(完整版)金屬力學(xué)性能測試及復(fù)習(xí)答案

1、 金屬力學(xué)性能復(fù)習(xí)一、填空題1靜載荷下邊的力學(xué)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。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。屈服現(xiàn)象標(biāo)志著金屬材料屈服階段的開始，屈服強度則標(biāo)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。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(dǎo)致脆性斷裂。一般常用的的塑性指標(biāo)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。金屬材料在

2、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。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(luò)氏硬度的試驗方法和維氏硬度實驗法。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，機件剛度二ES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）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)。變形速率可以分為位移速度和應(yīng)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

3、成正比例線性關(guān)系（V）若不成比例原因，寫虎克定律。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(yīng)力，也稱為抗服強度。（X）不增加，稱為屈服強度。般來講，隨著溫度升高，強度降低，塑性減小。（X）金屬內(nèi)部原子間結(jié)合力減小，所以強度降低塑性增大。絡(luò)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(luò)氏硬度。壓入深度越深，硬度越大，反之，硬度越小。(X)絡(luò)氏硬度公式5.金屬抗拉強度與布氏硬度HB之間有以下關(guān)系式：二KHB,這說明布氏硬度越大，bb其抗拉強度也越大。(V)6彈性模量E是一個比例常數(shù)，對于某

4、種金屬來說，它是一種固有的特性(V)7使用含碳量高(含碳量為0.5-07%)的鋼，不能提高機件吸收彈性變形功。(X)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(yù)見的。(X)是不可預(yù)見的。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。(X)有韌窩不一定是脆性斷裂，但脆性斷裂一定是有韌窩存在。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(V)三、名詞解釋1應(yīng)力狀態(tài)塑性系數(shù)

5、：應(yīng)力軟性系數(shù)等于最大切應(yīng)力(Tmax)和最大正應(yīng)力(Smax)的比值，用符號a”表示。a/Smaxmax包申格效應(yīng)：金屬預(yù)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。應(yīng)力集中：由于缺口存在而造成的局部應(yīng)力增大現(xiàn)象，稱為應(yīng)力集中。沿晶斷裂：裂紋沿著晶界擴展,也可以稱為晶界斷裂。冷脆：對于工程上常用的中低強度鋼，當(dāng)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？原子本身的性質(zhì)：金屬原子間結(jié)合力越大，彈性模量越大；溫度的影響：溫度越高，金屬原子間結(jié)合力

6、減小，彈性模量減??；組織結(jié)構(gòu)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。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。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(yīng)力的變化，在達(dá)到斷裂時的應(yīng)變相當(dāng)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-10倍的圓形試樣（長試樣）其原始標(biāo)距長為100mm,原始橫截面直徑為10mm

7、,其拉伸試樣的拉伸曲線如圖所示，從O點開始，到B點達(dá)到最大值，其絕對伸長量為J】,此時的拉伸常數(shù)卩為0.38，到達(dá)T點后試樣被拉斷，其絕對伸長量為吐2,此時的拉伸常數(shù)Y為2.5,求這根試樣的斷裂伸長率是多少？5=LiLo=L邛+丫遼LLL0005倍試樣（短試樣）55l5=5.65pFo和10倍試樣（長試樣）510l10=11.31；Fo式中6表示斷后伸長率L1試樣拉斷后的標(biāo)距L0試樣原始標(biāo)距&卜100%O兀IO2038+2.5100 x100%=60.1%oOA: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,%Rel（下屈服點）C,g3

8、；Rm（抗拉強度點）E,g5；2、作最大延伸率E，Q；均勻延伸率A-D,54-51;斷后伸長率T，.；3、在圖中標(biāo)出Rp0.2；Rt0.5；（0.250.5）名詞解釋：斷裂韌性-裂紋體材料抵抗低應(yīng)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(biāo)斷裂韌度KIC、GIC、匚應(yīng)力場強度因子-K表示了裂紋尖端附近應(yīng)力場的強弱程度，即KI的大小決定了裂紋尖端各點的應(yīng)力大小，所以，把KI稱為應(yīng)力場強度因子。KIC-為平面應(yīng)變條件下的斷裂韌度，表示在平面應(yīng)變條件下材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴展的能力。是具有I型裂紋的材料的斷裂韌性指標(biāo)。S-一定材料和厚度的板材，當(dāng)裂紋尖端張開位移5達(dá)到臨界值S時，裂紋將開始

9、擴cc展，而5小于5時裂紋不擴展，可見5表示材料阻止裂紋開始擴展的能力，所以，cc5也稱為材料斷裂韌度。c疲勞極限-是材料經(jīng)受無限次應(yīng)力循環(huán)而不發(fā)生斷裂的最大應(yīng)力值。過載持久值-是指在高于疲勞斷裂時的應(yīng)力下工作機件，發(fā)生疲勞斷裂時應(yīng)力循環(huán)周次。K一1qf-疲勞缺口敏感度qf評定、比較材料在交變載荷下的缺口敏感性q二匚ffK一1t應(yīng)力腐蝕斷裂-機件拉應(yīng)力和特定腐蝕環(huán)境中，經(jīng)過一定時間所產(chǎn)生的低應(yīng)力脆斷現(xiàn)象，稱為應(yīng)力腐蝕斷裂。K1scc-將試樣在特定化學(xué)介質(zhì)中不發(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，以Kscc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

10、面作滾動加滑動復(fù)合摩擦?xí)r，在接觸壓應(yīng)力作用下，經(jīng)過多次應(yīng)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。請問KI和有哪些異同點？KI是一個應(yīng)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(guān)。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(guān)。材料的力學(xué)性能指標(biāo)。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(yīng)力CTo低周疲勞和高周疲勞的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)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(yīng)力應(yīng)變

11、之間不再保持直線關(guān)系，呈回線關(guān)系。高周疲勞由于應(yīng)力水平較低，在應(yīng)力循環(huán)中，不發(fā)生宏觀塑性變形，故應(yīng)力應(yīng)變之間保持直線關(guān)系。疲勞條帶和貝紋線的區(qū)別和特征？疲勞條帶是應(yīng)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。說明影響氫脆斷裂和應(yīng)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(yīng)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(yīng)力腐蝕因素有環(huán)境介質(zhì)的影響、力學(xué)因素的影響、材料強度（成分和顯微組織）的影響。粘著磨損和磨料磨損的

12、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(dāng)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(fù)進(jìn)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?；蛴驳耐黄鹞?，引起材料的磨損。磨損的結(jié)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(yán)重，這種磨損造成的危害較大。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。影響蠕變極限和持久強度的因素：（1）合金化學(xué)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(biāo)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(yīng)力值加3：高溫強度與常溫強度有何異同點相同點:常溫下屈服強度勺2和高溫下的蠕變極限都是抵抗塑性變形的指標(biāo).不同點:常溫下材料力學(xué)性能與負(fù)荷持續(xù)時間無關(guān),高溫下材料抗拉強度隨負(fù)荷持續(xù)時間增長而降低.常溫下應(yīng)力大于屈服強度才會發(fā)生塑性變形而高溫下應(yīng)力小于屈服強度也會發(fā)生塑性變形高溫下同一材料會在不同的高溫下強度會或高或低,而常溫不會.加4：疲勞極限和強度關(guān)系疲勞極限