材料在外力作用下发生形状和尺寸的变化,称为形变。
材料承受外力作用、抵抗变形的能力及其破坏规律,称为材料的力学性能或机械性能。
材料在单位面积上所受的附加内力称为应力。
法向应力导致材料伸长或缩短,而剪切应力引起材料的切向畸变。
应变是用来表征材料在受力时内部各质点之间的相对位移。
对于各向同性材料,有三种基本类型的应变:拉伸应变ε,剪切应变γ和压缩应变Δ。
若材料受力前的面积为A0,则σ0=F/A0称为名义应力。
若材料受力后面积为A,则σT=F/A称为真实应力。
对于理想的弹性材料,在应力作用下会发生弹性形变,其应力与应变关系服从胡克(Hook)定律(σ=Eε)。
E是弹性模量,又称为弹性刚度。
弹性模量是材料发生单位应变时的应力,它表征材料抵抗形变能力(即刚度)的大小。
E越大,越不容易变形,表示材料刚度越大。
弹性模量是原子间结合强度的标志之一。
泊松比:在拉伸试验时,材料横向单位面积的减少与纵向单位长度的增加之比值。
材料在外应力去除后仍保持部分应变的特性称为塑性。
材料发生塑性形变而不发生断裂的能力称为延展性。
在足够大的剪切应力τ作用下或温度T较高时,材料中的晶体部分会沿着最易滑移的系统在晶粒内部发生位错滑移,宏观上表现为材料的塑性形变。
滑移和孪晶:晶体塑性形变两种基本形式。
位错蠕变理论:在低温下受到阻碍而难以发生运动的位错,在高温下由于热运动增大了原子的能量,使得位错能克服阻碍发生运动而导致材料的蠕变。
扩散蠕变理论:材料在高温下的蠕变现象与晶体中的扩散现象类似,蠕变过程是在应力作用下空位沿应力作用方向(或晶粒沿相反方向)扩散的一种形式。
晶界蠕变理论:多晶陶瓷材料由于存在大量晶界,当晶界位相差大时,可把晶界看成是非晶体,在温度较高时,晶界粘度迅速下降,应力使得晶界发生粘性流动而导致蠕变。
第一章证明题 显然,真应力总是大于工程应力,真应变总是小于工程应变。
缩颈的条件: 产生缩颈的载荷为 影响材料弹性模数的因素: 1、键合方式和原子结构:a 、以共价健、离子键、金属键结合的材料有较高的弹性模量。
b 、以分子键结合的材料,弹性模量较低。
()εσσσ+=∆+==⋅===10000000LLL L LA A A F A F S AL L A ()ε+====⎰⎰1ln ln 00l ll dl de e ll en endede A dA l dl de endeA dA de e F n dA A F e denKAe A dAKe A de KAne dA Ke dF KAe F Ke S SA F n nn n nn ==+--===+=⋅+=+⋅=+====-00001()()nnn b ne b b b bnb bn b b b b n n b b e n K e Kn e e A A A A e A A KnA Kn A S A F Kn Ke S b ⎪⎭⎫⎝⎛===========---σσσ00lnc、原子结构:a)非过渡金属(b)过渡族金属:原子半径较小,且d层电子引起较大的原子间结合力,弹性模数较高。
且当d层电子等于6时,E有最大值2、晶体结构:a、单晶体材料,由于在不同的方向上原子排列的密度不同,故呈各向异性。
b、多晶体材料,E为各晶粒的统计平均值,伪各向同性。
c、非晶态材料弹性模量各向同性。
3、化学成分:(引起原子间距或键合方式的变化)(1)纯金属主要取决于原子间的相互作用力。
(2)固溶体合金:主要取决于溶剂元素的性质和晶体结构,弹性模量变化不大(3)两相合金:与第二相的性质、数量、尺寸及分布状态有关。
(4)高分子:填料对E影响很大。
4.微观组织:金属:微观组织对弹性模量的影响较小晶粒大小对E无影响;陶瓷:工程陶瓷弹性模数与相的种类、粒度、分布、比例、气孔率等有关。
材料性能学复习(1)低碳钢拉伸曲线特点(p1)典型力——伸长曲线分析:OP:弹性变形,F∝△LPe:过量弹性变形Pe :偏离OPeC:屈服变形,不均匀塑性变形CB:均匀塑性变形Bk:不均匀集中塑性变形k:断裂(2)影响弹性模数的因素(p5)一)键合方式和原子半径二)晶体结构单晶体材料的弹性模数在不同的晶体学方向上各向异性,即沿原子排列最密的晶向上弹性模数较大多晶体和非晶体材料表现为各向同性。
三)化学成分固溶体合金中,溶解度较小时,E变化不大;两相合金中, E与合金成分、第二相性质、数量、大小及分布有关。
四)微观组织气孔率对陶瓷的E的影响:高分子聚合物的弹性模数可以通过添加增强性填料而提高复合材料:其弹性模数随增强相体积分数的增高而增大五)温度影响原子间距而使弹性模数变化六)加载条件和载荷持续时间对金属、陶瓷类材料的弹性模数几乎没有影响高分子聚合物材料的弹性模数一般随负荷时间的延长而逐渐下降。
(3)高分子材料的塑性变形机理(p15)结晶态高分子材料的塑性变形由薄晶转变为沿应力方向排列的微纤维束。
非晶态高分子材料变形有两种方式:在正应力作用下形成银纹或在切应力作用下无取向分子链局部转变为排列的纤维束。
4、金属材料的塑性变形机理(p14)单晶体塑性变形的主要方式:滑移和孪生滑移是金属晶体在切应力的作用下,沿滑移面和滑移方向进行的切变过程滑移面和滑移方向的组合成为滑移系;滑移系越多,金属的塑性越好;滑移还受到晶体结构和温度的影响;滑移的机制——位错运动;为使晶体中上下两部份相对移动,滑移是“最省力”的一种方式孪生:晶体一部分相对于另一部分的均匀切变。
滑移难以发生时才会出现孪生;孪生变形可以调整;滑移面的方向使新的滑移系动,间接对塑性变形有贡献。
多晶体金属材料塑性变形的特征(4)塑性变形的非同时性和非均匀性:材料表面优先与切应力取向最佳的滑移系优先(5)各晶粒塑性变形的相互制约与协调晶粒间塑性变形的相互制约晶粒间塑性变形的相互协调晶粒内不同滑移系滑移的相互协调5、几种常见的硬度测试方法及机理(p48)常用:布氏硬度法、洛氏硬度法和维氏硬度HBS:以淬火钢球为压头测出的硬度值,主要用于450HBS以下的灰铸铁、软钢和非铁合金HBW:以硬质合金球为压头测出的硬度值,可测试650HBW以下的淬火钢材(6)火钢球或硬质合金球D(mm) ②加载F(kgf);③压入;④定时;⑤卸载→圆形压痕;⑥测量圆形压痕d;⑧布氏硬度HB:⑦圆形压痕表面积(3)压痕几何相似原理(载荷F与压头直径D):①d= D sinφ/2HB=2F/[πD(D-√D2-d2)]→HB=F/D2·2/[π(1-√1-sin2φ)]②两个条件:一是φ为常数;二是保证F/D2为常数。
第一章材料单向静拉伸的力学性能1、各种材料的拉伸曲线:曲线1:淬火、高温回火后的高碳钢曲线2:低碳钢、低合金钢曲线3:黄铜曲线4:陶瓷、玻璃等脆性材料曲线5:橡胶类高弹性材料曲线6:工程塑性2、拉伸曲线的变形过程:拉伸开始后试样的伸长随力的增加而增大。
在P点以下拉伸力F合伸长量ΔL呈直线关系。
当拉伸力超过F p后,曲线开始偏离直线。
拉伸力小于F e时,试样的变形在卸除拉力后可以完全恢复,因此e点以内的变形为弹性变形。
当拉伸力达到F A后,试样便产生不可恢复的永久变形,即出现塑性变形。
在这一阶段的变形过程中,最初试样局部区域产生不均匀的屈服塑性变形,曲线上出现平台式锯齿,直至C点结束。
接着进入均匀塑性变形阶段。
达到最大拉伸力F b时,试样再次出现不均匀塑性变形,并在局部区域产生缩颈。
最后在拉伸力Fk处,试样断裂。
在整个拉伸过程中变形可分为弹性变形、屈服变形、均匀塑性变形及不均匀塑性变形四个阶段。
3、金属、陶瓷及高分子材料性能的差异及机制1)、弹性变形:a、金属、陶瓷或结晶态的高分子聚合物:在弹性变形范围内,应力和应变之间可以看成具有单值线性关系,且弹性变性量都较小。
橡胶态的高分子聚合物:在弹性变形范围内,应力和应变之间不呈线性关系,且变性量较大。
b、材料产生弹性变性的本质:构成材料的原子(离子)或分子自平衡位置产生可逆位移的反映。
金属、陶瓷类晶体材料:处于晶格结点的离子在力的作用下在其平衡位置附近产生的微小位移。
橡胶类材料:呈卷曲状的分子链在力的作用下通过链段的运动沿受力方向产生的伸展。
2)、塑性变形:a、金属材料的塑性变形机理:晶体的滑移和孪生i、滑移:金属晶体在切应力作用下,沿滑移面和滑移方向进行的切变过程。
滑移面和滑移反向的组成成为滑移系。
滑移系越多,金属的塑性越好,但滑移系的多少不是决定塑性好坏的唯一因素。
金属晶体的滑移面除原子最密排面外,还受到温度、成分和预先变形程度等的影响。
塑变宏观特征:单晶体的滑移塑变微观特征: 原子面在滑移面上滑移,并非某原子面的整体运动,而是借助位移运动来实现,结果出现滑移台阶。
材料性能学课程复习材料材料性能学第⼀章材料单向静拉伸的⼒学性能1.应⼒-应变曲线σp:⽐例极限σe:弹性极限σs:屈服点σb:抗拉强度2.弹性变形的本质?材料产⽣弹性变形的本质,概括来说,都是构成材料的原⼦(离⼦)或分⼦⾃平衡位置产⽣可逆位移的反映。
⑴⾦属、陶瓷类晶体材料的弹性变形是处于晶格结点的离⼦在⼒的作⽤下在其平衡位置附近产⽣的微⼩位移。
⑵橡胶类材料则是呈卷曲状的分⼦链在⼒的作⽤下通过链段的运动沿受⼒⽅向产⽣的伸展。
3.影响弹性模数(E)的因素?⑴键合⽅式和原⼦结构:共价键、离⼦键和⾦属键都有较⾼的E值,⽽分⼦键E值较低。
对于⾦属元素,原⼦半径越⼤,E值越⼩,反之亦然。
⑵晶体结构:①单晶材料:E呈各向异性,沿密排⾯E值较⼤,反之较⼩;②多晶材料:E为各晶粒的统计平均值,表现为各向同性,但为伪各向同性;③⾮晶态材料:E是各项同性的。
⑶化学成分:材料化学成分的变化将引起原⼦间距或键合⽅式的变化,因此也将影响材料的弹性模数。
⑷微观组织:①对⾦属材料来说,E是⼀个组织不敏感的⼒学性能指标;②对⾼分⼦和陶瓷材料,E对结构和组织敏感;⑸温度:温度升⾼,原⼦结合⼒下降,E值降低。
⑵粘弹性:材料在外⼒作⽤下,弹性和粘性两种变形机理同时存在的⼒学⾏为。
⑶伪弹性:在⼀定的温度条件下,当应⼒达到⼀定⽔平后,⾦属或合⾦将产⽣应⼒诱发马⽒体相变,伴随应⼒诱发相变产⽣⼤幅度的弹性变形的现象。
⑷包申格效应:⾦属材料经预先加载产⽣少量塑性变形,⽽后再同向加载,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。
5.材料产⽣内耗的原因?材料产⽣内耗与材料中微观组织结构和物理性能的变化有关。
第一篇材料的力学性能第一章材料的弹性变形一、名词解释1、弹性变形:外力去除后,变形消失而恢复原状的变形。
P42弹性模量:表示材料对弹性变形的抗力,即材料在弹性变形范兩内,产生单位弹性应变的需应力。
P103、比例极限:是保证材料的弹性变形按正比例关系变化的最大应力。
P154、弹性极限:是材料只发生弹性变形所能承受的最大应力。
P155、弹性比功:是材料在弹性变形过程中吸收变形功的能力。
P156、包格申效应:是指金属材料经预先加载产生少量塑性变形(残余应变小于4%), 而后再同向加载,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。
P207、内耗:在加载变形过程中,被材料吸收的功称为内耗。
P21二、填空题1、金属材料的力学性能是指在载荷作用下其抵抗(变形)和(断裂)的能力。
P22、低碳钢拉伸试验的过程可以分为(弹性变形)、(塑性变形)和(断裂)三个阶段。
P2三、选择题1、表示金属材料刚度的性能指标是(B )。
P10A比例极限B弹性模量C弹性比功2、弹簧作为广泛应用的减振或储能元件,应具有较高的(C )<> P16A塑性B弹性模量C弹性比功D硬度3、下列材料中(C )最适宜制作弹簧。
A 08 钢B 45 钢C 60Si:Mn C T12 钢4、下列因素中,对金属材料弹性模量影响最小的因素是(D )。
A化学成分B键合方式C晶体结构D晶粒大小四、问答题影响金属材料弹性模量的因素有哪些?为什么说它是组织不敬感参数?答:影响金属材料弹性模量的因素有:键合方式和原子结构、晶体结构、化学成分、温度及加载方式和速度。
弹性模量是组织不敬感参数,材料的晶粒大小和热处理对弹性模量的影响很小。
因为它是原子间结合力的反映和度量。
P11第二章材料的塑性变形一、名词解释1、塑性变形:材料在外力的作用于下,产生的不能恢复的永久变形。
P242、塑性:材料在外力作用下,能产生永久变形而不断裂的能力。
P523、屈服强度:表征材料抵抗起始塑性变形或产生微量塑性变形的能力。
材料性能学总复习资料第一章 作业11.掌握以下物理概念:强度、屈服强度、抗拉强度、塑性、弹性、延伸率、断面收缩率、弹性模量、比例极限、弹性极限、弹性比功、包申格效应、弹性后效、弹性滞后环强度:指的是构件抵抗破坏的能力。
屈服强度:材料屈服时对应的应力值也就是材料抵抗起始塑性变形或产生微量塑性变形的能力,这一应力值称为材料的屈服强度。
抗拉强度:材料最大均匀塑性变形的抗力。
塑性:是指在外力作用下,材料能稳定地发生永久变形而不破坏其完整性的能力。
弹性:材料受载后产生一定的变形,而卸载后这部分变形消逝,材料恢复到原来的状态的性质称为材料的弹性。
延伸率:材料拉伸后的截面面积变化量与原始截面面积的比值。
断面收缩率:材料拉断后,缩颈处横截面积的最大减缩量与原始截面面积的百分比。
弹性模量:弹性模数是产生100%弹性变形所需的应力。
比例极限:是保证材料的弹性变形按正比关系变化的最大应力。
弹性极限:是材料由弹性变形过渡到弹-塑性变形时的应力。
弹性比功:又称为弹性必能,是材料在弹性变形过程中吸收变形功的能力。
包申格效应:是指金属材料经预先加载产生少量塑性变形,而后再同向加载,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。
弹性滞后环:在非理想弹性的情况下,由于应力和应变不同步,是加载线与卸载线不重合而形成一封闭回线,这个封闭回线称为弹性滞后环。
2、衡量弹性的高低用什么指标,为什么提高材料的弹性极限能够改善弹性? 衡量弹性的高低通常用弹性比功来衡量E a e e 22σ=,所以提高弹性极限可以提高弹性比功。
3、材料的弹性模数主要取决哪些因素?凡是影响键合强度的因素均能影响材料的弹性模数。
主要有:键合方式、晶体结构、化学成分、微观组织、温度及加载方式和速度。
4、一直径2.5mm ,长度为200.0mm 的杆,在2000N 的载荷作用下,直径缩至2.2mm ,试求(1)杆的最终长度;(2)在该载荷作用下的真实应力和真实应变;(3)在该载荷作用下的工程应力和工程应变。
《材料性能学》复习(01-04)一、概念部分(名词解释)包申格效应;解理断裂;蓝脆;应力腐蚀断裂;蠕变;低应力脆断;比例试样;应力状态软性系数驻留滑移带:交变载荷作用下,位错滑移时在滑移面上形成空洞,使试样表面的滑移线不能用抛光的方法去除。
应力松驰失效;韧性断裂;缺口敏感性(填空)1.拉伸断口特征的三要素2.缺口试样产生的三个效应3.材料弹性变形的本质4.解理断裂的基本微观特征;微孔聚集型韧性断裂的微观特征5.高周疲劳宏观断口一般分为哪三个区6.金属材料的磨损按其失效机理可分为7.材料蠕变变形的机理主要有8.材料的抗磁性来源于,顺磁性来源于材料的抗磁性来源于电子轨道运动在外磁场作用下所产生的抗磁拒,顺磁性来源于原子(或离子)的固有磁矩。
9.超导体具有的两个基本特性为____ 和_____ 。
为完全导电性和完全抗磁性。
10.据外加应力的类型及其与裂纹扩展面的取向关系,裂纹扩展的基本方式有--0411.测量小电阻的方法有_____ 法、_____ 法等。
14.使材料变脆的三大因素是15.接触疲劳失效有三种,它们是16.单向静拉伸的应力状态的张量表示法为,用应力状态软性系数表示为17.金属材料的屈服是位错_____和______的结果。
18.当____大于0.7时,必须考虑塑性区的影响,对KI进行修正,通常用___法进行修正。
19.磨损按其失效机理的不同可分为20.应力状态软性系数α值越大,表示应力状态____ ,材料越容易____ ;反之,α值越小,表示应力状态____ ,材料越易发生___ 断裂。
--04(试验方法判断:根据下列材料及测试要求选择合适的试验方法,如需测硬度,选用何种硬度试验方法(写出硬度符号)?测量淬火、回火的高速钢刀具的硬度--01鉴别钢中残余奥氏体的硬度:测量氮化层硬度:测量灰铸铁的硬度:测渗碳层的硬度分布:测20Cr渗碳淬火钢的塑性:测40Cr钢的抗拉强度:测不同牌号灰铸铁的塑性差异:测Cr12钢的冲击韧性:测W18Cr4V钢淬火回火试样的塑性:(有如下工件需测硬度,选用何种硬度试验方法为宜? --03成批生产的淬火回火高速钢刀具硬质合金刀头退火后的热锻模毛坯手表黄铜齿轮过共晶白口铁中Fe3C I的硬度渗碳层的硬度分布灰铸铁(根据下列材料及测试要求选择合适的试验方法--03测45钢的σ b测40Cr钢的切断强度测不同牌号铸铁的塑性差异测Cr12钢的ɑk测不同牌号铸造铝合金的断裂强度及塑性差异测40Cr钢的塑性--04(有如下工件需测硬度,选用何种硬度试验方法(写出硬度符号)?--04 淬火后的工具钢鉴别钢中残余奥氏体退火后的毛坯件二、概念运用部分(简答题)1、什么是低温脆性?其物理本质是什么?--012、何谓铁磁性的自发磁化?产生的条件是什么?/什么是自发磁化?铁磁体的形成条件是什么?在没有外磁场的作用下,金属内部的自旋磁矩自发地取向一致的行为。
第一篇材料的力学性能第一章材料的弹性变形一、名词解释1、弹性变形:外力去除后,变形消失而恢复原状的变形。
P42弹性模量:表示材料对弹性变形的抗力,即材料在弹性变形范围内,产生单位弹性应变的需应力。
P103、比例极限:是保证材料的弹性变形按正比例关系变化的最大应力。
P154、弹性极限:是材料只发生弹性变形所能承受的最大应力。
P155、弹性比功:是材料在弹性变形过程中吸收变形功的能力。
P156、包格申效应:是指金属材料经预先加载产生少量塑性变形(残余应变小于4%),而后再同向加载,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。
P207、内耗:在加载变形过程中,被材料吸收的功称为内耗。
P21二、填空题1、金属材料的力学性能是指在载荷作用下其抵抗(变形)和(断裂)的能力。
P22、低碳钢拉伸试验的过程可以分为(弹性变形)、(塑性变形)和(断裂)三个阶段。
P2三、选择题1、表示金属材料刚度的性能指标是( B )。
P10A 比例极限B 弹性模量C 弹性比功2、弹簧作为广泛应用的减振或储能元件,应具有较高的(C)。
P16A 塑性B弹性模量C弹性比功D硬度3、下列材料中( C )最适宜制作弹簧。
Mn C T12 钢A 08钢B 45钢C 60Si24、下列因素中,对金属材料弹性模量影响最小的因素是(D)。
A 化学成分B 键合方式C 晶体结构D 晶粒大小四、问答题影响金属材料弹性模量的因素有哪些?为什么说它是组织不敏感参数?答:影响金属材料弹性模量的因素有:键合方式和原子结构、晶体结构、化学成分、温度及加载方式和速度。
弹性模量是组织不敏感参数,材料的晶粒大小和热处理对弹性模量的影响很小。
因为它是原子间结合力的反映和度量。
P11第二章材料的塑性变形一、名词解释1、塑性变形:材料在外力的作用于下,产生的不能恢复的永久变形。
P242、塑性:材料在外力作用下,能产生永久变形而不断裂的能力。
P523、屈服强度:表征材料抵抗起始塑性变形或产生微量塑性变形的能力。
或表示材料不产生明显的塑性变形所能承受的最大应力。
P524、强度极限:材料在断裂前所能承受的最大工程应力。
P585、超塑性:材料在一定显微组织、形变温度和形变速度条件下呈现非常大的伸长率(500~2000%)而不发生颈缩和断裂的现象。
P616、应变强化(加工硬化又称形变强化):金属材料因塑性变形使其强度、硬度升高的现象。
二、填空题1、金属塑性的指标主要有(伸长率)和(断面收缩率)两种。
P242、单晶体的塑性变形方式有(滑移)和(孪生)两种。
P253、强度是表征材料抵抗(变形)和(断裂)的性能指标。
P52三、选择题1、下列常用力学性能指标中,对组织不敏感的是(C)。
A 屈服强度 B塑性 C 弹性模量 D硬度2、对于测力计弹簧,应以( A )作为选择材料的依据。
A 弹性极限B 比例极限C 弹性比功 C 屈服强度3、下列材料中,塑性最好的是(B)A 铁B 纯软铜C 纯硬铜 D锌4、在工程构件设计和材料的塑性变形加工过程中,最常用的性能指标是(D)。
A σbB σpC σeD σs5、金属随冷变形程度的增大,其强度硬度升高,塑性、韧性(C)。
A 升高B 不变C 下降6、常温下,在相同晶粒大小的条件下,下列金属中,塑性最好的是( D)A 锌B铁C镁D铜7、下列材料中,塑性最差的是( C )。
A 工业纯铁 B低碳钢 C 高碳钢 D单相黄铜8、下列性能指标中,(B)表示金属材料的塑性。
A σPB δC σeD KⅠC四、问答题影响金属材料屈服强度和塑性的因素有哪些?答:影响金属材料屈服强度的因素有:晶体结构、摩擦阻力(位错密度)、晶粒大小、合金成份、第二相的形态、大小及分布、温度、应变速率与应力状态。
P54-57第三章材料的断裂与断裂韧性一、名词解释1、脆性断裂:材料断裂前基本上不产生明显的宏观塑性变形的断裂过程。
一般规定光滑拉伸试样的断面收缩率小于5%者为脆性断裂。
P672、韧性断裂:材料断裂前及断裂过程中产生明显宏观塑性变形的断裂过程。
一般规定光滑拉伸试样的断面收缩率大于5%者为脆性断裂。
P673、穿晶断裂:从微观上看,晶体材料断裂时裂纹沿晶内扩展的断裂。
P674、沿晶断裂:从微观上看,晶体材料断裂时裂纹沿晶界扩展的断裂。
P675、剪切断裂:是材料在切应力作用下沿滑移面滑移分离而造成的断裂。
P686、解理断裂:是材料在正应力作用下,由于原子间结合键的破坏引起的沿特定晶面发生的脆性穿晶断裂。
P697、断裂韧度:表示材料抵抗断裂的能力,是材料强度和塑性的综合表现。
P858、韧性:表示材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。
P76二、填空题1、材料中裂纹的(萌生)和(扩展)的研究是微观断裂力学的核心问题。
P662、按照材料断裂时裂纹的扩展途径,断裂分为(沿晶断裂)和(穿晶断裂)。
P663、材料的断裂过程包括裂纹的(萌生)、(扩展)和(断裂)三个阶段。
P664、按照断裂前材料宏观塑性变形的程度,断裂分为(韧性断裂)和(脆性断裂)。
P675、按照材料断裂时裂纹扩展的途径,断裂分为(沿晶断裂)和(穿晶断裂)。
P676、按照微观断裂机理,断裂分为(剪切断裂)和(解理断裂)。
P677、韧性断裂断口一般呈(杯锥)状,断品特征三要素由(纤维区)、(放射区)和(剪切唇)三个区域组成。
P718、根据外加应力与其裂纹扩展面的取向关系,裂纹扩展的基本方式有(张开型)、(滑开型)、(撕开型)三种,其中以(张开型)裂纹扩展最危险。
P73三、判断题1、解理断裂是韧性断裂。
(×)2、剪切断裂一定是脆性断裂。
(×)3、“缺口强化”是强化金属的一种手段。
(×)四、选择题1、一般规定光滑拉伸试样的断面收缩率小于( B )者为脆性断裂。
A 2%B 5%C 8%D 10%2、剪切断裂微观断口的重要特征是(A )A 韧窝B 解理台阶C 河流花样D 舌状花样五简答题1、材料的断裂过程包括哪些?2、低碳钢典型拉伸断口的宏观特征是什么?对应的微观断口特征是什么?3、韧性断裂断口的三要素是什么?4、说明KⅠ和KⅠC的关系。
5、材料中缺口会产生哪三种效应?答:缺口三效应是:缺口造成应力应变集中;缺口改变了缺口前方的应力状态;缺口产生了所谓的“缺口强化”,使材料强度升高,塑性降低,变脆。
P78-P79 六、计算题1)有一构件,实际使用应力为1300MPa,有下列两种钢材待选:═45MPa·m1/2甲钢: σS═1950MPa,KⅠC═75MPa·m1/2乙钢:σS═1560MPa,KⅠC据计算,Y=1.5,设最大裂纹长为2.0mm,试从传统设计的安全系数观点和断裂力学观点两个角度分别进行选择。
解:传统设计要求:σ×n(安全系数)≦σS甲钢:n=σS/σ=1950÷1300=1.5乙钢:n=σS/σ=1560÷1300=1.2由于甲钢安全系数比乙钢高,所以更安全。
断裂力学观点认为:σ≦σC甲钢:σC=957MPa<1300MPa,不安全乙钢:σC=1580MPa>1300MPa,安全综合考虑,尽管甲钢安全系数高,但会由于裂纹扩展,产生断裂。
而乙钢安全系数足够,也不会由于裂纹扩展产生断裂,所以应选乙钢。
第四章材料的扭转、弯曲、压缩性能一、名词解释1、应力状态软性系数:受力复杂的状态的最大切应力和最大正应力的比值。
二、填空题1、单向压缩试验方法易于显示材料的塑性行为,常用于考查(脆性)材料的(塑性)指标。
三、选择题1、下列材料中,需要通过压缩试验测量其力学性能指标的材料是(D)。
A 低碳钢B 中碳钢C 铜合金 D铸铁2、在下列加载方式中,应力状态最软的加载方式是(C)A 单向拉伸 B扭转 C单向压缩 D三向等拉伸3、、下列材料中,需要通过压缩试验测量其力学性能指标的材料是(D)。
A 25钢B 45钢C 形变铝合金 D铸造铝合金4、检测材料的低温脆性转变温度,应选用( C )法。
A 拉伸试验B 扭转试验C 冲击韧性试验D压缩试验第五章材料的硬度一、名词解释硬度:表示材料的软硬程度,是指材料表面上不大体积内抵抗变形或破裂的能力。
二、填空题1、测量硬质合金刀片的硬度,用(洛氏HRA)硬度试验方法;测量45钢制品调质后的硬度,应用(洛氏HRC)硬度试验方法。
2、测量仪表小黄铜齿轮的硬度,应用(洛氏HRB)硬度试验方法;测量灰铸铁的硬度,应用(布氏)硬度试验方法。
三、选择题1、龙门刨床导轨道的硬度,宜采用( B )。
A 布氏硬度计B 洛氏硬度计 C维氏硬度计 D显微硬度计2、检测渗碳层的硬度分布,宜采用( C )。
A 布氏硬度计B 洛氏硬度计 C维氏硬度计 D显微硬度计3、检测淬火后低温回火状态碳钢制造的模具硬度,最宜采用( B )。
A 布氏硬度计B 洛氏硬度计 C维氏硬度计 D显微硬度计4、用硬度法鉴别钢中的隐晶马氏体与残余奥氏体,应选用(D )。
A 布氏硬度计B 洛氏硬度计 C维氏硬度计 D显微硬度计五、简答题1、在用压入法测量硬度时,试讨论如下情况的误差:(1)压入点过于接近试样端面;测量值比材料的实际硬度值低。
(2)压入点过于接近其他测试点;测量值偏高。
(3)试样太薄。
答:材料硬度高于硬度计载物台硬度时,测量值偏低。
材料硬度低于硬度计载物台硬度时,测量值偏高。
2、比较布氏、洛氏、维氏硬度实验的优缺点及应用范围。
第六章材料的冲击韧性及低温脆性一、名词解释1、冲击韧性:2、低温脆性:当材料的应用温度低于某一温度时,材料会出现由韧性状态变为脆性状态,冲击韧性明显下降的现象。
3、低温脆性转变:4、韧脆转变温度二、填空题三、选择题1、下列材料中,冷脆倾向最明显的是(D)。
A 低强度铝B 低强度铜C 高强度钛合金D低、中强度钢2、测定冲击韧性时,下列材料中,要开缺口的是(A)A 20钢 B灰铸铁 C 可锻铸铁 D硬质合金3、检测材料的低温脆性转变温度,应选用( C )法。
A 拉伸试验B 扭转试验C 冲击韧性试验D压缩试验4、下列材料中,冲击性能几乎不受温度影响的材料是(A)。
A 纯铜B 低碳钢C 中碳钢D高碳钢5、导致钢冷脆倾向加大的杂质元素主要是( C)。
A 锰 B硅C磷D硫6、导致钢热脆的杂质元素主要是(D)。
A 锰 B硅C磷D硫第七章材料的疲劳性能一、名词解释1、疲劳:2、疲劳强度(疲劳极限)二、填空题1、疲劳断裂的过程包括(裂纹的萌生)、(裂纹的扩展)和断裂三个阶段。
2、低碳钢典型的疲劳断口上有(疲劳源区)、(疲劳裂纹扩展区)和(瞬间断裂区)3、典型的疲劳断口具有三个形貌不同的区域,即(疲劳源)区、(疲劳裂纹扩展)、区和(瞬间断裂)区,其中(疲劳源)区表面是整个断口中光亮度最大的。