金屬力學性能測試及復習答案.doc

金屬力學性能復習一、填空題1.靜載荷下邊的力學性能試驗方法主要有拉伸試驗、彎曲試驗、扭轉(zhuǎn)試驗和壓縮試驗等。2. 一般的拉伸曲線可以分為四個階段：彈性變形階段、屈服階段、均勻塑性變形階段和非均勻塑性變形階段。3. 屈服現(xiàn)象標志著金屬材料屈服階段的開始，屈服強度則標志著金屬材料對開始塑性變形或小量塑性變形能力的抵抗。4. 屈強比：是指屈服強度和抗拉強度的比值，提高屈強比可提高金屬材料抵抗開始塑性變形的能力，有利于減輕機件和重量，但是屈強比過高又極易導致脆性斷裂。5. 一般常用的的塑性指標有屈服點延伸率、最大力下的總延伸率、最大力下的非比例延伸率、斷后伸長率、斷面收縮率等，其中最為常用的是斷后伸長率和斷面收縮率 。6. 金屬材料在斷裂前吸收塑性變形功和斷裂功的能力稱為金屬材料的韌性。一般來說，韌性包括靜力韌性、沖擊韌性和斷裂韌性。7. 硬度測試的方法很多，最常用的有三種方法：布氏硬度測試方法、絡氏硬度的試驗方法和維氏硬度實驗法。8. 金屬材料制成機件后，機件對彈性變形的抗力稱為剛度。它的大小和機件的截面積及其彈性模量成正比，機件剛度=ES.9. 金屬強化的方式主要有：單晶體強化、晶界強化、固溶強化、以及有序強化、位錯強化、分散強化等（寫出任意3種強化方式即可）。10. 于光滑的圓柱試樣，在靜拉伸下的韌性端口的典型斷口，它由三個區(qū)域組成：纖維區(qū)、放射區(qū)、剪切唇區(qū)。11. 變形速率可以分為位移速度和應變速度。二、判斷題1.在彈性變形階段，拉力F與絕對變形量之間成正比例線性關系;（） 若不成比例原因，寫虎克定律。2.在有屈服現(xiàn)象的金屬材料中，其試樣在拉伸試驗過程中力不斷增加（保持恒定）仍能繼續(xù)伸長的應力，也稱為抗服強度。（） 不增加，稱為屈服強度。3.一般來講，隨著溫度升高，強度降低，塑性減小。（） 金屬內(nèi)部原子間結合力減小，所以強度降低塑性增大。4.絡氏硬度試驗采用金剛石圓錐體或淬火鋼球壓頭，壓入金屬表面后，經(jīng)規(guī)定保持時間后卸除主實驗力，以測量壓痕的深度來計算絡氏硬度。壓入深度越深，硬度越大，反之，硬度越小。（） 絡氏硬度公式5.金屬抗拉強度與布氏硬度HB之間有以下關系式：KHB，這說明布氏硬度越大，其抗拉強度也越大。（）6.彈性模量E是一個比例常數(shù)，對于某種金屬來說，它是一種固有的特性。（）7.使用含碳量高（含碳量為0.5-0.7）的鋼，不能提高機件吸收彈性變形功。（）8.脆性斷裂前不產(chǎn)生明顯的塑性變形，即斷裂產(chǎn)生在彈性變形階段，吸收的能量很小，這種斷裂是可預見的。（） 是不可預見的。9.如果一種金屬材料在斷口處有韌窩存在，則該材料的斷裂肯定是韌性斷裂;如果一種材料是韌性斷裂，則其斷口處肯定有韌窩存在。（） 有韌窩不一定是脆性斷裂，但脆性斷裂一定是有韌窩存在。10.對于不同金屬材料，其沖擊功AK可能相同，而彈性功、塑性功、裂紋擴展功三這各占的比例可能相差很大，從而表現(xiàn)為韌脆情況差別很大。所以，AK相同的材料其韌性不一定相同（）三、名詞解釋1.應力狀態(tài)塑性系數(shù)：應力軟性系數(shù)等于最大切應力（max）和最大正應力（Smax）的比值，用符號“”表示。2.包申格效應：金屬預先經(jīng)過少量塑性變形（1-4%）后，如果再次同向加載，則條件彈性極限與屈服強度提高，反向加載，則條件彈性極限與屈服強度降低的現(xiàn)象。3.應力集中：由于缺口存在而造成的局部應力增大現(xiàn)象，稱為應力集中。4.沿晶斷裂：裂紋沿著晶界擴展，也可以稱為晶界斷裂。5.冷脆：對于工程上常用的中低強度鋼，當溫度降低到某一溫度時，均會出現(xiàn)沖擊吸收功顯著下降的現(xiàn)象，此類現(xiàn)象稱為低溫脆性。四、影響彈性模量的主要因素是什么？（1） 原子本身的性質(zhì)：金屬原子間結合力越大，彈性模量越大；（2） 溫度的影響：溫度越高，金屬原子間結合力減小，彈性模量減小；（3） 組織結構的影響：一般來說，彈性模量不會由于熱處理的工藝改變而發(fā)生明顯變化。（4） 合金化的影響：少量的合金化不會影響彈性模量，只有加入大量的合金元素時，才會使E值發(fā)生明顯變化。（5）冷變形的影響：2.沖擊脆性材料和沖擊韌性材料的區(qū)別是什么？其韌性因塑性變形的抗力的增加而有顯著提高，因而稱這種材料為沖擊韌性材料。另一種材料，塑性比較差，斷裂方式為正斷，這類材料在形變速度提高時，斷裂抗力變化很少，又由于英便跟不上應力的變化，在達到斷裂時的應變相當小的，這時材料的韌性比較低。因此這類材料為沖擊脆性材料。五、計算題：有一10倍的圓形試樣（長試樣）其原始標距長為100mm，原始橫截面直徑為10mm，其拉伸試樣的拉伸曲線如圖所示，從O點開始，到B點達到最大值，其絕對伸長量為L1，此時的拉伸常數(shù)為0.38，到達T點后試樣被拉斷，其絕對伸長量為L2，此時的拉伸常數(shù)為2.5，求這根試樣的斷裂伸長率是多少？ 5倍試樣（短試樣） 和10倍試樣（長試樣） 式中表示斷后伸長率 L1試樣拉斷后的標距 L0試樣原始標距 A(11)B(22)C(33)D(44)E(55)T(66)0 L(0.2) L(0.5) (%)(MPa)RP0.2Rt 0.5OA:比例彈性階段 AD:屈服階段 DE：均勻塑性變形階段 ET：非均勻塑性變形階段1、寫出： Reh(上屈服點) A，1; Rel(下屈服點) C，3; Rm(抗拉強度點) E，5;2、作 最大延伸率E，5; 均勻延伸率AD，4-1; 斷后伸長率T，6;3、在圖中標出Rp0.2; Rt0.5; (0.2, 0.5)名詞解釋：斷裂韌性-裂紋體材料抵抗低應力脆性斷裂的性能，是由強度和塑性決定的綜合性能，其決定指標斷裂韌度KIC、GIC、應力場強度因子-KI表示了裂紋尖端附近應力場的強弱程度，即KI的大小決定了裂紋尖端各點的應力大小，所以，把KI稱為應力場強度因子。KIC-為平面應變條件下的斷裂韌度，表示在平面應變條件下材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴展的能力。是具有型裂紋的材料的斷裂韌性指標。-一定材料和厚度的板材，當裂紋尖端張開位移達到臨界值時，裂紋將開始擴展，而小于時裂紋不擴展，可見表示材料阻止裂紋開始擴展的能力，所以，也稱為材料斷裂韌度。疲勞極限-是材料經(jīng)受無限次應力循環(huán)而不發(fā)生斷裂的最大應力值。過載持久值-是指在高于疲勞斷裂時的應力下工作機件，發(fā)生疲勞斷裂時應力循環(huán)周次。qf-疲勞缺口敏感度評定、比較材料在交變載荷下的缺口敏感性應力腐蝕斷裂-機件拉應力和特定腐蝕環(huán)境中，經(jīng)過一定時間所產(chǎn)生的低應力脆斷現(xiàn)象，稱為應力腐蝕斷裂。K1scc-將試樣在特定化學介質(zhì)中不發(fā)生應力腐蝕斷裂的最大應力場強度因子稱為應力腐蝕臨界應力場強度因子，以K1scc表示。接觸疲勞-又稱為表面疲勞磨損或疲勞磨損。它是指機件接觸面作滾動加滑動復合摩擦時，在接觸壓應力作用下，經(jīng)過多次應力循環(huán)后，使材料表面因疲勞損傷而產(chǎn)生物質(zhì)損失的現(xiàn)象。1. 請問KI和有哪些異同點？ KI是一個應力場強度因子，它的大小取決于外力大小、裂紋的形狀、尺寸等，與材料性質(zhì)無關。斷裂韌度KIc反映了材料本身抵抗裂紋失穩(wěn)擴展能力，其數(shù)值的大小取決于材料的性質(zhì)，與外力大小、裂紋形狀、尺寸無關。材料的力學性能指標。2. 如何確定工作的最大承載能力？根據(jù)試驗測定的材料斷裂韌度KIc或KC，和通過探傷測定機件內(nèi)部的最大裂紋尺寸2a，便可確定機件的最大承載應力c。3. 低周疲勞和高周疲勞的應力應變關系是什么？低周疲勞在機件局部可觀察到宏觀塑性變形。塑性變形的發(fā)生，使得應力應變之間不再保持直線關系，呈回線關系。高周疲勞由于應力水平較低，在應力循環(huán)中，不發(fā)生宏觀塑性變形，故應力應變之間保持直線關系。4. 疲勞條帶和貝紋線的區(qū)別和特征？疲勞條帶是應力每循環(huán)一次，裂紋擴展留下的痕跡。只有在電鏡下才可看到。疲勞條帶是疲勞斷口的微觀特征。貝紋線是由于載荷大小變化或機器開動、停歇等原因造成的。貝紋線是疲勞斷裂的宏觀特征。5. 說明影響氫脆斷裂和應力腐蝕斷裂的主要影響因素有哪些？影響氫脆因素有環(huán)境介質(zhì)、應力場強度和材料是決定氫脆的主要因素。（氫蝕、白點（發(fā)紋）、氫化物致脆、氫致延滯斷裂）。影響應力腐蝕因素有環(huán)境介質(zhì)的影響、力學因素的影響、材料強度（成分和顯微組織）的影響。6. 粘著磨損和磨料磨損的作用機理的區(qū)別在于什么地方？粘著磨損是在滑動摩擦條件下，由于接觸面局部發(fā)生粘著，當摩擦副相對運動時粘著處又分開，使接觸面上有小顆粒被拉拽出來，這種過程反復進行多次即造成粘著磨損。磨料磨損是指在摩擦過程中摩擦副雙方接觸面之間存在硬的顆粒或硬的突起物，引起材料的磨損。磨損的結果是在金屬表面上劃出溝槽。一般情況下磨料比物體材料硬，所以磨損嚴重，這種磨損造成的危害較大。7. 磨損過程的三個階段（1）跑合階段;（2）穩(wěn)定磨損階段（正常磨損階段）;（3）劇烈磨損階段。8. 影響蠕變極限和持久強度的因素：（1）合金化學成分（2）冶金工藝影響（3）熱處理工藝影響4.晶粒度加1：蠕變極限-高溫長期載荷下材料抵抗塑性變形的抗力指標加2：持久強度-是試樣在一定溫度和規(guī)定時間內(nèi)不發(fā)生蠕變斷裂的最大應力值 加3：高溫強度與常溫強度有何異同點 相同點:常溫下屈服強度0.2和高溫下的蠕變極限都是抵抗塑性變形的指標. 不同點:常溫下材料力學性能與負荷持續(xù)時間無關,高溫下材料抗拉強度隨負荷持續(xù)時間增長而降低.常溫下應力大于屈服強度才會發(fā)生塑性變形而高溫下應力小于屈服強度也會