材料性能學(xué)演示文稿

《材料性能學(xué)》課件緒論一、本課程的性質(zhì)和內(nèi)容1．性質(zhì)：材料性能學(xué)是金屬材料專業(yè)的一門必修專業(yè)課，以材料科學(xué)基礎(chǔ)、熱處理、工程力學(xué)及大學(xué)物理知識為基礎(chǔ)。材料的性能：（1）工藝性能：鑄造性能、壓力加工性能、焊接性能等；（2）使用性能：力學(xué)性能、物理性能、化學(xué)性能。從其被使用的性能特征而言分為結(jié)構(gòu)材料和功能材料。結(jié)構(gòu)材料：以力學(xué)性能（一般是指強(qiáng)度、塑性）為主要技術(shù)指標(biāo)應(yīng)用的材料。例：鋼材：屈服強(qiáng)度σS、強(qiáng)度極限σb、延伸率δ緒論

功能材料：以物理、化學(xué)性能為主要技術(shù)指標(biāo)應(yīng)用的材料。例：電熱材料（電阻率ρ）、磁性材料（磁導(dǎo)率μ、矯頑力HC）等。金屬材料粉末冶金方向：粉末冶金材料：粉末冶金結(jié)構(gòu)材料；硬質(zhì)合金；磁性材料等。硬質(zhì)合金：燒結(jié)工藝（熱容）、鈷的含量（飽和磁化強(qiáng)度）、WC顆粒、硬度、矯頑力HC2．內(nèi)容：第1~11章力學(xué)性能：材料在靜載條件下的彈性變形、塑性變形和斷裂過程，材料的硬度、斷裂韌性、疲勞性能、磨損性能、材料的高溫力學(xué)性能及材料的強(qiáng)韌化方法等；第12~14章物理性能：熱學(xué)性能、磁學(xué)性能、電學(xué)性能緒論二、學(xué)完本課程后應(yīng)達(dá)到的要求（學(xué)習(xí)本課程的目的）1．掌握主要力學(xué)性能和物理性能的基本概念、物理本質(zhì)、變化規(guī)律及性能指標(biāo)的工程意義；2．理解各種因素對金屬材料力學(xué)性能和物理性能的影響。即掌握環(huán)境因素和金屬材料成分、內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)因素對性能的影響；基本掌握提高材料性能指標(biāo)、充分發(fā)揮材料性能潛力的主要途徑；3.了解材料性能的測試原理、方法及儀器設(shè)備4．具有初步的材料失效分析、合理選材、用材及新材料的技能。緒論三、本課程的特點(diǎn)及主要參考書物理知識要求有一定的深度。理論性較強(qiáng)；同時(shí)應(yīng)該是一門實(shí)驗(yàn)檢測課。章與章之間較獨(dú)立，但內(nèi)容安排上有一定的規(guī)律性。

第一篇材料的力學(xué)性能

第一篇材料的力學(xué)性能1：退火低碳鋼

1：有機(jī)玻璃：硬而脆

2：正火中碳鋼

2：纖維增強(qiáng)熱固塑料：3：高碳鋼

硬而強(qiáng)但彈性模量

3：尼龍：硬而韌基本相同

4：聚四氟乙烯：軟而韌

第1章金屬材料的彈性變形

一、彈性變形力學(xué)性能指標(biāo)1、彈性模量E：表示材料抵抗彈性變形的能力，即材料在彈性變形范圍內(nèi)，產(chǎn)生單位彈性應(yīng)變所需應(yīng)力。2、彈性極限σe：表示材料只發(fā)生彈性變形所能承受的最大應(yīng)力。3、比例極限σp：表示材料在彈性變形階段，應(yīng)力與應(yīng)變成正比的最大應(yīng)力。4、彈性比功ɑe：表示金屬材料吸收變形功而又不發(fā)生永久變形的能力，在數(shù)值上ɑe=σeεe∕2=σe2

∕2E５、剛度EA0：表示材料在外載荷作用下抵抗彈性變形的能力。二、影響彈性模量的因素1、鍵合方式和原子結(jié)構(gòu)化學(xué)鍵大于物理鍵：共價(jià)鍵、金屬鍵、離子鍵大于分子鍵結(jié)合力強(qiáng)的彈性模量大。第1章金屬材料的彈性變形2、晶體結(jié)構(gòu)單晶體呈現(xiàn)各向異性（鎢除外），多晶體呈現(xiàn)各向同性——偽等向性鐵的單晶體：<111>晶向E=270000MPa<100>晶向E=125000MPa鐵的多晶體：E=135000MPa鎢皆為：E=384600MPa3、化學(xué)成分合金的彈性模量取決于組元的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)及組元之間的結(jié)合方式、組織4、微觀組織合金成分不變時(shí)，組織對彈性模量影響很小，晶粒大小對彈性模量無影響。5、溫度溫度升高，原子間距增大，體積膨脹，原子間結(jié)合力下降，彈性模量下降。第2章金屬材料的塑性變形一、塑性變形機(jī)理1、單晶體塑性變形的主要方式：滑移和孿生塑性變形——滑移——位錯的運(yùn)動阻礙位錯運(yùn)動的因素——晶體缺陷晶體缺陷：點(diǎn)缺陷：空位、間隙原子、置換原子線缺陷：位錯面缺陷：2、多晶體塑性變形的特征：1）塑性變形的非同時(shí)性和非均勻性：材料的表面優(yōu)先和處于軟位向的滑移系優(yōu)先；2）晶界的影響和晶粒位向差的影響晶界對位錯運(yùn)動有阻礙作用晶粒之間相互阻礙和協(xié)調(diào)霍耳——佩奇公式：σs=σi+kd-1/2第2章金屬材料的塑性變形二、屈服強(qiáng)度和強(qiáng)度極限1、屈服強(qiáng)度σs及條件屈服強(qiáng)度σ0.2屈服強(qiáng)度σs：表示材料不發(fā)生明顯的塑性變形所能承受的最大工程應(yīng)力。條件屈服強(qiáng)度σ0.2：表示材料在標(biāo)距長度內(nèi)發(fā)生0.2%的殘余工程應(yīng)變時(shí)工程應(yīng)力。2、強(qiáng)度極限（抗拉強(qiáng)度）σb強(qiáng)度極限σb：表示材料在拉斷前所能承受的最大工程應(yīng)力。三、塑性：材料在斷裂前產(chǎn)生塑性變形的能力。1、塑性的意義1）可使得材料通過塑性變形產(chǎn)生的應(yīng)變硬化提高抗過載能力，2）保證材料塑性變形的順利進(jìn)行3）塑性可判定金屬材料冶金質(zhì)量的好壞。2、塑性指標(biāo)伸長率δ斷面收縮率ψ第2章金屬材料的塑性變形四、影響屈服強(qiáng)度的因素1、晶體結(jié)構(gòu)屈服即位錯開始運(yùn)動，因此單晶體理論屈服強(qiáng)度=臨界切應(yīng)力切應(yīng)力取決于阻力（點(diǎn)陣阻力、位錯交互運(yùn)動的阻力）1)點(diǎn)陣阻力：派—納力一個(gè)位錯晶體中運(yùn)動所需克服的阻力。2）位錯交互運(yùn)動的阻力3）位錯運(yùn)動與其它缺陷的作用2、晶界和亞晶界的影響HALL-PETCH公式在納米晶范圍內(nèi)仍出現(xiàn)細(xì)晶強(qiáng)化3、合金元素的影響第2章金屬材料的塑性變形固溶強(qiáng)化柯氏氣團(tuán)強(qiáng)化沉淀強(qiáng)化時(shí)效強(qiáng)化彌散強(qiáng)化4、環(huán)境因素1）溫度：溫度升高，屈服強(qiáng)度下降。2）加載速度：加載速度（變形速度）越快，屈服強(qiáng)度增高。3）應(yīng)力狀態(tài)的影響：不同的加載方式，屈服強(qiáng)度不同。第2章金屬材料的塑性變形固溶強(qiáng)化柯氏氣團(tuán)強(qiáng)化沉淀強(qiáng)化時(shí)效強(qiáng)化彌散強(qiáng)化4、環(huán)境因素1）溫度：溫度升高，屈服強(qiáng)度下降。2）加載速度：加載速度（變形速度）越快，屈服強(qiáng)度增高。3）應(yīng)力狀態(tài)的影響：不同的加載方式，屈服強(qiáng)度不同。第2章金屬材料的塑性變形五、影響金屬材料塑性的因素1、晶體結(jié)構(gòu)2、晶粒大小3、第二相的形態(tài)、大小、數(shù)量及分布4、溫度5、加載速度6、應(yīng)力狀態(tài)六、應(yīng)變硬化及應(yīng)變硬化指數(shù)七、超塑性及具有超塑性的條件第3章金屬材料的斷裂與斷裂韌性過量變形、磨損、腐蝕、斷裂是機(jī)件的四種主要失效形式。斷裂斷裂過程包括裂紋的萌生、擴(kuò)展與斷裂三個(gè)階段。斷口及斷口分析法一、斷裂的類型及斷裂機(jī)理一）斷裂的類型1.根據(jù)斷裂前塑性變化大小分為：韌性斷裂和脆性斷裂韌性斷裂：指金屬斷裂前產(chǎn)生明顯的宏觀塑性變形的斷裂，這種斷裂有一個(gè)緩慢的撕裂過程，在裂紋擴(kuò)展過程中不斷消耗能量。中、低強(qiáng)度鋼的光滑圓柱試樣在室溫下的靜拉伸斷裂是典型的韌性斷裂。韌性斷裂的宏觀斷口同時(shí)具有上述三個(gè)區(qū)域，而脆性斷口纖維區(qū)很小，剪切唇幾乎沒有。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，因此危害性很大。脆性斷裂的斷裂面一般與正應(yīng)力垂直，斷口平齊而光亮，常呈放射狀或結(jié)晶狀。板狀矩形拉伸試樣斷口呈人字紋花樣。第3章金屬材料的斷裂與斷裂韌性2.按裂紋擴(kuò)展的途徑分為：穿晶斷裂與沿晶斷裂多晶金屬斷裂時(shí)，裂紋擴(kuò)展的路徑可能不同，穿晶斷裂的裂紋穿過晶粒內(nèi)，而沿晶斷裂的裂紋沿晶界擴(kuò)展。第3章金屬材料的斷裂與斷裂韌性3.根據(jù)斷裂機(jī)理分類：純剪切斷裂與微孔聚集型斷裂、解理斷裂與準(zhǔn)解理斷裂(1)剪切斷裂：金屬材料在切應(yīng)力的作用下，沿滑移面分離而造成的滑移面分離斷裂；包括滑斷純剪切斷裂和微孔聚集型斷裂。微孔聚集型斷裂是通過微孔成核、長大聚合而導(dǎo)致材料分離。斷口宏觀特征：呈暗灰色、纖維狀斷口微觀特征：斷口上分布有大量韌窩。第3章金屬材料的斷裂與斷裂韌性(2)解理斷裂：是指金屬材料在一定條件下（如低溫），當(dāng)外加正壓力達(dá)到一定數(shù)值后，由于原子間結(jié)合鍵的破壞引起的以極快速率沿一定晶體學(xué)晶面產(chǎn)生的穿晶斷裂；由于與大理石的斷裂相似，所以稱這種晶體學(xué)平面為解理面。斷口宏觀特征：呈極平坦的鏡面斷口宏觀特征：解理臺階、河流花樣、舌狀花樣。微孔聚集型斷裂是通過微孔成核、長大聚合而導(dǎo)致材料分離。(2)解理斷裂：是指金屬材料在一定條件下（如低溫），當(dāng)外加正壓力達(dá)到一定數(shù)值后，以極快速率沿一定晶體學(xué)平面產(chǎn)生的穿晶斷裂；由于與大理石的斷裂相似，所以稱這種晶體學(xué)平面為解理面。第3章金屬材料的扭轉(zhuǎn)、彎曲、壓縮性能(2)解理斷裂：是指金屬材料在一定條件下（如低溫），當(dāng)外加正壓力達(dá)到一定數(shù)值后，由于原子間結(jié)合鍵的破壞引起的以極快速率沿一定晶體學(xué)晶面產(chǎn)生的穿晶斷裂；由于與大理石的斷裂相似，所以稱這種晶體學(xué)平面為解理面。斷口宏觀特征：呈極平坦的鏡面斷口微觀觀特征：解理臺階、河流花樣、舌狀花樣。2.準(zhǔn)解理在淬火回火鋼中，當(dāng)裂紋在晶粒內(nèi)部擴(kuò)展時(shí)，難于嚴(yán)格的沿一定晶體學(xué)平面擴(kuò)展，斷裂路徑不再與晶粒位向有關(guān)，而主要與細(xì)小的碳化物質(zhì)點(diǎn)有關(guān)，其微觀形態(tài)，與解理河流相似，但又不是真正的解理，所以稱為準(zhǔn)解理。第4章金屬材料的扭轉(zhuǎn)、彎曲、壓縮性能4.1應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)值越大，表示應(yīng)力狀態(tài)越“軟”，金屬越易于產(chǎn)生塑性變形和韌性斷裂。α值越小，表示應(yīng)力狀態(tài)越“硬”，金屬越不易于產(chǎn)生塑性變形而易于產(chǎn)生脆性斷裂。單向拉伸的α為0.5單向壓縮的α為0.2扭轉(zhuǎn)的α為0.5第4章金屬材料的扭轉(zhuǎn)、彎曲、壓縮性能4.2扭轉(zhuǎn)一、扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)當(dāng)圓柱試樣承受扭矩T進(jìn)行扭轉(zhuǎn)時(shí)，試樣表面的應(yīng)力狀態(tài)如圖所示，在與試樣軸線呈45°的兩個(gè)斜截面上作用最大與最小正應(yīng)力σ1及σ3，在與試樣軸線平行和垂直的截面上作用最大切應(yīng)力，兩種應(yīng)力的比值接近1。在彈性變形階段，試樣橫截面上的切應(yīng)力和切應(yīng)變沿半徑方向的分布是線性的（圖2-6b）。當(dāng)表層產(chǎn)生塑性變形后，切應(yīng)變的分布仍保持線性關(guān)系，但切應(yīng)力則因塑性變形而有所降低，呈非線性分布。第4章金屬材料的扭轉(zhuǎn)、彎曲、壓縮性能第4章金屬材料的扭轉(zhuǎn)、彎曲、壓縮性能第4章金屬材料的扭轉(zhuǎn)、彎曲、壓縮性能二、扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)測定的主要力學(xué)性能指標(biāo)1.切變模量G在彈性范圍內(nèi)，切應(yīng)力與切應(yīng)變之比，表示材料抵抗切應(yīng)變的能力。第4章金屬材料的扭轉(zhuǎn)、彎曲、壓縮性能2.扭轉(zhuǎn)比例極限3.扭轉(zhuǎn)屈服強(qiáng)度4.抗扭強(qiáng)度4.2扭轉(zhuǎn)二、扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)的特點(diǎn)及應(yīng)用特點(diǎn)：(1)應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)α=0.8，比拉伸時(shí)的α大，易于顯示拉伸時(shí)表現(xiàn)為脆性或低塑性金屬材料的塑性行為。(2)圓柱形試樣扭轉(zhuǎn)時(shí)，整個(gè)長度上塑性變形是均勻的，沒有縮頸現(xiàn)象。(3)能較敏感的反映出金屬表面缺陷及表面硬化層的性能。(4)扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)的最大正應(yīng)力與最大切應(yīng)力在數(shù)值上大體相等，而生產(chǎn)上所用大部分金屬材料的正斷抗力大于切斷抗力，所以扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)是測定這些材料切斷抗力最可靠的方法。應(yīng)用：4.3彎曲一、彎曲試驗(yàn)將圓柱形或矩形試樣放置于一定跨距Ls的支座上，進(jìn)行三點(diǎn)彎曲或四點(diǎn)彎曲加載，通過記錄彎曲力f和試樣撓度f之間的關(guān)系曲線，就可確定金屬在彎曲力下的力學(xué)性能。4.3彎曲二、彎曲試驗(yàn)所測的主要性能指標(biāo)彎曲試驗(yàn)主要測定脆性或低塑性材料的抗彎強(qiáng)度試樣彎曲至斷裂前達(dá)到的最大彎曲力，按彈性彎曲應(yīng)力公式計(jì)算的最大彎曲應(yīng)力，稱為抗彎強(qiáng)度。三、彎曲實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)及應(yīng)用(1)彎曲試驗(yàn)的試樣形狀簡單、操作方便，不存在拉伸試驗(yàn)時(shí)的試樣偏斜對結(jié)果的影響，可用彎曲的撓度顯示材料的塑性。(2)彎曲試驗(yàn)時(shí)，樣品表面應(yīng)力最大，可靈敏的反映材料表面的缺陷。(3)測量灰鑄鐵、硬質(zhì)合金、工具鋼的抗彎強(qiáng)度，評價(jià)其性能和質(zhì)量。4.4壓縮一、壓縮試驗(yàn)4.4壓縮二、壓縮試驗(yàn)可測定的主要壓縮性能指標(biāo)：1.抗壓強(qiáng)度單位試樣被壓至破壞過程中的最大應(yīng)力σbc2.相對壓縮率3.相對斷面擴(kuò)展率三、壓縮試驗(yàn)的特點(diǎn)(1)單向壓縮試驗(yàn)的應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)α=2，比拉伸、扭轉(zhuǎn)、彎曲的應(yīng)力狀態(tài)都軟，所以主要用于拉伸時(shí)呈脆性的金屬材料力學(xué)性能的測定。(2)拉伸時(shí)塑性很好的材料，在壓縮時(shí)只發(fā)生壓縮變形而不斷裂。(3)對于接觸面處承受多向壓縮應(yīng)力的機(jī)件，如滾動軸承、套圈與滾動體，常采用多向壓縮實(shí)驗(yàn)。第5章金屬材料的硬度5.1金屬硬度的意義及硬度試驗(yàn)的特點(diǎn)硬度是表征材料軟硬程度的一種性能物理意義隨著試驗(yàn)方法不同而不同壓入法是應(yīng)用最廣泛的硬度測試方法壓入法的應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)α=2，在這種應(yīng)力狀態(tài)下，幾乎所有的金屬材料都能產(chǎn)生塑性變形，所以這種方法也能測定硬質(zhì)合金、陶瓷等脆性材料的硬度。5.2布氏硬度

（一）試驗(yàn)原理：用直徑為D（mm）的鋼球或硬質(zhì)合金球的壓頭，加一定的試驗(yàn)力F（N），將其壓入試樣表面（右圖a），經(jīng)過規(guī)定的保持時(shí)間t（s）后卸除試驗(yàn)力，試樣表面將殘留壓痕，然后測量壓痕的平均直徑d（mm），求得壓痕的球形面積A（mm2）。5.2布氏硬度

布氏硬度計(jì)試驗(yàn)法主要用于鑄鐵、鋼材、有色金屬及軟合金等材料的硬度測定，此外還可以用于塑料、電木等某些非金屬材料硬度的測定。適用于工廠、車間、試驗(yàn)室、大專院校和科研機(jī)構(gòu)。布氏硬度布氏硬度試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)：1.由于壓頭的直徑較大，所以壓痕面積較大，其硬度值能反映各組成相的平均性能，適合于測定灰鑄鐵、軸承合金的硬度；2.試驗(yàn)數(shù)據(jù)穩(wěn)定，重復(fù)性強(qiáng)。布氏硬度試驗(yàn)的缺點(diǎn)：1.對不同材料需要更換壓頭直徑和改變試驗(yàn)力，壓痕直徑的測量較麻煩，所以不宜用于自動檢測；2.壓痕較大時(shí)不宜在成品上實(shí)驗(yàn)。5.3洛氏硬度

（一）試驗(yàn)原理：(a)試驗(yàn)時(shí)先加初始試驗(yàn)力F0，以保證壓頭與試樣表面接觸良好，得到一個(gè)壓痕深度h0，此時(shí)指針指零。(b)施加主作用力F1，壓頭壓入深度為h1，表逆時(shí)針轉(zhuǎn)到相應(yīng)刻度位置，h1包括彈性變形與塑性變形。(c)F1卸除后，總變形中的彈性變形恢復(fù)，壓頭回升一段距離（h2-h1），此時(shí)塑性變形深度即為壓痕深度h，最終表盤指針?biāo)讣礊槁迨嫌捕戎?。HRS-150型數(shù)顯洛氏硬度計(jì)是機(jī)電一體化的硬度測試儀器。該機(jī)外觀新穎，采用微機(jī)控制，硬度值以數(shù)字直接顯示。升降螺桿與旋輪間自動反饋鎖合，外接打印機(jī)，除試臺升降外，完全實(shí)現(xiàn)了自動化，消除了操作和讀數(shù)誤差。該硬度計(jì)適用于黑色金屬、有色金屬和非金屬材料的硬度測定。洛氏硬度的優(yōu)點(diǎn)：1.操作簡便、迅速、硬度值可直接讀出；2.壓痕小，可在工件上直接實(shí)驗(yàn)；3.采用不同標(biāo)尺可測定各種軟硬不同的金屬或厚薄不一的試樣硬度，可廣泛用于熱處理質(zhì)量檢驗(yàn)。洛氏硬度的缺點(diǎn)：1.壓痕較小，代表性差；2.若材料中存在偏析及組織不均勻等缺陷，則所測硬度值重復(fù)性差，分散度大；3.用不同標(biāo)尺測得的硬度值彼此沒有聯(lián)系，不能直接比較。（三）維氏硬度試驗(yàn)維氏硬度試驗(yàn)的原理與布氏硬度相同，也是根據(jù)壓痕單位面積所承受的試驗(yàn)力計(jì)算硬度值。不同的是試驗(yàn)用的壓頭不同，是兩個(gè)相對面間夾角α為136°的金剛石四棱錐體。壓頭在試驗(yàn)力F（N）作用下將樣品表面壓出一個(gè)四方錐形的壓痕，經(jīng)一定保持時(shí)間后卸除試驗(yàn)力，測量壓痕對角線平均長度d，d=(d1+d2)/2，來計(jì)算壓痕的表面積A（mm2）。HVS-50型數(shù)顯維氏硬度計(jì)是光機(jī)電一體化的高新技術(shù)產(chǎn)品，具有良好的可靠性，可操作性，是小負(fù)荷維氏硬度計(jì)的升級換代產(chǎn)品。該機(jī)采用計(jì)算機(jī)軟件編程，高倍率光學(xué)測量系統(tǒng)，光電傳感等技術(shù)，通過軟鍵輸入，能調(diào)節(jié)測量光源的強(qiáng)弱，選擇測試方法與對照表、保持時(shí)間、文件號與儲存等，在LCD大屏幕顯示上能顯示試驗(yàn)方法、試驗(yàn)力、測量壓痕長度、硬度值、試驗(yàn)力保持時(shí)間，測量次數(shù)并能鍵入年、月、日期，試驗(yàn)結(jié)果和數(shù)據(jù)處理等，通過打印輸出，并通過RS232接口與計(jì)算機(jī)連網(wǎng)硬度計(jì)配可選攝影裝置，能對所測壓痕和材料金相組織進(jìn)行拍攝，適用于測量微小、薄形試件、表面滲鍍處理后的零件，是科研機(jī)構(gòu)、工廠及質(zhì)檢部門進(jìn)行研究和檢測的理想的硬度測試儀器。維氏硬度的優(yōu)點(diǎn)：1.不存在布氏硬度試驗(yàn)時(shí)要求試驗(yàn)力F與壓頭直徑D之間所規(guī)定條件的約束，也不存在洛氏硬度實(shí)驗(yàn)時(shí)不同標(biāo)尺的硬度值無法統(tǒng)一的弊端；2.試驗(yàn)力可以任意選擇，壓痕測量精度較高，硬度值較精確。維氏硬度的缺點(diǎn)：需要通過測量壓痕對角線長度后才能進(jìn)行計(jì)算或查表，工作效率較低。其它硬度試驗(yàn)方法1.努氏硬度試驗(yàn)與顯微硬度相比有兩點(diǎn)不同：(1)壓頭形狀不同（圖2-22），兩個(gè)對面角不等的四棱錐金剛石壓頭，對面角分別為為172°30′和130°，所以試樣上得到的是長、短對角線長度比（l/w）為7.11的棱形壓痕。(2)硬度值不是試驗(yàn)力除以壓痕表面積，而是除以壓痕投影面積。努氏硬度試驗(yàn)由于壓痕細(xì)長，只需測量對角線的長度，所以精確度較高，對于表面淬硬層或滲層、鍍層等薄層區(qū)域的硬度測定以及滲層截面上硬度分布的測定較為方便。2.肖氏硬度和里氏硬度試驗(yàn)肖氏硬度的原理：將一定質(zhì)量的帶有金剛石圓頭或鋼球的重錘，從一定高度落于金屬試樣表面，根據(jù)重錘回跳的高度來表征硬度值的大小，也稱為回跳硬度。里氏硬度：用規(guī)定質(zhì)量的沖擊體在彈力作用下以一定速度沖擊試樣表面，用沖頭（碳化鎢球）的回彈速度表征金屬的硬度值。第6章材料的沖擊韌性與低溫脆性沖擊：載荷以很高的速度作用于機(jī)件或物體上的現(xiàn)象。6.1沖擊韌性一、沖擊載荷的能量性質(zhì)在Δt時(shí)間內(nèi)，Ｆ是一個(gè)變力，故沖擊載荷只能用能量沖擊功表達(dá)二、缺口沖擊試驗(yàn)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定沖擊彎曲試驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)試樣分別為夏比(charpy)U型缺口試樣和夏比V型缺口試樣，兩種試樣的形狀及尺寸如圖所示。所測得的沖擊吸收功分別記為AKU和AKV。另外，測量陶瓷、鑄鐵或工具鋼等脆性材料的沖擊吸收功時(shí)，常采用10mm×l0mm×10mm的無缺口沖擊試樣。第6章材料的沖擊韌性與低溫脆性第6章材料的沖擊韌性與低溫脆性缺口試樣一次沖擊彎曲試驗(yàn)原理如圖上一面圖所示。試驗(yàn)在擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，將試樣水平放置于試驗(yàn)機(jī)支座上，缺口位于沖擊相背方向。沖擊時(shí)將具有一定質(zhì)量G的擺錘舉至具有一定高度H1的位置，使其獲得一定位能GH1。釋放擺錘沖斷試樣后擺錘的剩余能量為GH2，則擺錘沖斷試樣失去的位能為GH1-GH2，此即為試樣變形和斷裂所吸收的功，稱為沖擊吸收功，以AK表示，單位為J。第6章材料的沖擊韌性與低溫脆性三、沖擊韌性用試樣缺口處截面FN(cm2)去除AKV(AKU)，便得到?jīng)_擊韌度或沖擊值αKV(αKU)，即αKV(αKU)是一個(gè)綜合性的力學(xué)性能指標(biāo)，與材料的強(qiáng)度和塑性有關(guān)，單位為J/m2。第6章材料的沖擊韌性與低溫脆性6.2低溫脆性低溫脆性：當(dāng)材料的應(yīng)用溫度低于某一溫度時(shí)，材料出現(xiàn)由韌性狀態(tài)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)，沖擊韌性功明顯下降的現(xiàn)象。低溫脆性轉(zhuǎn)變：這種隨溫度的降低，材料由韌性狀態(tài)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)的現(xiàn)象。

斷裂機(jī)理由微孔聚集變?yōu)榇┚Ы饫?，斷口特征由纖維狀變?yōu)榻Y(jié)晶狀，這就是低溫脆性。轉(zhuǎn)變溫度tk稱為韌脆轉(zhuǎn)變溫度或冷脆轉(zhuǎn)變溫度。一、材料的冷脆傾向（1）對于中低強(qiáng)度的面心立方金屬材料和大部分密排六方的金屬材料一般沒有低溫脆性現(xiàn)象，但在20-42K極低溫度下奧氏體鋼及鋁合金有冷脆性。（2）對于高強(qiáng)度鋼及超高強(qiáng)度鋼、高強(qiáng)度鋁合金和鈦合金等在很寬溫度范圍內(nèi)沖擊韌性就很低，故韌脆轉(zhuǎn)變不明顯。

第6章材料的沖擊韌性與低溫脆性（3）對于低、中強(qiáng)度的鋼及鈹、鋅等材料，其低溫脆性很明顯。第6章材料的沖擊韌性與低溫脆性二、韌脆轉(zhuǎn)變溫度tk因?yàn)轫g性是材料塑性變形和斷裂全過程吸收能量的能力，它是強(qiáng)度和塑性的綜合表現(xiàn)，因而在特定條件下，能量、強(qiáng)度和塑性都可用來表示韌性。所以，依照試樣斷裂消耗的功、斷裂后塑性變形的大小及斷口形貌均可以確定tk。目前尚無簡單的判據(jù)求韌脆轉(zhuǎn)變溫度tk。通常只是根據(jù)能量、塑性變形或斷口形貌隨溫度的變化定義tK。為此，需要在不同溫度下進(jìn)行沖擊彎曲試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果作出沖擊吸收功一溫度曲線、試樣斷裂后塑性變形量和溫度的關(guān)系曲線、斷口形貌中各區(qū)所占面積和溫度的關(guān)系曲線等，根據(jù)這些曲線求tk．第6章材料的沖擊韌性與低溫脆性1.按能量法定義tk(1)當(dāng)?shù)陀谀骋粶囟炔牧衔盏臎_擊能量基本不隨溫度而變化，形成一平臺，該能量稱為“低階能”以低階能開始上升的溫度定義tk，并記為NDT(nildu-ctilitytemperature)，稱為無塑性或零塑性轉(zhuǎn)變溫度。這是無預(yù)先塑性變形斷裂對應(yīng)的溫度，是最易確定tk的判據(jù)。在NDT以下，斷口由100％結(jié)晶區(qū)(解理區(qū))組成。(2)高于某一溫度材料吸收的能量也基本不變，形成一個(gè)上平臺，稱為“高階能”。以高階能對應(yīng)的溫度為tk，記為FTP(fracturetransitionplastic)。高于FTP的斷裂，將得到100％的纖維狀斷口。顯然，這是一種最保守定義tk的方法。第6章材料的沖擊韌性與低溫脆性(3)以低階能和高階能平均值對應(yīng)的溫度定義，并記為FTE(fracturetransitionelastic。(4)以AKV＝15尺磅(20.3N·m)對應(yīng)的溫度定義，并記為V15TT。實(shí)踐表明，低碳鋼船用鋼板服役時(shí)若沖擊韌性大于15尺磅或在V15TT

以上工作就不致于發(fā)生脆性斷裂。第6章材料的沖擊韌性與低溫脆性第6章材料的沖擊韌性與低溫脆性1.按斷口形貌定義tk通常取結(jié)晶區(qū)面積占整個(gè)斷口面積50％時(shí)的溫度為tK，并記為50％FATT(fractureappearancetransition

temperature)或FATT50、t50。50％FATT反映了裂紋擴(kuò)展變化特征，可以定性地評定材料在裂紋擴(kuò)展過程中吸收能量的能力。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，50％FATT與斷裂韌度KIc開始急速降低的溫度有較好的對應(yīng)關(guān)系，故得到廣泛應(yīng)用．但此方法需要目測評定各區(qū)所占面積，受人為影響較大．第6章材料的沖擊韌性與低溫脆性三、影響材料低溫脆性的因素

1.晶體結(jié)構(gòu)的影響體心立方金屬及其合金存在低溫脆性，面心立方金屬及其合金一般不存在低溫脆性。體心立方金屬的低溫脆性可能和遲屈服現(xiàn)象有密切關(guān)系。所謂遲屈服是指當(dāng)用高于材料屈服極限的載荷以高加載速度作用于體心立方結(jié)構(gòu)材料時(shí)，瞬間并不屈服，需在該應(yīng)力下保持一定時(shí)間后才發(fā)生屈服。且溫度越低，持續(xù)的時(shí)間越長，這就為裂紋的發(fā)生和傳播造成有利條件。中、低強(qiáng)度鋼的基體是體心立方結(jié)構(gòu)的快素體，故都有明顯的低溫脆性。第6章材料的沖擊韌性與低溫脆性2.化學(xué)成分的影響間隙溶質(zhì)元素含量增加，高階能下降，韌脆轉(zhuǎn)變溫度提高。這是由于間隙溶質(zhì)元素溶入基體金屬品格中，通過與位借的交互作用偏聚于位借線附近形成柯氏氣團(tuán)，致使σs升高，所以鋼的脆性增大;

鋼中加入置換型溶質(zhì)元素(Ni、Mn例外)一般也降低高階能，提高韌脆轉(zhuǎn)變溫度，但這種影響較間隙溶質(zhì)原子小得多。雜質(zhì)元素S、P、Pb、Sn、As等使鋼的韌性下降。這是由于它們偏聚于晶界，降低晶界表面能，產(chǎn)生沿晶脆性斷裂，同時(shí)使鋼的韌脆轉(zhuǎn)變溫度升高。第6章材料的沖擊韌性與低溫脆性

3.晶粒大小細(xì)化晶?？墒共牧享g性增加。第6章材料的沖擊韌性與低溫脆性4.金相組織

在較低強(qiáng)度水平，強(qiáng)度相同而組織不同的鋼，其沖擊吸收功和韌脆轉(zhuǎn)變溫度以回火索氏體最佳，貝氏體回火組織次之，片狀珠光體組織最差。此外，球化處理能改善鋼的韌性。在較高強(qiáng)度水平時(shí)。中、高碳鋼經(jīng)等溫淬火獲得下貝氏體組織，其沖擊吸收功和韌脆轉(zhuǎn)變溫度優(yōu)于同強(qiáng)度的淬火馬氏體并回火的組織。在相同強(qiáng)度水平，典型上貝氏體的韌脆轉(zhuǎn)變溫度高于下貝氏體的韌脆轉(zhuǎn)變溫度。但低碳鋼低溫上貝氏體(B1)的韌性卻高于回火馬氏體的韌性，這是由于在低溫上貝氏體中滲碳體沿奧氏體晶界的析出受到抑制，減少了晶界裂紋所致。第6章材料的沖擊韌性與低溫脆性在馬氏體鋼中存在穩(wěn)定殘余奧氏體，可以抑制解理斷裂，從而顯著改善鋼的韌性．馬氏體鋼中的殘余奧氏體膜也有類似作用．

鋼中碳化物及夾雜物等第二相對鋼的脆性的影響程度取決于第二相質(zhì)點(diǎn)的大小、形狀、分布、第二相性質(zhì)及其與基體的結(jié)合力等因素．一般第二相尺寸增加，材料的韌性下降．韌脆轉(zhuǎn)化溫度升高．第二相的形狀對材料脆性也有影響，球狀第二相材料的韌性較好第6章材料的沖擊韌性與低溫脆性

5.試樣尺寸和形狀缺口曲率半徑越小，tk越高，因此，V型缺口試樣的tk高于U型試樣的tk。當(dāng)不改變?nèi)笨诔叽缍辉黾釉嚇訉挾?或厚度)時(shí)，tk升高。若試樣各部分尺寸按比例增加時(shí)，tk也升高。這是出于試樣尺寸增加時(shí)應(yīng)力狀態(tài)變硬，且缺陷幾率增大，故脆性增大。6.加載速率提高加載速率如同降低溫度，使材料脆性增大，韌脆轉(zhuǎn)變溫度提高。中、低強(qiáng)度鋼的韌脆轉(zhuǎn)變溫度對加載速率比較敏感，而高強(qiáng)度鋼和超高強(qiáng)度鋼的韌脆轉(zhuǎn)變溫度則對加載速率的敏感性較小。第7章金屬材料的疲勞性能

概述：

工程中許多的機(jī)件和構(gòu)件都承受交變載荷的作用，如曲軸、連桿、齒輪、葉片和軸承等等，這些構(gòu)件的主要破壞形式是疲勞破壞，據(jù)統(tǒng)計(jì)，斷裂中有80％以上是疲勞破壞，因而造成了重大的經(jīng)濟(jì)損失。疲勞失效是機(jī)件的主要失效形式。研究疲勞失效有重要實(shí)際意義。研究主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：定壽和延壽。第7章金屬材料的疲勞性能

一、疲勞概念

材料在循環(huán)載荷的長期作用下，即使受到的應(yīng)力低于屈服強(qiáng)度，也會因?yàn)閾p傷的積累而引發(fā)斷裂的現(xiàn)象叫做疲勞。二、循環(huán)載荷：是指大小、或大小和方向都隨時(shí)間作周期性變化一類載荷.第7章金屬材料的疲勞性能

第7章金屬材料的疲勞性能

三、疲勞的分類1）按應(yīng)力狀態(tài)分，有彎曲疲勞、扭轉(zhuǎn)疲勞、拉壓疲勞、接觸疲勞及復(fù)合疲勞；2）按應(yīng)力高低和斷裂壽命分，有高周疲勞（N＞105）和低周疲勞（N=102～105）四、疲勞斷裂的特點(diǎn)

1）疲勞斷裂是低應(yīng)力循環(huán)延時(shí)斷裂，是具有壽命的斷裂；對于疲勞壽命的預(yù)測就顯得十分重要和必要(訂壽)。2）疲勞斷裂是低應(yīng)力脆性斷裂，一般在低于屈服應(yīng)力之下發(fā)生；該破壞是一種潛藏的突發(fā)性破壞3）疲勞斷裂對缺口、裂紋及組織缺陷十分敏感；4）疲勞斷裂過程包括裂紋的萌生和擴(kuò)展兩個(gè)過程，相應(yīng)的斷口上有明顯的疲勞源區(qū)、疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)和瞬間斷裂區(qū)。第7章金屬材料的疲勞性能

五．疲勞斷口形貌特征：

疲勞源區(qū)：光亮度最大，平滑疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)：

具有貝紋線瞬間斷裂區(qū)：

粗糙第7章金屬材料的疲勞性能

六、金屬材料疲勞破壞機(jī)理1、疲勞裂紋的萌生：疲勞裂紋萌生的策源地多出現(xiàn)在機(jī)件表面，常和缺口、裂紋、刀痕、蝕坑等缺陷相連．但若材料內(nèi)部存在嚴(yán)重冶金缺陷（夾雜、縮孔、偏析、白點(diǎn)等），也會因局部材料強(qiáng)度降低而在機(jī)件內(nèi)部引發(fā)出疲勞源．疲勞源可以是一個(gè)也可以是多個(gè)，其多少與工程應(yīng)力狀態(tài)及過載程度有關(guān)。主要方式有：（1）表面滑移帶開裂；（2）第二相、夾雜物與基體界面或夾雜物本身開裂；（3）晶界或亞晶界處開裂第7章金屬材料的疲勞性能

2．疲勞裂紋的擴(kuò)展疲勞裂紋萌生后便開始擴(kuò)展，其擴(kuò)展一般分為兩個(gè)階段，如圖所示．第1階段是沿著最大切應(yīng)力方向向內(nèi)擴(kuò)展．其中多數(shù)微裂紋并不繼續(xù)擴(kuò)展，成為不擴(kuò)展裂紋，只有個(gè)別微裂紋可延伸幾十μm（即2—5個(gè)晶粒）長．并且隨著名義應(yīng)力范圍的生高而減小。第2階段，沿垂直拉應(yīng)力方向向前擴(kuò)展形成主裂紋，直至最后形成剪切唇為止．此過程在顯微鏡下可以顯示出疲勞帶。第7章金屬材料的疲勞性能

七、疲勞抗力指標(biāo)

1、疲勞曲線在交變載荷下，金屬所承受的最大交變應(yīng)力（σmax或S）與斷裂循環(huán)周次（N）之間的關(guān)系曲線稱為疲勞曲線，如下圖所示。

循環(huán)應(yīng)力高時(shí)，經(jīng)歷的疲勞壽命短；循環(huán)應(yīng)力低時(shí)，經(jīng)歷的疲勞壽命就長

σmax

σ1

σ2

σr

N1

N2

NｏN第7章金屬材料的疲勞性能

2、疲勞強(qiáng)度或疲勞極限(σr

或σ-1)當(dāng)σmax低于σr時(shí)，交變應(yīng)力到無數(shù)次也不會發(fā)生疲勞斷裂，則稱σr為材料的疲勞強(qiáng)度或疲勞極限。對于對稱應(yīng)力循環(huán)，r為-1，σr→σ-1八、影響金屬材料疲勞強(qiáng)度的因素1、工作條件：載荷條件、載荷頻率、間歇、環(huán)境溫度、環(huán)境介質(zhì)2、表面狀態(tài)及尺寸因素3、表面強(qiáng)化及殘余應(yīng)力4、材料成分及組織第8章金屬材料的磨損性能磨損：相對運(yùn)動導(dǎo)致摩擦造成接觸材料表面的損耗，使機(jī)件尺寸發(fā)生變化，表面材料逐漸損失造成表面損傷。一、磨損過程機(jī)件正常運(yùn)行的磨損過程一般分三階段,曲線上的各點(diǎn)斜率即為磨損速率。第8章金屬材料的磨損性能二、磨損的基本類型根據(jù)摩擦面損傷和破壞的型式,大致可分四類:粘著磨損、磨料磨損、腐蝕磨損、接觸疲勞磨損等。磨損類型在不同的條件下,可以發(fā)生轉(zhuǎn)化,由一種損傷機(jī)制變成另一種損傷機(jī)制。實(shí)驗(yàn)表明:隨著滑動速度的增快,磨損類型由氧化磨損轉(zhuǎn)化為粘著磨損,又從粘著磨損轉(zhuǎn)化為氧化磨損,最終恢復(fù)為粘著磨損,磨損量也由小增大直至材料失效。故解決實(shí)際磨損問題時(shí),要分析參與磨損過程的條件特性,確定磨損類型,才能采取有效的措施,減少磨損。第8章金屬材料的磨損性能1、粘著磨損

粘著磨損又稱咬合磨損。是因兩種材料表面某些接觸點(diǎn)局部壓應(yīng)力超過該處材料屈服強(qiáng)度發(fā)生粘合,并拽開而產(chǎn)生的一種表面損傷磨損,多發(fā)生在摩擦付相對滑動速度小,接觸面氧化膜脆弱,潤滑條件差，及接觸應(yīng)力大的滑動摩擦條件下。磨損特征是表面有大小不等的結(jié)疤

第8章金屬材料的磨損性能粘著磨損機(jī)理

實(shí)際材料表面接觸僅發(fā)生在少數(shù)的微凸體頂尖上,產(chǎn)生很高的應(yīng)力而發(fā)生塑性變形，倘若接觸面上的潤滑油膜、氧化膜等被擠破，使裸露材料的新鮮表面直接接觸，發(fā)生熔合粘著(冷焊),或因表面摩擦生熱溫度升高使相接觸的材料直接焊合。在隨后的滑動中，剛形成的粘著點(diǎn)被剪斷、拉開，并轉(zhuǎn)移到一方材料表面，然后脫落下來形成磨屑,之后又在其它地方形成新的粘著點(diǎn),如此粘著—剪斷—脫落—再粘著不斷地循環(huán)?？傊持p的過程就是粘著點(diǎn)不斷形成又不斷被破壞并脫落的過程。第8章金屬材料的磨損性能粘著剪斷的兩種形式若粘著點(diǎn)結(jié)合強(qiáng)度低于兩側(cè)材料,則沿接觸面剪斷,磨損量較小,摩擦面顯得較平滑,只有輕微擦傷。錫基合金與鋼的滑動屬此類型。若粘著點(diǎn)的結(jié)合強(qiáng)度比兩側(cè)任一材料的強(qiáng)度都高時(shí),分離面便發(fā)生在強(qiáng)度較弱的材料上,被剪斷的材料將轉(zhuǎn)移到強(qiáng)度較高的材料上。使軟材料表面出現(xiàn)微小的凹坑,硬材料表面形成微小凸起,使摩擦面變得粗糙,造成進(jìn)一步磨損。這種軟材料向硬材料表面的逐漸轉(zhuǎn)移積累，最終使不同材料的摩擦付滑動變成同材料間滑動,磨損增大,甚至產(chǎn)生咬死現(xiàn)象。如鉛基合金軸瓦與鋼軸之間的滑動粘結(jié)磨損就屬這種情況。第8章金屬材料的磨損性能2、磨粒磨損磨粒磨損又稱磨料磨損或研磨磨損。是摩擦付的一方表面存在堅(jiān)硬的細(xì)微凸起或在接觸面間存在硬質(zhì)粒子(從外界進(jìn)入或從表面剝落)時(shí)產(chǎn)生的磨損。前者稱兩體磨粒磨損,如銼削過程；后者稱三體磨粒磨損,如拋光過程。磨粒磨損的主要特征磨粒磨損的主要特征是摩擦面上有擦傷或因明顯犁皺形成的溝槽。第8章金屬材料的磨損性能第8章金屬材料的磨損性能磨粒磨損機(jī)理法向力形成壓痕,切向力推動磨粒向前進(jìn)。磨粒形狀與位向適當(dāng)時(shí),磨粒似刀具切削表面,切痕長而淺。當(dāng)磨粒較圓鈍或材料表面塑性較高時(shí),磨?；^后僅犁出溝槽,兩側(cè)材料沿溝槽兩側(cè)堆積,隨后的摩擦又會將堆積的部分壓平,如此反復(fù)地塑性變形,堆積,壓平,便導(dǎo)致裂紋形成并引起剝落。對碾碎性磨粒磨損,磨粒對摩擦表面的作用主要是使材料表面產(chǎn)生應(yīng)力集中,韌性材料反復(fù)塑性變形,導(dǎo)致疲勞破壞第8章金屬材料的磨損性能3、接觸疲勞磨損1）現(xiàn)象與特征接觸疲勞是兩接觸材料作滾動或滾動加滑動摩擦?xí)r,交變接觸壓應(yīng)力長期作用使材料表面疲勞損傷,局部區(qū)域出現(xiàn)小片或小塊狀材料剝落,而使材料磨損的現(xiàn)象,故又稱表面疲勞磨損或麻點(diǎn)磨損,是齒輪、滾動軸承等工件常見的磨損失效形式。接觸疲勞的宏觀形態(tài)特征是:接觸表面出現(xiàn)許多痘狀、貝殼狀或不規(guī)則形狀的凹坑(麻坑),有的凹坑較深,底部有疲勞裂紋擴(kuò)展線的痕跡。第8章金屬材料的磨損性能第8章金屬材料的磨損性能三、提高材料耐磨性的途徑1、減輕粘著磨損量的主要措施1）合理選擇摩擦付材料：盡量選擇互溶性少，粘著傾向小的材料配對，如非同種或晶格類型、電子密度、電化學(xué)性質(zhì)相差甚遠(yuǎn)的多相或化合物材料；強(qiáng)度高不易塑變的材料。2）避免或阻止兩摩擦付間直接接觸。增強(qiáng)氧化膜的穩(wěn)定性,提高氧化膜與基體的結(jié)合力；降低接觸表面粗糙度，改善表面潤滑條件等。3）采用表面處理,在材料表面形成一層化合物層或非金屬層,既降低接觸層原子間結(jié)合力，減少摩擦系數(shù)；又能避免直接接觸。第8章金屬材料的磨損性能２、減輕磨粒磨損的主要措施1）對低應(yīng)力磨粒磨損，應(yīng)提高表面硬度。2）對較重載荷,甚至較大沖擊載荷下磨損，基體材料最好是硬度高,韌性良好的貝氏體組織。3）對重大沖擊載荷下的磨損,具有單相組織和很高的加工硬化能力的高錳鋼(Mn13)。4）對于經(jīng)滲碳、碳氮共滲等提高表面硬度的機(jī)件,應(yīng)經(jīng)常對機(jī)件、潤滑油進(jìn)行防塵,過濾,以減輕磨粒磨損量。5）根據(jù)具體情況，選用合適的材料，制定合理的措施。

第8章金屬材料的磨損性能３、減輕接觸疲勞磨損的主要措施1）采用優(yōu)質(zhì)純凈的材料，減少脆性夾雜物。2）對軸承鋼，未溶碳化物狀態(tài)相同的條件下,控制馬氏體含碳量在0.4～0.5%左右。3）減少鋼中碳化物并使其呈球狀均勻分布;使基體中馬氏體、殘余奧氏體和未溶碳化物量之間有最佳匹配。4）提高材料表面硬度,要求合理的硬化層深度，同時(shí)還要適當(dāng)考慮心部硬度,表層材料硬度變化不能太陡。5）合理選擇表面硬化工藝,在一定深度范圍內(nèi)保存殘余壓力。6）改善接觸配對副的表面狀態(tài)，減少冷熱加工缺陷,降低表面粗糙度,降低摩擦系數(shù)，也是很有效的措施。

第一篇金屬材料的力學(xué)性能復(fù)習(xí)資料第一章

材料的彈性變形一、名詞解釋1、彈性變形：外力去除后，變形消失而恢復(fù)原狀的變形。P42、彈性模量：表示材料對彈性變形的抗力，即材料在彈性變形范圍內(nèi)，產(chǎn)生單位彈性應(yīng)變的需應(yīng)力。P103、比例極限：是保證材料的彈性變形按正比例關(guān)系變化的最大應(yīng)力。P154、彈性極限：是材料只發(fā)生彈性變形所能承受的最大應(yīng)力。P155、彈性比功：是材料在彈性變形過程中吸收變形功的能力。P156、包格申效應(yīng)：是指金屬材料經(jīng)預(yù)先加載產(chǎn)生少量塑性變形（殘余應(yīng)變小于4%），而后再同向加載，規(guī)定殘余伸長應(yīng)力增加，反向加載，規(guī)定殘余伸長應(yīng)力降低的現(xiàn)象。P20第一篇金屬材料的力學(xué)性能復(fù)習(xí)資料填空題1、金屬材料的力學(xué)性能是指在載荷作用下其抵抗（變形）和（斷裂）的能力。P22、低碳鋼拉伸試驗(yàn)的過程可以分為（彈性變形）、（塑性變形）和（斷裂）三個(gè)階段。P2三、選擇題1、表示金屬材料剛度的性能指標(biāo)是（B）。P10A比例極限B彈性模量C彈性比功2、彈簧作為廣泛應(yīng)用的減振或儲能元件，應(yīng)具有較高的（C）。P16A塑性B彈性模量C彈性比功D硬度3、下列材料中(C)最適宜制作彈簧。A08鋼B45鋼C60Si2MnCT12鋼第一篇金屬材料的力學(xué)性能復(fù)習(xí)資料4、下列因素中，對金屬材料彈性模量影響最小的因素是（D）。A化學(xué)成分B鍵合方式C晶體結(jié)構(gòu)D晶粒大小四、問答題影響金屬材料彈性模量的因素有哪些？為什么說它是組織不敏感參數(shù)？答：影響金屬材料彈性模量的因素有：鍵合方式和原子結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分、溫度及加載方式和速度。彈性模量是組織不敏感參數(shù)，材料的晶粒大小和熱處理對彈性模量的影響很小。因?yàn)樗窃娱g結(jié)合力的反映和度量。P11第一篇金屬材料的力學(xué)性能復(fù)習(xí)資料第二章材料的塑性變形一、名詞解釋1、塑性變形：材料在外力的作用于下，產(chǎn)生的不能恢復(fù)的永久變形。P242、塑性：材料在外力作用下，能產(chǎn)生永久變形而不斷裂的能力。P523、屈服強(qiáng)度：表征材料抵抗起始塑性變形或產(chǎn)生微量塑性變形的能力?；虮硎静牧喜划a(chǎn)生明顯的塑性變形所能承受的最大應(yīng)力。P524、強(qiáng)度極限：材料在斷裂前所能承受的最大工程應(yīng)力。P585、超塑性：材料在一定顯微組織、形變溫度和形變速度條件下呈現(xiàn)非常大的伸長率（500~2000%）而不發(fā)生頸縮第一篇金屬材料的力學(xué)性能復(fù)習(xí)資料和斷裂的現(xiàn)象。P616、應(yīng)變強(qiáng)化（加工硬化又稱形變強(qiáng)化）：金屬材料因塑性變形使其強(qiáng)度、硬度升高的現(xiàn)象。二、填空題1、金屬塑性的指標(biāo)主要有（伸長率）和（斷面收縮率）兩種。P242、單晶體的塑性變形方式有（滑移）和（孿生）兩種。P253、強(qiáng)度是表征材料抵抗（變形）和（斷裂）的性能指標(biāo)。P52三、選擇題

1、下列常用力學(xué)性能指標(biāo)中，對組織不敏感的是（C）。A屈服強(qiáng)度B塑性C彈性模量D硬度第一篇金屬材料的力學(xué)性能復(fù)習(xí)資料對于測力計(jì)彈簧,應(yīng)以(A)作為選擇材料的依據(jù)。A彈性極限B比例極限C彈性比功C屈服強(qiáng)度下列材料中,塑性最好的是（B）A鐵B純軟銅C純硬銅D鋅4、在工程構(gòu)件設(shè)計(jì)和材料的塑性變形加工過程中,最常用的性能指標(biāo)是（D）。Aσb

BσpCσe

Dσs5、金屬隨冷變形程度的增大，其強(qiáng)度硬度升高，塑性、韌性（C）。A升高

B不變C下降

6、常溫下，在相同晶粒大小的條件下，下列金屬中，塑性最好的是（D）A鋅B鐵C鎂D銅第一篇金屬材料的力學(xué)性能復(fù)習(xí)資料7、下列材料中,塑性最差的是(C)。A工業(yè)純鐵B低碳鋼C高碳鋼D單相黃銅8、下列性能指標(biāo)中，（B）表示金屬材料的塑性。AσP

BδCσe

DKⅠC

四、問答題影響金屬材料屈服強(qiáng)度和塑性的因素有哪些？答：影響金屬材料屈服強(qiáng)度的因素有：晶體結(jié)構(gòu)、摩擦阻力（位錯密度）、晶粒大小、合金成份、第二相的形態(tài)、大小及分布、溫度、應(yīng)變速率與應(yīng)力狀態(tài)。P54-57第一篇金屬材料的力學(xué)性能復(fù)習(xí)資料第三章

材料的斷裂與斷裂韌性一、名詞解釋1、脆性斷裂：材料斷裂前基本上不產(chǎn)生明顯的宏觀塑性變形的斷裂過程。一般規(guī)定光滑拉伸試樣的斷面收縮率小于5%者為脆性斷裂。P672、韌性斷裂：材料斷裂前及斷裂過程中產(chǎn)生明顯宏觀塑性變形的斷裂過程。一般規(guī)定光滑拉伸試樣的斷面收縮率大于5%者為脆性斷裂。P673、穿晶斷裂：從微觀上看，晶體材料斷裂時(shí)裂紋沿晶內(nèi)擴(kuò)展的斷裂。P674、沿晶斷裂：從微觀上看，晶體材料斷裂時(shí)裂紋沿晶界擴(kuò)展的斷裂。P675、剪切斷裂：是材料在切應(yīng)力作用下沿滑移面滑移分離而造成的斷裂。P68第一篇金屬材料的力學(xué)性能復(fù)習(xí)資料6、解理斷裂：是材料在正應(yīng)力作用下，由于原子間結(jié)合鍵的破壞引起的沿特定晶面發(fā)生的脆性穿晶斷裂。P697、斷裂韌度：表示材料抵抗斷裂的能力，是材料強(qiáng)度和塑性的綜合表現(xiàn)。P858、韌性：表示材料斷裂前吸收塑性變形功和斷裂功的能力。P76二、填空題1、材料中裂紋的（萌生）和（擴(kuò)展）的研究是微觀斷裂力學(xué)的核心問題。P662、按照材料斷裂時(shí)裂紋的擴(kuò)展途徑，斷裂分為（沿晶斷裂）和（穿晶斷裂）。P663、材料的斷裂過程包括裂紋的（萌生）、（擴(kuò)展）和（斷裂）三個(gè)階段。P66第一篇金屬材料的力學(xué)性能復(fù)習(xí)資料4、按照斷裂前材料宏觀塑性變形的程度，斷裂分為（韌性斷裂）和（脆性斷裂）。P675、按照材料斷裂時(shí)裂紋擴(kuò)展的途徑，斷裂分為（沿晶斷裂）和（穿晶斷裂）。P676、按照微觀斷裂機(jī)理，斷裂分為（剪切斷裂）和（解理斷裂）。P677、韌性斷裂斷口一般呈（杯錐）狀，斷品特征三要素由（纖維區(qū)）、（放射區(qū)）和（剪切唇）三個(gè)區(qū)域組成。P718、根據(jù)外加應(yīng)力與其裂紋擴(kuò)展面的取向關(guān)系，裂紋擴(kuò)展的基本方式有（張開型）、（滑開型）、（撕開型）三種，其中以（張開型）裂紋擴(kuò)展最危險(xiǎn)。P73第一篇金屬材料的力學(xué)性能復(fù)習(xí)資料三、判斷題1、解理斷裂是韌性斷裂。（×

）2、剪切斷裂一定是脆性斷裂。（×

）3、“缺口強(qiáng)化”是強(qiáng)化金屬的一種手段。（×

）四、選擇題1、一般規(guī)定光滑拉伸試樣的斷面收縮率小于（B）者為脆性斷裂。A2%

B5%

C8%

D10%2、剪切斷裂微觀斷口的重要特征是（A）A韌窩B解理臺階C河流花樣D舌狀花樣第一篇金屬材料的力學(xué)性能復(fù)習(xí)資料五簡答題1、材料的斷裂過程包括哪些？2、低碳鋼典型拉伸斷口的宏觀特征是什么？對應(yīng)的微觀斷口特征是什么？3、韌性斷裂斷口的三要素是什么？4、說明KⅠ和KⅠC的關(guān)系。5、材料中缺口會產(chǎn)生哪三種效應(yīng)？答：缺口三效應(yīng)是：缺口造成應(yīng)力應(yīng)變集中；缺口改變了缺口前方的應(yīng)力狀態(tài)；缺口產(chǎn)生了所謂的“缺口強(qiáng)化”，使材料強(qiáng)度升高，塑性降低，變脆。P78-P79第一篇金屬材料的力學(xué)性能復(fù)習(xí)資料計(jì)算題1）有一構(gòu)件，實(shí)際使用應(yīng)力為1300MPa，有下列兩種鋼材待選：甲鋼:σS═1950MPa，KⅠC═45MPa·m1/2

乙鋼：σS═1560MPa，KⅠC═75MPa·m1/2據(jù)計(jì)算，Y=1.5，設(shè)最大裂紋長為2.0mm，試從傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的安全系數(shù)觀點(diǎn)和斷裂

力學(xué)觀點(diǎn)兩個(gè)角度分別進(jìn)行選擇。解：傳統(tǒng)設(shè)計(jì)要求：σ×n（安全系數(shù)）≦σS甲鋼：n=σS/σ=1950÷1300=1.5乙鋼：n=σS/σ=1560÷1300=1.2由于甲鋼安全系數(shù)比乙鋼高，所以更安全。第一篇金屬材料的力學(xué)性能復(fù)習(xí)資料斷裂力學(xué)觀點(diǎn)認(rèn)為：σ

≦σC甲鋼：σC=957MPa<1300MPa，不安全乙鋼：σC=1580MPa>1300MPa，安全綜合考慮，盡管甲鋼安全系數(shù)高，但會由于裂紋擴(kuò)展，產(chǎn)生斷裂。而乙鋼安全系數(shù)足夠，也不會由于裂紋擴(kuò)展產(chǎn)生斷裂，所以應(yīng)選乙鋼。第一篇金屬材料的力學(xué)性能復(fù)習(xí)資料第四章材料的扭轉(zhuǎn)、彎曲、壓縮性能一、名詞解釋1、應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)：受力復(fù)雜的狀態(tài)的最大切應(yīng)力和最大正應(yīng)力的比值。二、填空題1、單向壓縮試驗(yàn)方法易于顯示材料的塑性行為，常用于考查（脆性）材料的（塑性

）指標(biāo)。三、選擇題

1、下列材料中，需要通過壓縮試驗(yàn)測量其力學(xué)性能指標(biāo)的材料是（D）。A低碳鋼B中碳鋼C銅合金D鑄鐵2、在下列加載方式中，應(yīng)力狀態(tài)最軟的加載方式是（C

)

A單向拉伸B扭轉(zhuǎn)C單向壓縮D三向等拉伸第一篇金屬材料的力學(xué)性能復(fù)習(xí)資料3、、下列材料中，需要通過壓縮試驗(yàn)測量其力學(xué)性能指標(biāo)的材料是（D）。A25鋼B45鋼C形變鋁合金D鑄造鋁合金4、檢測材料的低溫脆性轉(zhuǎn)變溫度,應(yīng)選用(C)法。A拉伸試驗(yàn)

B扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)C沖擊韌性試驗(yàn)D壓縮試驗(yàn)

第一篇金屬材料的力學(xué)性能復(fù)習(xí)資料第五章材料的硬度一、名詞解釋硬度：表示材料的軟硬程度，是指材料表面上不大體積內(nèi)抵抗變形或破裂的能力。二、填空題1、測量硬質(zhì)合金刀片的硬度，用（洛氏HRA）硬度試驗(yàn)方法；測量45鋼制品調(diào)質(zhì)后的硬度，應(yīng)用（

洛氏HRC）硬度試驗(yàn)方法。2、測量儀表小黃銅齒輪的硬度，應(yīng)用（洛氏HRB）硬度試驗(yàn)方法；測量灰鑄鐵的硬度，應(yīng)用（布氏）硬度試驗(yàn)方法。

第一篇金屬材料的力學(xué)性能復(fù)習(xí)資料三、選擇題1、龍門刨床導(dǎo)軌道的硬度，宜采用(B)。A布氏硬度計(jì)B洛氏硬度計(jì)C維氏硬度計(jì)D顯微硬度計(jì)2、檢測滲碳層的硬度分布，宜采用(C)。A布氏硬度計(jì)B洛氏硬度計(jì)C維氏硬度計(jì)D顯微硬度計(jì)3、檢測淬火后低溫回火狀態(tài)碳鋼制造的模具硬度,最宜采用(B)。A布氏硬度計(jì)B洛氏硬度計(jì)C維氏硬度計(jì)D顯微硬度計(jì)4、用硬度法鑒別鋼中的隱晶馬氏體與殘余奧氏體，應(yīng)選用（D）。A布氏硬度計(jì)B洛氏硬度計(jì)C維氏硬度計(jì)D顯微硬度計(jì)第一篇金屬材料的力學(xué)性能復(fù)習(xí)資料五、簡答題1、在用壓入法測量硬度時(shí)，試討論如下情況的誤差：（1）壓入點(diǎn)過于接近試樣端面；測量值比材料的實(shí)際硬度值低。（2）壓入點(diǎn)過于接近其他測試點(diǎn)；測量值偏高。（3）試樣太薄。答：材料硬度高于硬度計(jì)載物臺硬度時(shí)，測量值偏低。材料硬度低于硬度計(jì)載物臺硬度時(shí)，測量值偏高。2、比較布氏、洛氏、維氏硬度實(shí)驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用范圍。第一篇金屬材料的力學(xué)性能復(fù)習(xí)資料第六章

材料的沖擊韌性及低溫脆性一、名詞解釋1、沖擊韌性：2、低溫脆性：當(dāng)材料的應(yīng)用溫度低于某一溫度時(shí)，材料會出現(xiàn)由韌性狀態(tài)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)，沖擊韌性明顯下降的現(xiàn)象。3、低溫脆性轉(zhuǎn)變：4、韌脆轉(zhuǎn)變溫度二、填空題第一篇金屬材料的力學(xué)性能復(fù)習(xí)資料三、選擇題1、下列材料中，冷脆傾向最明顯的是（D）。A低強(qiáng)度鋁

B低強(qiáng)度銅C高強(qiáng)度鈦合金D低、中強(qiáng)度鋼2、測定沖擊韌性時(shí)，下列材料中，要開缺口的是（A）A

20鋼B灰鑄鐵C可鍛鑄鐵D硬質(zhì)合金3、檢測材料的低溫脆性轉(zhuǎn)變溫度,應(yīng)選用(C)法。A拉伸試驗(yàn)

B扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)C沖擊韌性試驗(yàn)D壓縮試驗(yàn)

4、下列材料中，沖擊性能幾乎不受溫度影響的材料是（A）。A純銅

B低碳鋼C中碳鋼D高碳鋼第一篇金屬材料的力學(xué)性能復(fù)習(xí)資料5、導(dǎo)致鋼冷脆傾向加大的雜質(zhì)元素主要是（C）。

A錳B硅

C磷D硫

6、導(dǎo)致鋼熱脆的雜質(zhì)元素主要是（D）。

A錳B硅

C磷D硫

第一篇金屬材料的力學(xué)性能復(fù)習(xí)資料第七章

材料的疲勞性能一、名詞解釋1、疲勞：2、疲勞強(qiáng)度（疲勞極限）二、填空題1、疲勞斷裂的過程包括（裂紋的萌生）、（裂紋的擴(kuò)展）和斷裂三個(gè)階段。2、低碳鋼典型的疲勞斷口上有（疲勞源區(qū)）、（疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)）和（瞬間斷裂區(qū)）3、典型的疲勞斷口具有三個(gè)形貌不同的區(qū)域，即（疲勞源）區(qū)、（疲勞裂紋擴(kuò)展

）、區(qū)和（瞬間斷裂）區(qū)，其中（疲勞源）區(qū)表面是整個(gè)斷口中光亮度最大的。第一篇金屬材料的力學(xué)性能復(fù)習(xí)資料三、選擇題1、下列性能指標(biāo)中，（B）表示疲勞極限。Aσb

Bσ-1Cσe

Dσbc四、簡答題1、試述疲勞斷裂的特點(diǎn)有哪些？P1282、噴丸處理使用高速彈丸沖擊工件表面，這種工藝提高了工件的疲勞強(qiáng)度，延長了使用壽命，簡述噴丸處理的強(qiáng)化機(jī)理。P139-140第一篇金屬材料的力學(xué)性能復(fù)習(xí)資料第八章

材料的磨損性能一、名詞解釋1、黏著磨損2、磨粒磨損二、填空題1、零件失效的四大原因是（磨損）、（腐蝕

）、（過量變形

）、（斷裂）。2、滾動軸承在純滾動條件下常發(fā)生的磨損失效形式是（C）。A黏著磨損B磨粒磨損C接觸疲勞磨損D腐蝕磨損3、按磨損的失效機(jī)制，磨損分為（黏著磨損）、（磨粒磨損）、（腐蝕磨損）、（接觸疲勞磨損）、微動磨損和沖蝕磨損等。第一篇金屬材料的力學(xué)性能復(fù)習(xí)資料三、選擇題1、機(jī)件正常運(yùn)行的磨損過程中，跑合階段的特征是磨損速率隨時(shí)間的增加（A）。A逐漸降低

B逐漸提高C幾乎不變D迅速增大四、簡答題1、機(jī)件正常運(yùn)行的磨損過程分為哪三個(gè)階段？每個(gè)階段的各有什么特征？P148第一篇金屬材料的力學(xué)性能復(fù)習(xí)資料第九章

材料的高溫力學(xué)性能一、名詞解釋1、蠕變：材料在一定溫度和恒應(yīng)力作用下，隨時(shí)間的增加慢慢地發(fā)生塑性變形的現(xiàn)象。2、應(yīng)力松弛：材料在恒變形的條件下，隨著時(shí)間的延長，彈性應(yīng)力逐漸降低的現(xiàn)象。二、填空題1、當(dāng)環(huán)境溫度大于（（0.4~0.5）Tm

）時(shí)稱為高溫。2、材料在高溫長時(shí)應(yīng)力作用下會出現(xiàn)如（蠕變）、（應(yīng)力松弛）、持久斷裂、氧化、腐蝕及熱疲勞損壞等一系列高溫失效現(xiàn)象。第一篇金屬材料的力學(xué)性能復(fù)習(xí)資料第一章電學(xué)性能知識要點(diǎn):1.基本概念:波粒二象性電阻率相對電導(dǎo)率馬基申定律超導(dǎo)現(xiàn)象2.基本理論:金屬導(dǎo)電的物理本質(zhì)(量子自由電子論)及電阻率的本質(zhì)表達(dá)式3.影響金屬導(dǎo)電性能的因素4.金屬導(dǎo)電性能的測量:雙電橋法電位差計(jì)法5.電阻分析的應(yīng)用第1章金屬材料的電學(xué)性能1.1金屬的導(dǎo)電性一、電子的波粒二象性波粒二象性──波動性和粒子性波動性：折射、衍射、干射等，象可見光的光子；粒子性：質(zhì)量、動量、能量等，象可見光的光子。德布羅意假設(shè)，認(rèn)為“二象性”并不只限于光而具有普遍意義。他提出了物質(zhì)波的假說：一個(gè)能量為E，動量為p的粒子，同時(shí)具有波動性，其波長由動量p確定，頻率υ則由能量E確定。能量E=hυ(1-1)德布羅意波長:λ=h/p(1-2)p=mv第一節(jié)金屬的導(dǎo)電性

電子的波動性：電子衍射實(shí)驗(yàn)——電子束在鎳單晶表面上反射時(shí)有干涉現(xiàn)象產(chǎn)生。一束54eV的電子束垂直射在鎳單晶面上，反射出來的電子表現(xiàn)出顯著的方向性，在同入射束成50°角的方向上反射出來的電子數(shù)目極大。設(shè)入射電子波長為λ，則衍射花樣的第一大角θm由下式給出d·sinθ=λ(1-3)式中d是晶格常數(shù)。我們知道，從晶體表面相鄰原子（離子）所散射出來的波，如果在θm方向上光程差為λ，就會加強(qiáng)，產(chǎn)生極大干涉條紋。書中（1-3）式可以算出54eV電子束相應(yīng)波長λ=2.15sin50°=1.65?

第一節(jié)金屬的導(dǎo)電性

第一節(jié)金屬的導(dǎo)電性

由（1-2）式計(jì)算電子的波長：電子質(zhì)量m=9.1×10-31kg，電子能量E=54eV，則電子動量p=(2mE)1/2=(2×9.1×10-31×54×1.6×10-19)1/2=3.91×10-24kg·m/s其中1.6×10-19為電子伏特向焦耳的轉(zhuǎn)換因子。λ=h/p=6.6×10-34/3.91×10-24=1.66?比較兩個(gè)結(jié)果基本一致，說明德布羅意假設(shè)的正確性。第一節(jié)金屬的導(dǎo)電性電子的粒子性電子的粒子性較早地就由金屬晶體存在的霍爾效應(yīng)所證實(shí)。取一金屬導(dǎo)體，放在與它通過的電流方向相垂直的磁場內(nèi)，則在橫跨樣品的兩面產(chǎn)生一個(gè)與電流和磁場都垂直的電場。此現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)(HallEffect)。見書中圖1-2。在厚度為d、寬度為b的金屬導(dǎo)體上，沿x方向流過電流Ix(0)，沿z方向加一磁場B0，這時(shí)發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體沿y方向產(chǎn)生電位差VA—VB，令其為EH。產(chǎn)生這個(gè)電場的原因是：垂直于電子運(yùn)動方向的磁場使電子受到洛倫茨力而偏轉(zhuǎn)，并向某一面積聚，結(jié)果使該面帶負(fù)電，而在對面帶正電，從而形成電場EH，它被稱為霍爾場。

第一節(jié)金屬的導(dǎo)電性

第一節(jié)金屬的導(dǎo)電性二、表示材料導(dǎo)電性能的參數(shù)1.電阻率ρ導(dǎo)體:ρ<10-2?m固態(tài)金屬及合金、石墨；純金屬中銀的ρ最小半導(dǎo)體:ρ在10-2?m～1010?m硅絕緣體:ρ＞1010?m橡膠等2.電導(dǎo)率σ3.相對電導(dǎo)率IACS%IACS%=σ材料/σ純軟銅

σ純鋁/σ純軟銅=63%σ純鐵/σ純軟銅=17%第一節(jié)金屬的導(dǎo)電性三、導(dǎo)電理論1.經(jīng)典自由電子論論點(diǎn):導(dǎo)電的載體是所有自由電子；電子的粒子性電阻率ρ＝２mμ/ne2式中μ——電子與正離子的碰撞幾率n——單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)不足：不能解釋銅的導(dǎo)電性優(yōu)于鐵、鋁的第一節(jié)金屬的導(dǎo)電性2.

量子自由電子論論點(diǎn):自由電子的能量大小不同，其能量是量子化分布的；導(dǎo)電的不是所有自由電子，只有具有較高能量的自由電子才能導(dǎo)電；電子的波動性。電阻率ρ＝２m＊μ/neffe2式中μ——電子被正離子散射的幾率

neff——單位體積內(nèi)的參與導(dǎo)電的有效自由電子數(shù)m＊———自由電子的質(zhì)量3.能帶理論第五節(jié)影響金屬的導(dǎo)電性的因素1.5影響金屬導(dǎo)電性的因素電阻率的本質(zhì)表達(dá)式:ρ＝２m＊μ/neffe2一、溫度的影響溫度對neff及電子的平均速度幾乎沒有影響,然而溫度升高,會使正離子振動加劇,振幅增大,使散射幾率增大,使電阻率ρ增大。在高于室溫以上溫度范圍內(nèi)，電阻與溫度的關(guān)系式為：ρＴ＝ρ0(1+αT)ρ0、ρＴ分別表示０Ｋ和Ｔ溫度時(shí)的電阻率；α——電阻溫度系數(shù)。金屬的α＞０溫度降低，ρ減小。超導(dǎo)現(xiàn)象：當(dāng)溫度低于某一臨界值時(shí)，材料的電阻下降為零的現(xiàn)象。第五節(jié)影響金屬的導(dǎo)電性的因素二、應(yīng)力的影響彈性變形范圍內(nèi)的單向拉應(yīng)力，使原子間距增大，點(diǎn)陣畸變增大，ρ增大，壓應(yīng)力使ρ減小。ρ＝ρ0(1+ασ)α——電阻應(yīng)力系數(shù)。三、冷加工變形的影響冷加工變形使空位和位錯增多→原子排列不規(guī)則的區(qū)域增多→離子電場的不均勻而加劇對電子的散射即μ增大，則ρ增大。銅、鋁、銀等，冷變形后，Δρ／ρ＝２～６％鎢、鉬等冷變形后，Δρ／ρ＝30～50％不均勻固溶體(K態(tài)):冷加工使其ρ減小。馬基申定律:冷加工金屬的電阻率為:ρ＝ρ(T)+ΔρΔρ為冷加工變形產(chǎn)生的附加電阻率。第五節(jié)影響金屬的導(dǎo)電性的因素四、合金元素與相結(jié)構(gòu)的影響（一）固溶體的電阻ρ

＝ρ0+ρ′＝ρ劑+ρ質(zhì)ρ′為溶質(zhì)原子引起的附加電阻率：ρ′＝γＣΔργＣ——溶質(zhì)原子含量Δρ——每１％溶質(zhì)原子引起的附加電阻率α固溶體合金<α劑結(jié)論：1.固溶體合金的電阻率大于其溶劑金屬的電阻率；2.固溶體合金的電阻溫度系數(shù)總小于其溶劑金屬的電阻溫度系數(shù)。固溶體的有序化使其電阻率減小；固溶體不均勻化使其電阻率增大。第五節(jié)影響金屬的導(dǎo)電性的因素（二）金屬化合物的電阻金屬化合物的電阻高于任一純組元的電阻。例滲碳體Fe3C的電阻大于純Fe和純C石墨的電阻。五、多相合金的電阻取決于合金的組織（合金中各相的形態(tài)、大小、數(shù)量及分布）和通電方向。例：略第六節(jié)金屬導(dǎo)電性能的測量1.6導(dǎo)電性能的測量一、雙臂電橋法測量量程：10-6～10-3Ω測量精度：0.2～0.3％測量原理圖：見書Ｐ31測量設(shè)備如右圖.第六節(jié)金屬導(dǎo)電性能的測量二、直流電位差計(jì)法三、直流四探針法第七節(jié)電阻分析的應(yīng)用1.7電阻分析的應(yīng)用一、測定固溶體合金的成分二、鑒別材料的處理狀態(tài)三、研究鋁合金的時(shí)效四、材料疲勞過程的研究五、在選材方面的應(yīng)用1.導(dǎo)體材料應(yīng)用:導(dǎo)線、電纜、電機(jī)繞組性能要求：低的電阻率，足夠高的強(qiáng)度和塑性常用導(dǎo)體材料：（１）１號純銅99.95％Ｃu、鎘青銅、錫磷青銅（彈性好）（２）純鋁（３）低碳鋼第七節(jié)電阻分析的應(yīng)用2.精密電阻合金應(yīng)用:標(biāo)準(zhǔn)電阻、電阻箱、儀表附加電阻性能要求：高的電阻率，低的電阻溫度系數(shù)常用導(dǎo)體材料：康銅（白銅）BMn40-1.53.電熱合金應(yīng)用:電發(fā)熱材料，工作溫度900~1350℃性能要求：良好的耐熱性和高溫抗氧化性;高的電阻率，低的電阻溫度系數(shù)常用導(dǎo)體材料：鎳－鉻合金、鐵－鉻－鋁合金4.電觸頭合金

應(yīng)用:電觸頭性能要求：較高的彈性和良好的耐磨性，低的電阻率。常用電觸頭材料：錫青銅特殊黃銅鈹青銅(防爆青銅)

第二章磁學(xué)性能知識要點(diǎn):1.基本概念:磁化、磁介質(zhì)、磁化率、鐵磁質(zhì)、固有磁矩、飽和磁化強(qiáng)度、矯頑力、剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁滯損耗、磁疇、居里點(diǎn)、磁各向異性、磁致伸縮2.基本理論:(1)順磁質(zhì)和抗磁質(zhì)的磁化曲線及磁化特征(2)順磁性和抗磁性來源(3)金屬具有鐵磁性的條件(4)鐵磁質(zhì)的磁化曲線、磁滯回線、磁化特征

及磁化機(jī)制3.影響磁性能的因素4.鐵磁性能的測量:沖擊測量法拋脫法5.軟磁材料和硬磁材料6.磁性分析的應(yīng)用第一節(jié)磁性基本量及磁性分類一、磁化現(xiàn)象和磁性的基本量1.磁場強(qiáng)度H及磁化H磁介質(zhì)所占空間的總磁場強(qiáng)度為:H總＝H0＋H′２.磁化強(qiáng)度Ｍ及磁化率χ磁化強(qiáng)度Ｍ：單位體積的磁矩Ｍ＝ΣＰm/VＭ＝χＨ３.磁感應(yīng)強(qiáng)度Ｂ及磁導(dǎo)率μＢ＝μ0H（真空）Ｂ＝μ0(H+M)＝μ0(H+χH)＝μ0(１+χ)H＝μH（磁介質(zhì)）第一節(jié)磁性基本量及磁性分類二、磁介質(zhì)的分類M1.抗磁質(zhì):銅、銀2.順磁質(zhì):鋁