材料拉伸實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)一：光滑靜態(tài)拉伸試驗(yàn)金屬材料的拉伸試驗(yàn)是人們應(yīng)用最廣泛的測(cè)定其力學(xué)性能的方法。試驗(yàn)時(shí)取一定的標(biāo)準(zhǔn)試樣，在溫度、環(huán)境介質(zhì)、加載速度均為確定條件下將載荷施加于試樣兩端，使試樣在軸向拉應(yīng)力作用下產(chǎn)生彈性變形、塑性變形、直至斷裂。通過(guò)測(cè)定載荷和試樣尺寸變化可以求出材料的力學(xué)性能指標(biāo)。一、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析與處理附表 光滑試樣拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)表試樣編號(hào)數(shù) 據(jù)1鑄鐵光滑2鋼光滑拉 伸 前L0/mm49.7549.20d0/mm9.91510.040A0/mm277.21879.169拉 斷 后Pp/KN6.47526.35Pe/KN6.47526.35Ps/KN22.109722.5489Pb/KN22.353

2、35.424LK/ mm49.6167.67LK/ mm-0.1418.47dK/ mm9.845.75AK/ mm276.04725.967整 理 后E/MPa1.4241051.896105p/ MPa83.85419332.8125e/ MPa83.85419332.8125s/ MPa286.32815284.82b/ MPa289.47626447.455s / b0.9890.6365-0.281%37.541%1.527%67.200%SeK/ MPa874.38n0.2721Sb290.6534535.09796eB0.004060.17887eB-0.00406-0.1788

3、71.1光滑鋼計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)圖11 鋼光滑拉伸試驗(yàn)應(yīng)力應(yīng)變曲線圖12 鋼光滑拉伸試驗(yàn)均勻塑性變形階段lgSlge的線性擬合2010-4-5 15:43Linear Regression for A0709032_lgS:Y = A + B * XParameterValueError-A2.94170.00425B0.27210.00386-RSDNP-0.993210.00788700.0001經(jīng)計(jì)算得：K=10A=102.9417=874.38MPan=B=0.2721坐標(biāo)紙數(shù)據(jù)圖13 鋼光滑拉伸試驗(yàn)載荷位移曲線圖14 鋼光滑拉伸試驗(yàn)應(yīng)力應(yīng)變曲線圖15 鋼光滑拉伸試驗(yàn)均勻塑性變形階段lgSlg

4、e的線性擬合2010-4-6 20:24Linear Regression for Data1_lgs:Y = A + B * XParameterValueError-A3.190160.05524B0.65780.06625-RSDNP-0.957260.02645110，B點(diǎn)以后，dF0。B點(diǎn)是最大力點(diǎn)，也是局部塑性變形開(kāi)始點(diǎn)，因此頸縮形成點(diǎn)對(duì)應(yīng)于工程應(yīng)力應(yīng)變曲線上的最大載荷點(diǎn)，因此dF=0。依據(jù)這一關(guān)系可以導(dǎo)出該點(diǎn)應(yīng)力、應(yīng)變與應(yīng)變硬化指數(shù)n和系數(shù)k的關(guān)系。按照式表示的真應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，載荷F可表示為真應(yīng)力e與瞬時(shí)截面積A的函數(shù)，即（1-1）對(duì)上式全微分，得（1-2）根據(jù)真應(yīng)變的定義，（1

5、-3）代入式（1-2），得n=e 因此在F=Fb時(shí)，n=eB 。5、根據(jù)課堂所學(xué)內(nèi)容分析鋼和鑄鐵宏觀斷口的區(qū)別。答：鋼在室溫下的靜拉伸斷裂具有典型的韌性斷裂特征。韌性斷裂是材料斷裂前及斷裂過(guò)程中產(chǎn)生明顯宏觀塑性變形的斷裂過(guò)程。韌性斷裂時(shí)一般裂紋擴(kuò)展過(guò)程較慢，而且要消耗大量塑性變形能。韌性斷裂的裂紋面一般平行于最大切應(yīng)力并與主應(yīng)力成45，用肉眼或放大鏡觀察時(shí)，斷口呈纖維狀，灰暗色。纖維狀是塑性變形過(guò)程中微裂紋不斷擴(kuò)展和相互連接造成的，而灰暗色則是纖維斷口表面對(duì)光反射能力很弱所致。鋼的宏觀斷口呈杯錐形，由纖維區(qū)、放射區(qū)和剪切唇三個(gè)區(qū)域組成，纖維區(qū)位于試樣中心位置，該區(qū)顏色灰暗，表面有較大起伏，如山

6、脊?fàn)睿环瓷鋮^(qū)表面較光亮平坦，有較細(xì)的放射性條紋；剪切唇區(qū)表面粗糙發(fā)深灰色。有頸縮。而鑄鐵在室溫下的靜拉伸斷裂具有典型的脆性斷裂特征。脆性斷裂是材料斷裂前基本上不產(chǎn)生明顯的宏觀塑性變形，沒(méi)有明顯預(yù)兆，往往表現(xiàn)為突然發(fā)生的快速斷裂過(guò)程，因而具有很大的危險(xiǎn)性。鑄鐵斷裂的宏觀斷口一般與正應(yīng)力垂直，宏觀上比較齊平光亮，呈現(xiàn)放射狀或結(jié)晶狀。無(wú)頸縮。三、思考題1、為什么要測(cè)定規(guī)定非比例伸長(zhǎng)應(yīng)力？答：比例極限p和彈性極限e只是一個(gè)理論上的物理定義，因?yàn)閷?duì)于實(shí)際使用的工程材料，用普通的測(cè)試方法很難測(cè)出準(zhǔn)確而唯一的比例極限和彈性極限數(shù)值。因此，為了便于實(shí)際測(cè)量和應(yīng)用，應(yīng)以發(fā)生非比例伸長(zhǎng)值作為定義，因此從這個(gè)意義上

7、來(lái)說(shuō)，比例極限和彈性極限已經(jīng)沒(méi)有質(zhì)的區(qū)別，只是非比例伸長(zhǎng)率大小不同而已，都表征材料對(duì)微量塑形變形的抗力；另外，對(duì)于許多具有連續(xù)屈服特征的金屬材料，在拉伸實(shí)驗(yàn)使看不到明顯的屈服現(xiàn)象，因此通過(guò)測(cè)定規(guī)定非比例伸長(zhǎng)應(yīng)力來(lái)表征材料對(duì)微量塑性變形的抗力。2、由試驗(yàn)時(shí)發(fā)生的現(xiàn)象和試驗(yàn)結(jié)果比較低碳鋼和鑄鐵的力學(xué)性能有什么不同？答：低碳鋼在拉伸試驗(yàn)中具有四個(gè)階段：（1）彈性階段：在此階段試樣的變形是彈性的，如果在這一階段終止拉伸并卸載，試樣仍恢復(fù)到原先的尺寸，試驗(yàn)曲線將沿著拉伸曲線回到初始點(diǎn)，表明試樣沒(méi)有任何殘余變形。習(xí)慣上認(rèn)為材料在彈性范圍內(nèi)服從虎克定律，其應(yīng)力、應(yīng)變?yōu)檎汝P(guān)系，即（2）不均勻屈服塑性變形：在

8、超過(guò)彈性階段后出現(xiàn)明顯的屈服過(guò)程，即曲線沿一水平段上下波動(dòng)，即應(yīng)力增加很少，變形快速增加。這表明材料在此載荷作用下，宏觀上表現(xiàn)為暫時(shí)喪失抵抗繼續(xù)變形的能力，微觀上表現(xiàn)為材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生急劇變化。（3）均勻塑性變形：不均勻屈服塑性變形結(jié)束后，曲線又出現(xiàn)上升現(xiàn)象，說(shuō)明材料恢復(fù)了對(duì)繼續(xù)變形的抵抗能力，材料若要繼續(xù)變形必須施加足夠的載荷。如果在這一階段卸載，彈性變形將隨之消失，而塑性變形將永遠(yuǎn)保留。強(qiáng)化階段的卸載路徑與彈性階段平行。卸載后若重新加載，材料的彈性階段線將加長(zhǎng)、屈服強(qiáng)度明顯提高，塑性將降低。這種現(xiàn)象稱作應(yīng)變強(qiáng)化或冷作硬化。（4）不均勻集中塑性變形：應(yīng)力到達(dá)強(qiáng)度極限后，開(kāi)始在試樣最薄弱處出現(xiàn)

9、局部變形，從而導(dǎo)致試樣局部截面急劇頸縮，承載面積迅速減少，試樣承受的載荷很快下降，直至斷裂。斷裂時(shí)，試樣的彈性變形消失，塑性變形則遺留在斷裂的試樣上。而鑄鐵在拉伸過(guò)程中僅存在彈性階段，變形量很小，不出現(xiàn)緊縮現(xiàn)象。從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，我們可以看出低碳鋼的彈性模量、比利極限、彈性極限、抗拉強(qiáng)度、斷后伸長(zhǎng)率、斷面收縮率、最大載荷點(diǎn)的真應(yīng)變和真應(yīng)力都大于鑄鐵，而比強(qiáng)度、塑性極限要小于鑄鐵。因此，低碳鋼與鑄鐵相比具有較高的強(qiáng)度、塑性、彈性和韌性，而鑄鐵則具有較高的脆性。3、拉伸試驗(yàn)所確定的各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)有什么使用價(jià)值？答：（一）彈性變形的力學(xué)性能指標(biāo)（1）彈性模量E：在工程中彈性模數(shù)是表征材料對(duì)彈性變形的抗力

10、，即材料的剛度，其值越大，則在相同應(yīng)力下產(chǎn)生的彈性變形就越小。在機(jī)械零件或建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)為了保證不產(chǎn)生過(guò)大的彈性變形，都要考慮所選用材料的彈性模數(shù)。（2）比例極限p 和彈性極限e ：對(duì)于要求服役時(shí)其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系嚴(yán)格遵守線性關(guān)系的機(jī)件，如測(cè)力計(jì)彈簧，是依靠彈性變形的應(yīng)力正比于應(yīng)變的關(guān)系顯示載荷大小的，則應(yīng)以比利極限作為選擇材料的依據(jù)；對(duì)于服役條件不允許產(chǎn)生微量塑性變形的機(jī)件，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按彈性極限來(lái)選擇材料。（二）塑形變形的力學(xué)性能指標(biāo)（1）屈服強(qiáng)度s ：作為防止因材料過(guò)量塑性變形而導(dǎo)致機(jī)件失效的設(shè)計(jì)和選材依據(jù)；根據(jù)屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度之比（屈強(qiáng)比）的大小，衡量材料進(jìn)一步產(chǎn)生塑性變形的傾向，作為金屬材

11、料冷塑性變形加工和確定機(jī)件緩解應(yīng)力集中防止脆斷的參考依據(jù)。（2）應(yīng)變硬化指數(shù)n：它反映了材料抵抗繼續(xù)塑性變形的能力。材料的應(yīng)變硬化性能，在材料的加工和應(yīng)用中有十分明顯的實(shí)用價(jià)值。在加工方面，利用應(yīng)變硬化和塑性變形的合理配合，可使金屬進(jìn)行均勻的塑性變形，保證冷變形工藝順利實(shí)施。在材料的應(yīng)用方面，應(yīng)變硬化可使金屬機(jī)件具有一定的抗偶然過(guò)載能力，保證機(jī)件使用安全，應(yīng)變硬化也是強(qiáng)化金屬的重要手段，尤其對(duì)那些不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化的材料。（3）抗拉強(qiáng)度b：它標(biāo)志著材料在承受拉伸載荷時(shí)的實(shí)際承載能力，高分子和陶瓷材料的抗拉強(qiáng)度是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要依據(jù)；對(duì)于變形要求不高的金屬機(jī)件，有時(shí)為了減輕自重，也常用抗拉強(qiáng)度作為

12、設(shè)計(jì)依據(jù)。此外，由于抗拉強(qiáng)度易于測(cè)定，且重現(xiàn)性好，所以在材料的生產(chǎn)應(yīng)用和科學(xué)研究中被廣泛用作產(chǎn)品規(guī)格說(shuō)明和質(zhì)量控制指標(biāo)。（4）斷后伸長(zhǎng)率和斷面收縮率：對(duì)于金屬材料，用來(lái)評(píng)價(jià)材料塑性的好壞和評(píng)定材料冶金質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)樗苄允侵覆牧蠑嗔亚爱a(chǎn)生塑性變形的能力。材料具有一定的塑性，當(dāng)其偶然過(guò)載時(shí)，通過(guò)塑性變形和應(yīng)變硬化的配合可避免機(jī)件發(fā)生突然破壞；當(dāng)機(jī)件因存在臺(tái)階、勾槽、小孔而產(chǎn)生局部應(yīng)力集中時(shí)，通過(guò)材料的塑性變形可消減應(yīng)力高峰使之重新分布，從而保證機(jī)件正常運(yùn)行。材料具有一定的塑性還有利于塑性加工和修復(fù)工藝的順利進(jìn)行。如金屬材料具有較好的塑性才能通過(guò)軋制、擠壓等冷熱變形工序生產(chǎn)出合格產(chǎn)品。4、低碳

13、鋼屈服極限是怎樣發(fā)生的？主要是哪種應(yīng)力引起的？何以證明？答：當(dāng)?shù)吞间摰睦炝_(dá)到Fs后，材料開(kāi)始產(chǎn)生不均勻的塑性變形，力伸長(zhǎng)曲線上出現(xiàn)平臺(tái)或鋸齒，在此過(guò)程中，外力不增加（保持恒定）試樣仍然繼續(xù)伸長(zhǎng)；或外力增加到一定數(shù)值時(shí)突然下降，隨后，在外力不增加或上下波動(dòng)的情況下試樣可以繼續(xù)伸長(zhǎng)變形，這種現(xiàn)象稱為材料在拉伸實(shí)驗(yàn)時(shí)的屈服現(xiàn)象。屈服是材料由彈性變形向彈塑性變形過(guò)渡的明顯標(biāo)志。材料承受外力到達(dá)一定的程度時(shí)，其變形不再與外力呈正比而產(chǎn)生明顯塑性變形，產(chǎn)生屈服時(shí)的應(yīng)力稱為屈服極限。主要是切應(yīng)力引起的，切應(yīng)力是位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力，因此，某點(diǎn)的塑性變形主要決定該處切應(yīng)力成分如何，看切應(yīng)力與正應(yīng)力的比值。另外

14、，切應(yīng)力也決定了在位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的障礙前位錯(cuò)塞積的數(shù)目，因此切應(yīng)力對(duì)變形和斷裂的發(fā)生和發(fā)展都起作用。低碳鋼的斷口是斜斷，而鑄鐵則是正斷。其證明方法是將試樣拋光，若這時(shí)可以看到試件表面將出現(xiàn)與軸線大致成45角的條紋即滑移線，則可證明屈服極限主要由切應(yīng)力引起的。實(shí)驗(yàn)二：金屬材料缺口拉伸試驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析與處理附表 鋼缺口試樣拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)表 試樣編號(hào)數(shù) 據(jù)1鋼02鋼43鋼8拉 伸 前d0/mm101010A0/mm278.54078.54078.540d光滑0/mm13.0813.0413.097A光滑0/mm2134.3709133.5504134.7205dN邊/mm13.0913.0513.02d

15、N中/mm13.2413.08313.04拉 斷 后PpN/KN383936PsN/KN333836.8PbN/KN49.448.850.2LK/ mm51.951.7852.29LK邊/ mm12.7213.1312.22LK中/ mm51.9051.7852.29dK/ mm8.908.858.47d光滑K/ mm12.5812.2012.03dKN邊/ mm12.5812.2012.03dKN中/ mm12.7612.7212.67整 理 后pN/MPa483.8496.6458.4sN/ MPa420.17483.830468.55bN/ MPa628.98621.339639.16s

16、N / bN0.6680.7790.733qe1.40571.3891.428N5.638%5.437%5.915%N邊23.615%29.105%19.804%N中5.638%5.437%5.915%N20.79%21.678%28.259%N邊7.64%12.602%14.629%N中7.119%5.472%5.594%注：請(qǐng)同學(xué)們自己制作適當(dāng)?shù)谋砀駥⑺袛?shù)據(jù)整理好附表 鑄鐵缺口試樣拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)表 試樣編號(hào)數(shù) 據(jù)4鑄鐵05鑄鐵46鑄鐵8拉 伸 前d0/mm101010A0/mm278.54078.54078.540d光滑0/mm12.93012.958512.911A光滑0 /mm2131

17、.3067131.8862130.9211dN邊/ mm12.94412.958512.911dN中/ mm12.94612.988512.949拉 斷 后PpN/KN131.81.1PsN/ KN13.51.851.4PbN/ KN14.302.332LK/ mm49.3049.5749.91LK邊/ mm10.2910.3310.29LK中/ mm49.3048.5749.91dK/ mm9.849.769.58d光滑K/ mm12.99513.01512.97dKN邊/ mm12.93512.90112.77dKN中/ mm12.91312.96212.924整 理 后pN/MPa165

18、.522.914sN/ MPa171.923.5517.8bN/ MPa182.07329.66625.465sN / bN0.94450.7940.712qe0.6290.1020.088N0.224%0.691%0.747%N邊1.479%1.374%1.78%N中0.224%0.691%0.747%N3.175%4.743%8.224%N邊0.139%0.885%2.172%N中0.509%0.408%0.386%注：請(qǐng)同學(xué)們自己制作適當(dāng)?shù)谋砀駥⑺袛?shù)據(jù)整理好2.1對(duì)中拉伸（不偏斜，即偏斜角為0）計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)圖21 鋼缺口拉伸試樣光滑平行段應(yīng)力應(yīng)變曲線圖22 鋼缺口拉伸試驗(yàn)光滑平行段均勻塑

19、性變形階段lgSlge的線性擬合2010-4-9 21:08Linear Regression for a_lgS:Y = A + B * XParameterValueError-A3.062860.00905B0.364880.0059-RSDNP-0.99610.00464320.0001經(jīng)計(jì)算得：K=10A=103.06286=1155.740MPan=B=0.36488圖23 鑄鐵缺口拉伸試樣光滑平行段應(yīng)力應(yīng)變曲線坐標(biāo)紙數(shù)據(jù)圖24 鋼缺口拉伸試驗(yàn)載荷位移曲線圖25 鋼缺口拉伸試驗(yàn)（缺口截面）應(yīng)力位移曲線圖26 鋼缺口拉伸試驗(yàn)（缺口截面）應(yīng)力（平均）應(yīng)變曲線圖27 鑄鐵缺口拉伸試驗(yàn)載荷

20、位移曲線圖28 鑄鐵缺口拉伸試驗(yàn)（缺口截面）應(yīng)力位移曲線圖29 鑄鐵缺口拉伸試驗(yàn)（缺口截面）應(yīng)力（平均）應(yīng)變曲線2.2偏斜角為4偏斜拉伸圖210 鋼偏斜角為4缺口拉伸試驗(yàn)載荷位移曲線圖211 鋼偏斜角為4缺口拉伸試驗(yàn)（缺口截面）應(yīng)力位移曲線圖212鑄鐵偏斜角為4缺口拉伸試驗(yàn)載荷位移曲線圖213鑄鐵偏斜角為4缺口拉伸試驗(yàn)（缺口截面）應(yīng)力位移曲線2.3偏斜角為8偏斜拉伸圖214 鋼偏斜角為8缺口拉伸試驗(yàn)載荷位移曲線圖215 鋼偏斜角為8缺口拉伸試驗(yàn)（缺口截面）應(yīng)力位移曲線圖216 鑄鐵偏斜角為8缺口拉伸試驗(yàn)載荷位移曲線圖217 鑄鐵偏斜角為8缺口拉伸試驗(yàn)（缺口截面）應(yīng)力位移曲線圖218 鋼的sN、

21、bN曲線圖219鋼的s/b、qe曲線 圖220鑄鐵的sN、bN曲線圖221 鑄鐵的s/b、qe曲線 二、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論1、比較不同材料缺口試樣曲線的特點(diǎn)（記錄儀繪制的拉伸曲線）和sN/bN，及同種材料光滑與缺口試樣、對(duì)中拉伸缺口試樣光滑段（ 光滑=P/A光滑0）與試樣整體之曲線的區(qū)別，并加以解釋（具體方法、步驟請(qǐng)同學(xué)們留意老師的講解，同時(shí)參考本指導(dǎo)書的附錄一）。答：鋼材料缺口試樣曲線和鑄鐵材料缺口試樣曲線與光滑試樣類似，鋼材料缺口試樣在整個(gè)拉伸過(guò)程中的變形可分為彈性變形、屈服變形、均勻塑性變形及不均勻集中塑性變形4個(gè)階段，而鑄鐵缺口試樣在整個(gè)變形中沒(méi)有明顯的屈服和塑性變形階段；鑄鐵的sN/bN

22、的值要普遍大于鋼的，這是因?yàn)殇撌撬苄圆牧?，有塑性變形階段，有緩和應(yīng)力集中，阻止裂紋擴(kuò)展的作用，因此使得鋼的抗拉強(qiáng)度大于鑄鐵；另外，鑄鐵是脆性材料，其中含碳量較高，使位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)受阻，從而使屈服強(qiáng)度高于鋼。通過(guò)比較同種材料光滑與缺口試樣、對(duì)中拉伸缺口試樣光滑段（ 光滑=P/A光滑0）與試樣整體之曲線，我們可以看出在有缺口時(shí)，塑性材料的強(qiáng)度極限因塑性變形受約束而有一定程度的增加。對(duì)脆性材料或低塑性材料，缺口試樣拉伸常常是直接由彈性狀態(tài)過(guò)渡到斷裂，很難通過(guò)缺口前方的微量塑性變形使應(yīng)力重新分布。所以，脆性材料缺口試樣的強(qiáng)度比光滑試樣要低。2、用繪圖軟件（Origin5.0、Excel97或其它軟件）分別畫

23、出S N、b N、S N/bN、qe隨偏斜角度變化的曲線（S N、b N曲線繪在一張圖上；S N/bN、qe曲線繪在一張圖上；或繪制在一張圖上），然后比較不同材料的區(qū)別，并加以解釋。答：從理論上講，對(duì)于缺口鋼材料來(lái)說(shuō)，隨著缺口偏斜角度的增大，其屈服強(qiáng)度會(huì)有所升高，而抗拉強(qiáng)度會(huì)降低，因?yàn)殇摓樗苄圆牧?，“缺口效?yīng)”通常會(huì)使缺口造成應(yīng)力應(yīng)變集中；改變?nèi)笨谇胺降膽?yīng)力狀態(tài)，使應(yīng)力由原來(lái)的單向拉伸改為兩向或三向拉伸；出現(xiàn)所謂“缺口強(qiáng)化”現(xiàn)象，但在此次試驗(yàn)中，鋼的抗拉強(qiáng)度先降低后升高，而屈服極限先升高后降低，這可能是由于在拉伸過(guò)程中加載方式或是坐標(biāo)紙讀取數(shù)據(jù)時(shí)產(chǎn)生的誤差所造成。對(duì)于缺口鑄鐵試樣，隨著缺口偏斜

24、角度的增大，其屈服極限和抗拉極限都將降低，這是由于鑄鐵是脆性材料，沒(méi)有明顯的塑性變形，所以缺口和偏斜角度對(duì)其的影響不大。對(duì)于脆性材料即鑄鐵來(lái)說(shuō)，qe永遠(yuǎn)小于1，這表明缺口處尚未發(fā)生明顯塑性變形就已發(fā)生脆性斷裂，而對(duì)于缺口不太尖銳的塑性材料，拉伸時(shí)可能產(chǎn)生塑性變形，此時(shí)qe 總會(huì)大于13、比較同種材料不同偏斜角、不同材料相同偏斜角N、N邊、N中、N、N邊、N中的差異。答：對(duì)于鑄鐵來(lái)說(shuō)N、N中隨偏斜角角度的增大而增大，而N邊隨偏斜角度的增大先減小后增大，N、N邊隨偏斜角度的增大而增大，而N中隨偏斜角度的增大而降低。對(duì)于鋼來(lái)說(shuō)，N、N中隨偏斜角度的增大先降低后增大，N邊隨偏斜角度的增大先增大后降低，

25、N、N邊隨偏斜角度的增大而增大，N中隨偏斜角度的增大先降低后增大。對(duì)于同種材料，N邊、N變化明顯。對(duì)于不同材料，鋼的N、N邊、N中、N、N邊、N中的值均大于鑄鐵的值。4、比較同種材料，光滑與缺口、不同偏斜角度宏觀斷口的裂紋起源和擴(kuò)展方向及特征，并加以解釋。答：碳鋼頸縮時(shí)由于三向應(yīng)力的作用，在試樣中心首先產(chǎn)生許多顯微孔洞，繼而長(zhǎng)大和聚合，形成一中心裂紋。這中心裂紋沿著垂直于拉力軸的方向伸展，到試樣邊緣以大約和軸向成45的平面剪切斷開(kāi)，如更仔細(xì)的觀察裂紋中心，它是以鋸齒狀向前擴(kuò)展的。由于裂紋尖端的應(yīng)力集中使得塑性變形集中在裂紋尖端前的滑移帶上，滑移帶和拉伸軸成3040,在這個(gè)很薄的剪切帶內(nèi)變形十分強(qiáng)烈，導(dǎo)致帶內(nèi)形成許多顯微孔洞，孔洞的集合造成裂紋的擴(kuò)展，并把剪切帶撕成兩半。隨著試樣的承載面積的不斷減小，最后呈剪切斷裂，因此斷口呈杯錐狀。鑄鐵由于是脆性材料，斷裂形式為解理斷裂。斷面上有許多放射狀條紋，這些條紋匯聚于一中心，這個(gè)中心區(qū)域就是裂紋源。5、比較鋼和鑄鐵在同樣試驗(yàn)條件下宏觀斷口的區(qū)別，并作出合理的解釋。答：鋼和鑄鐵在同樣試驗(yàn)條件下宏觀斷口的區(qū)別和光滑試樣類似。三、思考題1、缺口敏感性指數(shù)qe=b N/b大小說(shuō)明了什么問(wèn)題？qe與材料性質(zhì)有何關(guān)系？答：（1）缺口敏感性指數(shù)qe越大，說(shuō)明b N 值越高，缺口附近發(fā)生塑性變形大，缺口敏