 (3) 球狀第二相Ak>片狀或網(wǎng)狀第二相的Ak。 (4) 第二相與基體性能越接近，Ak，韌脆轉(zhuǎn)變溫度低。3、內(nèi)部缺陷的影響 內(nèi)部缺陷使Ak。4、表面狀態(tài)的影響 同一材料，Akv <

18、;Aku<光滑試樣的Ak4、 強度等級的影響1、中、低強度鋼冷脆轉(zhuǎn)變明顯。2、高強度鋼沒有明顯的冷脆轉(zhuǎn)變：其本身Ak就較低。第四章 金屬的斷裂韌度1. 低應(yīng)力脆斷；在低于屈服應(yīng)力以下發(fā)生的脆性斷裂2. 裂紋的擴展形式；1、張開型(I型)2、滑開型(II型)3、撕開型(III型)裂紋的擴展常常是組合形式，I型裂紋最危險。3. 應(yīng)力場強度因子K定義及其表達式；應(yīng)力場強度因子KI：對于給定材料，裂紋尖端附近確定點P(r，)，KI決定了裂紋尖端應(yīng)力場的大小或強弱程度，稱為應(yīng)力場強度因子。 應(yīng)力場強度因子通式（1）無限大板穿透裂紋裂紋形狀參數(shù)：應(yīng)力場強度因子：（2）無限大物體表面半橢圓裂紋裂紋形狀

19、系數(shù)：應(yīng)力場強度因子：4. 材料的斷裂韌度， 斷裂K判據(jù)，斷裂G判據(jù)；斷裂韌度：臨界或失穩(wěn)狀態(tài)下的應(yīng)力場強度因子的大小。表示在平面應(yīng)力或平面應(yīng)變條件下材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴展的能力。(三) 斷裂韌度Kc和斷裂K判據(jù) 1、斷裂韌度KIc 臨界裂紋尺寸斷裂應(yīng)力 2、Kc與K之間的區(qū)別 (1) KIc是材料的力學性能指標之一，反映了材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴展即抵抗脆性斷裂的能力。它決定于材料的成分、組織結(jié)構(gòu)等內(nèi)在因素，而與外加應(yīng)力及試樣尺寸等外在因素無關(guān)。(2) KIc是KI的臨界值，與KI有相同的量綱，但KIc與KI的意義截然不同。KI描述裂紋前端內(nèi)應(yīng)力場強弱的力學參量，決定于外加應(yīng)力、試樣尺寸和裂紋類型，

20、而與材料無關(guān)。3·斷裂判據(jù)KI < KIC 有裂紋，但不會擴展（破損安全）KI = KIC 臨界狀態(tài)KI > KIC 發(fā)生裂紋擴展，直至斷裂 根據(jù)KI和KIC的相對大小，斷裂K判據(jù)，平面應(yīng)變最危險，常用KIC4、脆性斷裂K判據(jù) 設(shè)：裂紋長2a(或a)，外加引起裂紋前端應(yīng)力場，而抵抗失穩(wěn)擴展的能力為KIc。 脆性斷裂判據(jù)：應(yīng)力場強度因子KIKIc。如果KI < KIc：即使有裂紋也不會斷裂，稱為破損安全。5斷裂的能量G判據(jù)裂紋失穩(wěn)擴展的條件： GIGIc 平面應(yīng)變條件下 GIGc 平面應(yīng)力條件下5. K和KIC ，GIC與KIC的關(guān)系；上GIc與KIc的關(guān)系 設(shè)無限寬

21、板上有2a長的中心穿透裂紋，受遠處均勻正應(yīng)力的作用。 由 KI 和 GI 的關(guān)系式 得到 6. K的修正條件，考慮應(yīng)力松弛時塑性區(qū)寬度（平面應(yīng)力，平面應(yīng)變），修正后K計算公式； 7. 斷裂韌度測試時試樣的制備（滿足條件）；保證：平面應(yīng)變、小范圍屈服8. 張開位移（COD），斷裂判據(jù)；1、COD的概念設(shè)：一無限大板中有I型穿透裂紋，在平均應(yīng)力下，裂紋兩端出現(xiàn)塑性區(qū)，其尖端因塑性鈍化，在不增加裂紋長度2a的情況下，將沿方向產(chǎn)生張開位移，這個稱COD 。2、斷裂韌度c及斷裂判據(jù) 在平均應(yīng)力下，當裂紋尖端張開達到臨界值c時，裂紋就開始擴展(開裂點)，且對于一定材料和厚度的板材，c為定值，所以可將看作是

22、一種推動裂紋擴展的動力。 c稱為材料的斷裂韌度，表示材料抵抗裂紋開始擴展的能力，也是裂紋開始擴展的斷裂判據(jù)，而不是裂紋失穩(wěn)擴展的判據(jù)。9. 平面應(yīng)力和平面應(yīng)變；10. 有關(guān)斷裂韌度的計算。例1：有一大型薄板構(gòu)件，承受工作應(yīng)力為400MN/m2，板的中心有一長為3mm的裂紋，裂紋面垂直于工作應(yīng)力，鋼材的s500 MN/m2，試確定：裂紋尖端的應(yīng)力場強度因子KI及裂紋尖端的塑性區(qū)尺寸R 。解題步驟：(1) 判斷是否需修正：/ s0.7時需修正。(2) 判斷裂紋類型以及應(yīng)力狀態(tài)。(3) 確定計算公式平面應(yīng)力、平面應(yīng)變下的KI表達式； -平面應(yīng)力、平面應(yīng)變下塑性區(qū)的寬度公式。解題：/s 400/500

23、=0.8 0.7需修正。薄板，為平面應(yīng)力狀態(tài)。例2：某合金鋼調(diào)質(zhì)后的性能0.21500MPa, KIc=100MN/m3/2，設(shè)此種材料厚板中存在垂直于外界應(yīng)力的裂紋，所受應(yīng)力1000MPa， 問此時的臨界裂紋長度是多少？解：因為/ s 1000/1500=0.67 <0.7，不需修正，厚板，為平面應(yīng)變狀態(tài)。臨界裂紋長度為2ac= 6.36mm第五章 金屬的疲勞1. 疲勞：金屬機件或構(gòu)件在變動載荷和應(yīng)變長期作用下，因累積損傷而引起的斷裂現(xiàn)象。2. 疲勞斷裂的特點，疲勞斷口的宏觀（貝紋線）與微觀特征（存在疲勞條帶）；1疲勞斷裂特點(1) 低應(yīng)力、延時、有壽命的斷裂。(2) 脆性斷裂 (3)

24、 疲勞對缺陷十分敏感2疲勞宏觀斷口的宏觀特征（1） 、疲勞源：裂紋的萌生地。一般在表面，也可在內(nèi)部。光亮度最大。表面產(chǎn)生加工硬化（2） 、疲勞區(qū)(貝紋區(qū))：斷面比較光滑，并分布有貝紋線。貝紋線指疲勞裂紋擴展過程中留下的一條條以裂紋源為中心的同心弧線。（3） 、瞬斷區(qū)：一般在疲勞源的對側(cè)，脆性材料為結(jié)晶狀斷口；韌性材料有放射狀紋理；邊緣為剪切唇。3微觀斷口特征：具有略呈彎曲并相互平行的溝槽花樣，稱為疲勞條帶。3. 疲勞曲線（S-N曲線），疲勞極限-1；疲勞曲線是所加應(yīng)力max(或應(yīng)力幅a)與斷裂周次N的關(guān)系曲線，即S-N曲線。P98看材料能經(jīng)受無限次應(yīng)力循環(huán)而不發(fā)生疲勞斷裂的最大應(yīng)力，稱疲勞極限

25、，也稱疲勞強度4. 過載損傷，過載損傷界，過載持久值，過載損傷區(qū)；過載損傷：在高于疲勞極限的應(yīng)力水平下運轉(zhuǎn)一定周次后，其疲勞極限或疲勞壽命減小，稱為過載損傷。過載持久值：金屬材料在高于疲勞極限的應(yīng)力下運行時，發(fā)生疲勞斷裂的應(yīng)力循環(huán)周次，稱為材料的過載持久值，單位：周次。金屬材料抵抗疲勞過載的能力，用過載損傷界或過載損傷區(qū)表示。不同過載應(yīng)力水平和相應(yīng)的開始降低疲勞壽命的應(yīng)力循環(huán)周次，這些點的連線-過載損傷界在過載應(yīng)力作用下，經(jīng)歷一定的循環(huán)周次發(fā)生斷裂，這些點連線-過載持久值線過載損傷區(qū)：過載損傷界與過載持久值線間的影線區(qū)。5. 疲勞缺口敏感度及其代表的意義；金屬材料在交變載荷作用下的缺口敏感性，

26、稱疲勞缺口敏感度。6. 疲勞裂紋擴展門檻值Kth，Kth和-1區(qū)別；1.疲勞裂紋擴展門檻值Kth（P105）(1) 定義：疲勞裂紋不擴展的應(yīng)力強度因子范圍K的臨界值稱為疲勞裂紋擴展門檻值。(2) 意義：表示材料阻止疲勞裂紋開始擴展的性能，是材料的力學性能指標，單位與K相同。2.Kth與-1的異同Kth與-1都是表示無限壽命的疲勞性能，都受材料成分和組織、載荷條件及環(huán)境因素等影響；-1：光滑試樣的無限壽命疲勞強度，用于傳統(tǒng)的疲勞強度設(shè)計；Kth ：裂紋試樣的無限壽命疲勞性能，適于裂紋體的設(shè)計。7. 材料的疲勞過程，疲勞裂紋的形成機理、阻止其產(chǎn)生的措施；1.疲勞過程：裂紋萌生、亞穩(wěn)擴展、失穩(wěn)擴展、

27、斷裂。2機理：主要方式有表面滑移帶開裂；第二相、夾雜物或其界面開裂；晶界或亞晶界開裂P111-1138. 疲勞裂紋的擴展過程，擴展第二階段的斷口特征，貝紋線和疲勞條帶的區(qū)別；1、疲勞裂紋擴展第一階段 沿主滑移系（與主應(yīng)力成45°），以純剪切方式向內(nèi)擴展；擴展距離僅為23個晶粒范圍。2、疲勞裂紋擴展第二階段由于晶粒位向的不同和晶界的阻礙，裂紋方向轉(zhuǎn)向與外力軸垂直，進入第二階段疲勞裂紋亞穩(wěn)擴展的主要部分。斷口特征：具有略呈彎曲并相互平行的溝槽花樣，稱為疲勞條帶。 3貝紋線和疲勞條帶的區(qū)別(1) 疲勞條帶是電子顯微鏡觀察到的疲勞斷口微觀特征，一次應(yīng)力循環(huán)產(chǎn)生一條疲勞條帶；貝紋線是疲勞斷口宏

28、觀特征，由啟動、停歇、偶然過載等大的載荷變動引起；(2) 相鄰貝紋線間可能有成千上萬條疲勞條帶；(3)循環(huán)應(yīng)力下疲勞條帶是相互平行、等間距的；貝紋線在疲勞源附近較密，偏離疲勞源時則較稀疏；判斷裂紋擴展方向通常利用貝紋線；9. 疲勞的分類（P96低周、高周、熱疲勞、熱機械疲勞）1、分類：根據(jù)斷裂周次高低(1) 高周疲勞(斷裂周次Nf >105) 斷裂應(yīng)力水平較低，<s，也稱低應(yīng)力疲勞，即通常所說的疲勞機械疲勞； 高周疲勞定義：材料在低于屈服極限的交變應(yīng)力作用下，超過105循環(huán)周次而產(chǎn)生的疲勞斷裂。(2) 低周疲勞(Nf102105) 斷裂應(yīng)力水平較高，s，也稱高應(yīng)力疲勞或應(yīng)變疲勞。

29、低周疲勞定義：材料在接近或超過屈服極限的交變應(yīng)力作用下，由于塑性應(yīng)變反復循環(huán)，于超過102-105循環(huán)周次而產(chǎn)生的疲勞斷裂。熱（應(yīng)力）疲勞：由周期變化的熱應(yīng)力火熱應(yīng)變引起的材料破壞熱機械疲勞：熱引力與機械應(yīng)力疊加引起的疲勞10. 影響疲勞強度的因素；一、表面狀態(tài)的影響1、應(yīng)力集中 缺口導致應(yīng)力集中，高于平均應(yīng)力，微裂紋產(chǎn)生，-1。2、表面狀態(tài) 表面粗糙程度增加、劃痕、表面氧化、脫碳等缺陷，均使-1。二、表面層殘余應(yīng)力及表面強化的影響(1) 表面殘余拉應(yīng)力導致疲勞強度降低。(2) 表面殘余壓應(yīng)力可以提高疲勞強度。(3) 表面強化處理可在表面產(chǎn)生有利的殘余壓應(yīng)力，并能提高表面的強度和硬度，可提高疲

30、勞強度。11. 高周疲勞、低周疲勞定義，低周疲勞的特點（P120）；疲勞壽命為102-105次的疲勞斷裂，稱為低周疲勞。低周疲勞的特點(1) 局部產(chǎn)生宏觀變形，應(yīng)力與應(yīng)變之間呈非線性；(2) 裂紋成核期短，有多個裂紋源；(3) 斷口呈韌窩狀、輪胎花樣狀；(4) 疲勞壽命取決于塑性應(yīng)變幅。塑性應(yīng)變占主要地位。12. 循環(huán)軟化，循環(huán)硬化，過渡壽命。循環(huán)硬化與循環(huán)軟化：恒應(yīng)變幅(塑性應(yīng)變幅或總應(yīng)變幅)循環(huán)加載過程中，材料的形變抗力不斷增加，則稱為循環(huán)硬化；反之為循環(huán)軟化。過渡壽命（P122）第六章 金屬的應(yīng)力腐蝕和氫脆斷裂1. 應(yīng)力腐蝕斷裂定義及其產(chǎn)生條件；1、應(yīng)力腐蝕的含義 在拉應(yīng)力和特定的化學介

31、質(zhì)共同作用下，經(jīng)過一段時間后所產(chǎn)生的低應(yīng)力脆性斷裂現(xiàn)象。2. 產(chǎn)生條件應(yīng)力：拉應(yīng)力（不大），工作應(yīng)力+殘余應(yīng)力化學介質(zhì)：特定的化學介質(zhì)，弱腐蝕性金屬材料：合金，有敏感成分2. 應(yīng)力腐蝕斷口特征；宏觀：有亞穩(wěn)擴展區(qū)，最后瞬斷區(qū)(與疲勞裂紋相似)；斷口呈黑色或灰色，呈枯樹枝狀。微觀：“泥狀花樣”腐蝕產(chǎn)物；腐蝕坑；沿晶斷裂和穿晶斷裂。3. 應(yīng)力腐蝕應(yīng)力場強度因子（P131應(yīng)力腐蝕門檻值KISCC ）；應(yīng)力腐蝕門檻值KIscc ：將不發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂的最大應(yīng)力場強度因子，稱為應(yīng)力腐蝕臨界應(yīng)力場強度因子 斷裂判據(jù)：KI初 KISCC4. 防止應(yīng)力腐蝕的措施；1合理選擇金屬材料2減少或消除機件中的殘余拉應(yīng)

32、力3改善化學介質(zhì)4改善化學介質(zhì)5. 氫脆類型及特征；氫致延滯斷裂；一、氫脆類型及其特征氫蝕，白點(發(fā)裂)， 氫化物致脆， 氫致延滯斷裂（1）氫蝕高壓氣體（CH4）晶界結(jié)合力減弱而導致金屬脆化。形成位置：機件與高溫、高壓氫氣相接觸的部位。碳鋼， 300 500斷口特征 宏觀：氧化色，顆粒狀 微觀：晶界明顯加寬，沿晶斷裂(2) 白點（發(fā)裂）聚集在缺陷處的H2發(fā)生急劇膨脹，內(nèi)壓力很大足以將金屬局部撕裂，形成微裂紋，微裂紋的斷面呈圓形或橢圓形，顏色為銀白色。（3） 氫化物致脆IVB或VB族金屬(Ti、Zr、V、Ni和Nb）與氫極易形成氫化物，使金屬脆化。對溫度及缺口尖銳敏感，界面是裂紋源，斷口可見氫化

33、物，氫化物形狀與分布（4） 氫致延滯斷裂（HIC）定義：由于氫的作用而產(chǎn)生的延滯斷裂現(xiàn)象高強度鋼或鈦合金，固溶態(tài)氫，s，經(jīng)過孕育期，三向拉應(yīng)力區(qū)形成裂紋，逐步擴展脆性斷裂 特點(1) 只在一定溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)。(2) 提高應(yīng)變速率，材料對氫脆的敏感性降低。(3) 可顯著降低和。(4) 高強度鋼的HIC具有可逆性。6. 應(yīng)力腐蝕與氫致延滯斷裂的關(guān)系。（P136）第七章 金屬磨損和接觸疲勞1. 磨損定義、類型 ，耐磨性的指標 （P140）；磨損：是在摩擦作用下物體相對運動時，表面逐漸分離出磨屑從而不斷損傷的現(xiàn)象。類型：粘著磨損 磨粒磨損 沖蝕磨損 疲勞磨損 微動磨損 腐蝕磨損耐磨性是材料抵抗磨損的性

34、能。通常用磨損量來表示材料的耐磨性，磨損量越小，耐磨性越高1、磨損量 (1) 線磨損：試樣摩擦表面法線方向的尺寸減小。 (2) 體積磨損：試樣體積減小。 (3) 質(zhì)量磨損：試樣的質(zhì)量損失。 (4) 比磨損量：磨損量(摩擦距離·壓力) 。2、 耐磨性：1磨損量。 3、相對耐磨性4、磨損系數(shù)：1/。 2. 機件的磨損過程：跑合階段、穩(wěn)定磨損階段、劇烈磨損階段 ；3. 粘著磨損及其特征；1、定義：相接觸的兩種材料由于表面某些接觸點局部正壓力超過該處的屈服強度以致發(fā)生粘合并拽開而產(chǎn)生的一種表面損傷磨損。2.重要特征：轉(zhuǎn)移膜、化學成分變化判斷粘著磨損的主要特征；機件表面有大小不等的結(jié)疤4. 材

35、料磨損的控制和防磨措施；5. 磨粒磨損及其主要特征；1、定義：當摩擦副一方表面存在堅硬的細微凸起，或在接觸面之間存在著硬粒子時所產(chǎn)生的一種磨損。前者稱兩體磨粒磨損，后者稱三體磨粒磨損。微觀斷裂。2.磨粒磨損的特征：明顯犁皺形成的溝槽，剪切、犁皺或切削， 韌性材料，連續(xù)屑；脆性材料，斷屑6. 接觸疲勞定義，分類。1、定義：接觸材料作滾動或滾動加滑動摩擦時，工件表面在交變接觸壓應(yīng)力長期作用后所引起的一種局部區(qū)域發(fā)生小片(塊)狀剝落的表面疲勞損傷現(xiàn)象，稱接觸疲勞(表面疲勞磨損、疲勞磨損)2、接觸疲勞破壞的分類：麻點剝落(點蝕)，淺層剝落，深層剝落(表面壓碎） 第八章 金屬高溫力學性能1. 蠕變，等強

36、溫度，應(yīng)力松弛，約比溫度； 蠕變：金屬在長時間的恒溫、恒載荷作用下緩慢地產(chǎn)生塑性變形的現(xiàn)象，稱為蠕變。 等強溫度:晶粒與晶界兩者強度相等的溫度 T<TE時，穿晶斷裂，T>TE時，沿晶斷裂 (1) 當約比溫度> 0.5時高溫狀態(tài)。 (2) 當約比溫度< 0.5時低溫狀態(tài)應(yīng)力松弛：規(guī)定溫度和初始應(yīng)力條件下，金屬材料中的應(yīng)力隨著時間的延長自行減低的現(xiàn)象，2. 蠕變變形機理及蠕變斷裂機理，斷口特征；1、 蠕變變形機理（1）位錯滑移蠕變：常溫下，位錯運動與增殖產(chǎn)生塑性變形位錯運動受阻變形停止。高溫下，借助熱激活能和空位擴散克服某些短程障礙， 位錯持續(xù)運動從而變形繼續(xù)。高溫下的熱激活過程主要是刃型位錯