綜合項(xiàng)目工程材料力學(xué)性能答案

111111111.7決定金屬屈服強(qiáng)度因素有哪些？12內(nèi)在因素：金屬本性及晶格類(lèi)型、晶粒大小和亞構(gòu)造、溶質(zhì)元素、第二相。外在因素：溫度、應(yīng)變速率和應(yīng)力狀態(tài)。1.9試舉出幾種能明顯強(qiáng)化金屬而又不減少其塑性辦法。固溶強(qiáng)化、形變硬化、細(xì)晶強(qiáng)化1.10試述韌性斷裂與脆性斷裂區(qū)別。為什么脆性斷裂最危險(xiǎn)？21韌性斷裂是金屬材料斷裂前產(chǎn)生明顯宏觀塑性變形斷裂，這種斷裂有一種緩慢撕裂過(guò)程，在裂紋擴(kuò)展過(guò)程中不斷地消耗能量；而脆性斷裂是突然發(fā)生斷裂，斷裂前基本上不發(fā)生塑性變形，沒(méi)有明顯征兆，因而危害性很大。1.13何謂拉伸斷口三要素？影響宏觀拉伸斷口性態(tài)因素有哪些？

答：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)域構(gòu)成，即所謂斷口特性三要素。上述斷口三區(qū)域形態(tài)、大小和相對(duì)位置，因試樣形狀、尺寸和金屬材料性能以及實(shí)驗(yàn)溫度、加載速率和受力狀態(tài)不同而變化？1.20斷裂強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度有何區(qū)別？抗拉強(qiáng)度是試樣斷裂前所承受最大工程應(yīng)力，記為σb；拉伸斷裂時(shí)真應(yīng)力稱(chēng)為斷裂強(qiáng)度記為σf；兩者之間有經(jīng)驗(yàn)關(guān)系：σf=σb(1+ψ)；脆性材料抗拉強(qiáng)度就是斷裂強(qiáng)度；對(duì)于塑性材料，由于浮現(xiàn)頸縮兩者并不相等。1.22裂紋擴(kuò)展受哪些因素支配？

答:裂紋形核前均需有塑性變形；位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)受阻，在一定條件下便會(huì)形成裂紋。2.3試綜合比較單向拉伸、壓縮、彎曲及扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)和應(yīng)用范疇。答：?jiǎn)蜗蚶鞂?shí)驗(yàn)特點(diǎn)及應(yīng)用：

單向拉伸應(yīng)力狀態(tài)較硬，普通用于塑性變形抗力與切斷強(qiáng)度較低得所謂塑性材料實(shí)驗(yàn)。壓縮實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)及應(yīng)用：

（1）單向壓縮應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)a=2，因而，壓縮實(shí)驗(yàn)重要用于脆性材料，以顯示其在靜拉伸時(shí)縮不能反映材料在韌性狀態(tài)下力學(xué)行為。

（2）壓縮與拉伸受力方向不但相反，且兩種實(shí)驗(yàn)所得載荷變形曲線(xiàn)、塑性及斷裂形態(tài)也存在較大差別，特別是壓縮不能使塑性材料斷裂，故塑性材料普通不采用壓縮辦法實(shí)驗(yàn)。

（3）多向不等壓縮實(shí)驗(yàn)應(yīng)力軟性系數(shù)a＞2，故此辦法合用于脆性更大材料，它可以反映此類(lèi)材料微小塑性差別。此外接觸表面處承受多向壓縮機(jī)件，也可以采用多向壓縮實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)條件與實(shí)驗(yàn)服役條件更接近。彎曲實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)及應(yīng)用：

（1）

彎曲加載時(shí)受拉一側(cè)應(yīng)力狀態(tài)基本上與靜拉伸時(shí)相似，且不存在如拉伸時(shí)所謂試樣偏斜對(duì)試樣成果影響。因而彎曲實(shí)驗(yàn)慣用于測(cè)定那些由于太硬難于加工成拉伸試樣脆性材料斷裂強(qiáng)度，并能顯示出它們塑性差別。（2）彎曲實(shí)驗(yàn)時(shí)，截面上應(yīng)力分布也是表面上應(yīng)力最大，故可敏捷反映材料表面缺陷，因而，慣用來(lái)比較和評(píng)估材料表面解決層質(zhì)量。

（3）由彎曲圖可以看出彎曲實(shí)驗(yàn)不能使這些材料斷裂，在這種狀況下雖可以測(cè)定非比例彎曲應(yīng)力，但事實(shí)上很少使用。

扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)及應(yīng)用：（1）扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)中扭轉(zhuǎn)應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)α=0.8，比拉伸時(shí)α大，易于顯示金屬塑性行為。圓柱形試件扭轉(zhuǎn)時(shí)整個(gè)長(zhǎng)度上塑性變形是均勻，沒(méi)有緊縮現(xiàn)象，因此能實(shí)現(xiàn)大塑性變形量下實(shí)驗(yàn)。

（2）扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)時(shí)，試件截面上應(yīng)力應(yīng)變分布表白，該實(shí)驗(yàn)對(duì)金屬表面缺陷及表面硬化層性能有很大敏感度。扭轉(zhuǎn)時(shí)試件中最大正應(yīng)力一最大切應(yīng)力在數(shù)值上大體相等，而生產(chǎn)上所使用大某些金屬材料正斷強(qiáng)度不不大于切斷強(qiáng)度，因此，扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)是測(cè)定這些材料切斷強(qiáng)度最可靠辦法。

（3）扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)時(shí)，試件受到較大切應(yīng)力，并且還被廣泛用于研究關(guān)于初始塑性變形非同步性問(wèn)題，如彈性后效、彈性滯后以及內(nèi)耗等。扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)可用于測(cè)定塑性材料和脆性材料剪切變形和斷裂所有力學(xué)性能指標(biāo)，并且尚有著其她力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)辦法所無(wú)法比擬長(zhǎng)處，因而，在科研及生產(chǎn)檢查中得到廣泛運(yùn)用。2.7七、試闡明布氏硬度、洛氏硬度與維氏硬度實(shí)驗(yàn)原理，并比較布氏、洛氏與維氏硬度實(shí)驗(yàn)辦法優(yōu)缺陷。P49p57原理；布氏硬度：用鋼球或硬質(zhì)合金球作為壓頭，計(jì)算單位面積所承受實(shí)驗(yàn)力。洛氏硬度：采用金剛石圓錐體或小淬火鋼球作壓頭，以測(cè)量壓痕深度。維氏硬度：以?xún)上鄬?duì)面夾角為136。金剛石四棱錐作壓頭，計(jì)算單位面積所承受實(shí)驗(yàn)力。布氏硬度長(zhǎng)處：實(shí)驗(yàn)時(shí)普通采用直徑較大壓頭球，因而所得壓痕面積比較大。壓痕大一種長(zhǎng)處是其硬度值能反映金屬在較大范疇內(nèi)各構(gòu)成相得平均性能；另一種長(zhǎng)處是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)穩(wěn)定，重復(fù)性強(qiáng)。缺陷：對(duì)不同材料需更換不同直徑壓頭球和變化實(shí)驗(yàn)力，壓痕直徑測(cè)量也較麻煩，因而用于自動(dòng)檢測(cè)時(shí)受到限制。

洛氏硬度長(zhǎng)處：操作簡(jiǎn)便，迅捷，硬度值可直接讀出；壓痕較小，可在工件上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；采用不同標(biāo)尺可測(cè)量各種軟硬不同金屬和厚薄不一試樣硬度，因而廣泛用于熱解決質(zhì)量檢測(cè)。缺陷：壓痕較小，代表性差；若材料中有偏析及組織不均勻等缺陷，則所測(cè)硬度值重復(fù)性差，分散度大；此外用不同標(biāo)尺測(cè)得硬度值彼此沒(méi)有聯(lián)系，不能直接比較。維氏硬度長(zhǎng)處：不存在布氏硬度實(shí)驗(yàn)時(shí)規(guī)定實(shí)驗(yàn)力F與壓頭直徑D之間所規(guī)定條件約束，也不存在洛氏硬度實(shí)驗(yàn)時(shí)不同標(biāo)尺硬度值無(wú)法統(tǒng)一弊端；維氏硬度實(shí)驗(yàn)時(shí)不但實(shí)驗(yàn)力可以任意取，并且壓痕測(cè)量精度較高，硬度值較為精確。缺陷是硬度值需要通過(guò)測(cè)量壓痕對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)度后才干進(jìn)行計(jì)算或查表，因而，工作效率比洛氏硬度法低多。2.8今有如下零件和材料需要測(cè)定硬度，試闡明選取何種硬度實(shí)驗(yàn)辦法為宜。1滲碳層硬度分布；2淬火鋼；3灰鑄鐵；4鑒別鋼中隱晶馬氏體和殘存奧氏體；5儀表小黃銅齒輪；6龍門(mén)刨床導(dǎo)軌；7滲氮層；8高速鋼刀具；9退火態(tài)低碳鋼；10硬質(zhì)合金。1滲碳層硬度分布----

HK或-顯微HV

2淬火鋼-----HRC

3灰鑄鐵-----HB

4鑒別鋼中隱晶馬氏體和殘存奧氏體----顯微HV或者HK

5儀表小黃銅齒輪-----HV

6龍門(mén)刨床導(dǎo)軌----HS（肖氏硬度）或HL(里氏硬度)

7滲氮層----HV

8高速鋼刀具----HRC

9退火態(tài)低碳鋼-----HB

10硬質(zhì)合金----

HRA3.4試闡明低溫脆性物理本質(zhì)及其影響因素

低溫脆性物理本質(zhì)：宏觀上對(duì)于那些有低溫脆性現(xiàn)象材料，它們屈服強(qiáng)度會(huì)隨溫度減少急劇增長(zhǎng)，而斷裂強(qiáng)度隨溫度減少而變化不大。當(dāng)溫度減少到某一溫度時(shí)，屈服強(qiáng)度增大到高于斷裂強(qiáng)度時(shí)，在這個(gè)溫度如下材料屈服強(qiáng)度比斷裂強(qiáng)度大，因而材料在受力時(shí)尚未發(fā)生屈服便斷裂了，材料顯示脆性。

從微觀機(jī)制來(lái)看低溫脆性與位錯(cuò)在晶體點(diǎn)陣中運(yùn)動(dòng)阻力關(guān)于，當(dāng)溫度減少時(shí)，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力增大，原子熱激活能力下降，因而材料屈服強(qiáng)度增長(zhǎng)。

影響材料低溫脆性因素有（P63，P73）：

1．晶體構(gòu)造：對(duì)稱(chēng)性低體心立方以及密排六方金屬、合金轉(zhuǎn)變溫度高，材料脆性斷裂趨勢(shì)明顯，塑性差。

2．化學(xué)成分：可以使材料硬度，強(qiáng)度提高雜質(zhì)或者合金元素都會(huì)引起材料塑性和韌性變差，材料脆性提高。

3．顯微組織：①晶粒大小，細(xì)化晶?？梢酝教岣卟牧蠌?qiáng)度和塑韌性。由于晶界是裂紋擴(kuò)展阻力，晶粒細(xì)小，晶界總面積增長(zhǎng)，晶界處塞積位錯(cuò)數(shù)減少，有助于減少應(yīng)力集中；同步晶界上雜質(zhì)濃度減少，避免產(chǎn)生沿晶脆性斷裂。

②金相組織：較低強(qiáng)度水平時(shí)強(qiáng)度等而組織不同鋼，沖擊吸取功和韌脆轉(zhuǎn)變溫度以馬氏體高溫回火最佳，貝氏體回火組織次之，片狀珠光體組織最差。鋼中夾雜物、碳化物等第二相質(zhì)點(diǎn)對(duì)鋼脆性有重要影響，當(dāng)其尺寸增大時(shí)均使材料韌性下降，韌脆轉(zhuǎn)變溫度升高。3.8簡(jiǎn)述依照韌脆轉(zhuǎn)變溫度分析機(jī)件脆斷失效優(yōu)缺陷。

缺陷：脆性斷裂普通斷裂時(shí)間較短，突發(fā)性斷裂，因而在使用時(shí)一旦超過(guò)屈服強(qiáng)度就會(huì)不久斷裂長(zhǎng)處：脆性斷裂在常溫下體現(xiàn)為脆性，因而材料變形隨溫度減少時(shí)變化不大，這樣在交變溫度使用環(huán)境下，就不需要考慮材料冷脆溫度33333334.1（1）低應(yīng)力脆斷：高強(qiáng)度、超高強(qiáng)度鋼機(jī)件，中低強(qiáng)度鋼大型、重型機(jī)件在屈服應(yīng)力如下發(fā)生斷裂。（4）應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子K：在裂紋尖端區(qū)域各點(diǎn)應(yīng)力分量除了決定于位置外，尚與強(qiáng)度因子K關(guān)于，對(duì)于某一擬定點(diǎn)，其應(yīng)力分量由K擬定，K越大，則應(yīng)力場(chǎng)各點(diǎn)應(yīng)力分量也越大，這樣K就可以表達(dá)應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)弱限度，稱(chēng)K為應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子。“I”表達(dá)I型裂紋。P68（9）裂紋擴(kuò)展K判據(jù)：裂紋在受力時(shí)只要滿(mǎn)足K1>=KIC，就會(huì)發(fā)生脆性斷裂反之，雖然存在裂紋，若K1<KIC也不會(huì)斷裂。新P71：舊８３4.2闡明下列斷裂韌度指標(biāo)意義及其互有關(guān)系Klc和Kc答：臨界或失穩(wěn)狀態(tài)K記作KIC或Kc，Kic為平面應(yīng)變下斷裂韌度，表達(dá)在平面應(yīng)變條件下材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展能力。Kc為平面應(yīng)力斷裂韌度，表達(dá)在平面應(yīng)力條件下材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展能力。它們都是型裂紋材料裂紋韌性指標(biāo)，但Kc值與試樣厚度關(guān)于。當(dāng)試樣厚度增長(zhǎng)，使裂紋尖端達(dá)到平面應(yīng)變狀態(tài)時(shí)，斷裂韌度趨于一穩(wěn)定低值，即為KIC，它與試樣厚度無(wú)關(guān)，而是真正材料常數(shù)。P71/P82

GIc答：P77/P89

當(dāng)GI增長(zhǎng)到某一臨界值時(shí)，GI能克服裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展阻力，則裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展斷裂。將GI臨界值記作GIc，稱(chēng)斷裂韌度，表達(dá)材料制止裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展時(shí)單位面積所消耗能量，其單位與GI相似，MPa·m

JIC：是材料斷裂韌度，表達(dá)材料抵抗裂紋開(kāi)始擴(kuò)展能力，其單位與GIC相似。P90/P102

c：是材料斷裂韌度，表達(dá)材料制止裂紋開(kāi)始擴(kuò)展能力.P91/P104

Ｊ判據(jù)和判據(jù)同樣都是裂紋開(kāi)始擴(kuò)展裂紋判據(jù)，而不是裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展裂紋判據(jù)。P91/P1044.5試述應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子意義及典型裂紋K表達(dá)式

答：新書(shū)P69舊書(shū)P80參看書(shū)中圖（應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子意義見(jiàn)上）

幾種裂紋K表達(dá)式，無(wú)限大板穿透裂紋；有限寬板穿透裂紋：有限寬板單邊直裂紋：受彎單邊裂紋梁：無(wú)限大物體內(nèi)部有橢圓片裂紋，遠(yuǎn)處受均勻拉伸：4無(wú)限大物體表面有半橢圓裂紋，遠(yuǎn)處均受拉伸：A點(diǎn)4.6試述K判據(jù)意義及用途。

答：

K判據(jù)解決了典型強(qiáng)度理論不能解決存在宏觀裂紋為什么會(huì)產(chǎn)生低應(yīng)力脆斷因素。K判據(jù)將材料斷裂韌度同機(jī)件工作應(yīng)力及裂紋尺寸關(guān)系定量地聯(lián)系起來(lái)，可直接用于設(shè)計(jì)計(jì)算，估算裂紋體最大承載能力、容許裂紋最大尺寸，以及用于對(duì)的選取機(jī)件材料、優(yōu)化工藝等。P71/P83

4.13試述KIC與材料強(qiáng)度塑形之間關(guān)系總來(lái)說(shuō)，斷裂韌度隨韌度隨強(qiáng)度升高而減少4.16有一大型板件，材料σ0.2=1200MPa，KIc=115MPa*m1/2，探傷發(fā)既有20mm長(zhǎng)橫向穿透裂紋，若在平均軸向拉應(yīng)力900MPa下工作，試計(jì)算KI及塑性區(qū)寬度R0，并判斷該件與否安全4.17有一軸件平行軸向工作應(yīng)力150MPa，使用中發(fā)現(xiàn)橫向疲勞脆性正斷，斷口分析表白有25mm深度表面半橢圓疲勞區(qū)，依照裂紋a/c可以擬定υ=1，測(cè)試材料σ0.2=720MPa

，試估算材料斷裂韌度KIC為多少？4.18有一構(gòu)件制造時(shí),浮現(xiàn)表面半橢圓裂紋,若a=1mm,在工作應(yīng)力σ=1000MPa下工作,應(yīng)當(dāng)選什么材料σ0.2與KIC配合比較適當(dāng)?構(gòu)件材料經(jīng)不同熱解決后,其σ0.2和KIC變化列于下表.

σ0.2/MPa11001200130014001500

KIC/MPa·m1/211095756055444445.1疲勞壽命：試樣在交變循環(huán)應(yīng)力或應(yīng)變作用下直至發(fā)生破壞前所經(jīng)受應(yīng)力或應(yīng)變循環(huán)次數(shù)過(guò)載損傷：金屬在高于疲勞極限應(yīng)力水平下運(yùn)轉(zhuǎn)一定周次后，其疲勞極限或疲勞壽命減小，就導(dǎo)致了過(guò)載損傷。5.2揭示下列疲勞性能指標(biāo)意義

疲勞強(qiáng)度σ-1，σ-p,τ-1,σ-1N,

P99,100,103/p114

σ-1:

對(duì)稱(chēng)應(yīng)力循環(huán)作用下彎曲疲勞極限；σ-p:對(duì)稱(chēng)拉壓疲勞極限；τ-1:對(duì)稱(chēng)扭轉(zhuǎn)疲勞極限；σ-1N:缺口試樣在對(duì)稱(chēng)應(yīng)力循環(huán)作用下疲勞極限。

疲勞缺口敏感度qf

P103/p118

金屬材料在交變載荷作用下缺口敏感性，慣用疲勞缺口敏感度來(lái)評(píng)估。Qf=(Kf-1)/（kt-1）其中Kt為理論應(yīng)力集中系數(shù)且不不大于一，Kf為疲勞缺口系數(shù)。

Kf=(σ-1)/(σ-1N)

過(guò)載損傷界

P102,103/p117

由實(shí)驗(yàn)測(cè)定，測(cè)出不同過(guò)載應(yīng)力水平和相應(yīng)開(kāi)始減少疲勞壽命應(yīng)力循環(huán)周次，得到不同實(shí)驗(yàn)點(diǎn)，連接各點(diǎn)便得到過(guò)載損傷界。

疲勞門(mén)檻值ΔKth

P105/p120

在疲勞裂紋擴(kuò)展速率曲線(xiàn)Ⅰ區(qū)，當(dāng)ΔK≤ΔKth時(shí)，da/aN=0,表達(dá)裂紋不擴(kuò)展;只有當(dāng)ΔK>ΔKth時(shí)，da/dN>0,疲勞裂紋才開(kāi)始擴(kuò)展。因而，ΔKth是疲勞裂紋不擴(kuò)展ΔK臨界值，稱(chēng)為疲勞裂紋擴(kuò)展門(mén)檻值。5.4試述疲勞宏觀斷口特性及其形成過(guò)程（新書(shū)P96~98及PPT，舊書(shū)P109~111）答：典型疲勞斷口具備三個(gè)形貌不同區(qū)域—疲勞源、疲勞區(qū)及瞬斷區(qū)。

（1）疲勞源是疲勞裂紋萌生策源地，疲勞源區(qū)光亮度最大，由于這里在整個(gè)裂紋亞穩(wěn)擴(kuò)展過(guò)程中斷面不斷摩擦擠壓，故顯示光亮平滑，另疲勞源貝紋線(xiàn)細(xì)小。

（2）疲勞區(qū)疲勞裂紋亞穩(wěn)擴(kuò)展所形成斷口區(qū)域，是判斷疲勞斷裂重要特性證據(jù)。特性是：斷口比較光滑并分布有貝紋線(xiàn)。斷口光滑是疲勞源區(qū)域延續(xù)，但其限度隨裂紋向前擴(kuò)展逐漸削弱。貝紋線(xiàn)是由載荷變動(dòng)引起，如機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)開(kāi)動(dòng)與停歇，偶爾過(guò)載引起載荷變動(dòng)，使裂紋前沿線(xiàn)留下了弧狀臺(tái)階痕跡。

（3）瞬斷區(qū)是裂紋最后失穩(wěn)迅速擴(kuò)展所形成斷口區(qū)域。其斷口比疲勞區(qū)粗糙，脆性材料為結(jié)晶狀斷口，韌性材料為纖維狀斷口。4.5試述疲勞曲線(xiàn)（SN）及疲勞極限測(cè)試辦法升降法測(cè)試疲勞極限；取略高于疲勞極限5級(jí)應(yīng)力水平，從最高應(yīng)力水平測(cè)試，當(dāng)試樣通過(guò)時(shí)，增長(zhǎng)一級(jí)應(yīng)力水平，不通過(guò)時(shí)減少一級(jí)應(yīng)力水平，浮現(xiàn)至少13個(gè)有效試樣時(shí)求材料疲勞極限成組法測(cè)試高應(yīng)力某些；去4級(jí)較高應(yīng)力水平，在每級(jí)應(yīng)力水平下測(cè)試5個(gè)試樣，得到每個(gè)應(yīng)力水平N值兩種構(gòu)造整頓并擬合成S-N曲線(xiàn)5.6試述疲勞圖意義，建立及用途意義；疲勞圖是各種應(yīng)力比循環(huán)疲勞極限集合圖。諸多機(jī)件或構(gòu)件是在不對(duì)稱(chēng)循環(huán)載荷下工作，因而，還需要懂得材料不對(duì)稱(chēng)循環(huán)疲勞極限。以適應(yīng)此類(lèi)機(jī)件設(shè)計(jì)和選材需要。建立；普通是用工程作圖法，由疲勞圖群求得各種不對(duì)稱(chēng)循環(huán)疲勞極限。1；σa-σm疲勞圖；將不同應(yīng)力比r條件下疲勞極限σmax分解為σa和σm，并在該坐標(biāo)系中作ABC曲線(xiàn)，即為疲勞圖。2；σmax（σmin）--σm疲勞圖：將不同應(yīng)力比r下疲勞極限。分別以σmax和σm表達(dá)坐標(biāo)系中得到疲勞圖。用途：咱們只要懂得應(yīng)力比r，就可以求得疲勞極限。5.7試述疲勞裂紋形成機(jī)理及制止疲勞裂紋萌生普通辦法。答:宏觀疲勞裂紋是由微觀裂紋形成、長(zhǎng)大及連接而成。疲勞微觀裂紋都是由不均勻局部滑移和顯微開(kāi)裂引起，重要有表面滑移開(kāi)裂，第二相、夾夾雜物或其界面開(kāi)裂；晶界或亞晶界開(kāi)裂等。制止疲勞裂紋萌生辦法有：細(xì)晶強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化，減少第二相和夾雜物脆性，提高相界面強(qiáng)度，控制第二相或夾雜物數(shù)量、形態(tài)、大小和分布，使晶界強(qiáng)化，凈化均能抑制晶界裂紋形成，提高疲勞強(qiáng)度5.10試述疲勞裂紋擴(kuò)展壽命和剩余壽命估算辦法及環(huán)節(jié)。答：通過(guò)疲勞裂紋擴(kuò)展速率表達(dá)式，用積分辦法算出疲勞裂紋擴(kuò)展壽命和疲勞剩余壽命；詳細(xì)環(huán)節(jié)如下：計(jì)算KI，再計(jì)算裂紋臨界尺寸ac，最后依照關(guān)于公式估算疲勞壽命5.12試述金屬硬化與軟化現(xiàn)象及產(chǎn)生條件。金屬材料在恒定應(yīng)變范疇循環(huán)作用下，隨循環(huán)周次增長(zhǎng)其應(yīng)力不斷增長(zhǎng)，即為循環(huán)硬化。金屬材料在恒定應(yīng)變范疇循環(huán)作用下，隨循環(huán)周次增長(zhǎng)其應(yīng)力逐漸減小，即為循環(huán)軟化。金屬材料產(chǎn)生循環(huán)硬化與軟化取決于材料初始狀態(tài)、構(gòu)造特性以及應(yīng)變幅和溫度等。

循環(huán)硬化和軟化與σb

/

σs關(guān)于：

σb

/

σs>1.4，體現(xiàn)為循環(huán)硬化；

σb

/

σs<1.2，體現(xiàn)為循環(huán)軟化；1.2<σb

/

σs<1.4，材料比較穩(wěn)定，無(wú)明顯循環(huán)硬化和軟化現(xiàn)象。也可用應(yīng)變硬化指數(shù)n來(lái)判斷循環(huán)應(yīng)變對(duì)材料影響，n<1軟化，n>1硬化。

退火狀態(tài)塑性材料往往體現(xiàn)為循環(huán)硬化，加工硬化材料體現(xiàn)為循環(huán)軟化。

循環(huán)硬化和軟化與位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)關(guān)于：

退火軟金屬中，位錯(cuò)產(chǎn)生交互作用，運(yùn)動(dòng)阻力增大而硬化。

冷加工后金屬中，有位錯(cuò)纏結(jié)，在循環(huán)應(yīng)力下破壞，阻力變小而軟化。556.1、名詞解釋1、應(yīng)力腐蝕：金屬在拉應(yīng)力和特定化學(xué)介質(zhì)共同作用下，通過(guò)一段時(shí)間后所產(chǎn)生低應(yīng)力脆斷現(xiàn)象。2、氫脆：由于氫和應(yīng)力共同作用而導(dǎo)致金屬材料產(chǎn)生脆性斷裂現(xiàn)象

3、白點(diǎn)：當(dāng)鋼中具有過(guò)量氫時(shí)，隨著溫度減少氫在鋼中溶解度減小。如果過(guò)飽和氫未能擴(kuò)散逸出，便匯集在某些缺陷處而形成氫分子。此時(shí)，氫體積發(fā)生急劇膨脹，內(nèi)壓力很大足以將金屬局部扯破，而形成微裂紋。4、氫化物致脆：對(duì)于ⅣB

或ⅤB

族金屬，由于它們與氫有較大親和力，極易生成脆性氫化物，是金屬脆化，這種現(xiàn)象稱(chēng)氫化物致脆。5、氫致延滯斷裂：這種由于氫作用而產(chǎn)生延滯斷裂現(xiàn)象稱(chēng)為氫致延滯斷裂。二、闡明下列力學(xué)性能指標(biāo)意義1、σscc：材料不發(fā)生應(yīng)力腐蝕臨界應(yīng)力。

2、KIscc：應(yīng)力腐蝕臨界應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子。

3、da/dt：賺錢(qián)腐蝕列紋擴(kuò)展速率。6.4分析應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展速率da/dt與K1關(guān)系曲線(xiàn)，并與疲勞裂紋擴(kuò)展速率曲線(xiàn)進(jìn)行比較前者第一和第三階段速率隨K變化非常快，后者相對(duì)較慢。第二階段前者幾乎是平行，后者比較平穩(wěn)但是速率還是會(huì)隨著k變法而變化6.6何謂氫致延滯斷裂？為什么高強(qiáng)度鋼氫致延滯斷裂是在一定應(yīng)變速率下和一定溫度范疇內(nèi)浮現(xiàn)？

答：高強(qiáng)度鋼中固溶一定量氫，在低于屈服強(qiáng)度應(yīng)力持續(xù)作用下，通過(guò)一段孕育期后，金屬內(nèi)部形成裂紋，發(fā)生斷裂。----氫致延滯斷裂。

由于氫致延滯斷裂機(jī)理重要是氫固溶于金屬晶格中，產(chǎn)生晶格膨脹畸變，與刃位錯(cuò)交互作用，氫易遷移到位錯(cuò)拉應(yīng)力處，形成氫氣團(tuán)。

當(dāng)應(yīng)變速率較低而溫度較高時(shí)，氫氣團(tuán)能跟得上位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，但滯后位錯(cuò)一定距離。因而，氣團(tuán)對(duì)位錯(cuò)起“釘扎”作用，產(chǎn)生局部硬化。當(dāng)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)受阻，產(chǎn)生位錯(cuò)塞積，氫氣團(tuán)易于在塞積處匯集，產(chǎn)生應(yīng)力集中，導(dǎo)致微裂紋。

若應(yīng)變速率過(guò)高以及溫度低狀況下，氫氣團(tuán)不能跟上位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，便不能產(chǎn)生“釘扎”作用，也不也許在位錯(cuò)塞積處匯集，產(chǎn)生應(yīng)力集中，導(dǎo)致微裂紋。

因此氫致延滯斷裂是在一定應(yīng)變速率下和一定溫度范疇內(nèi)浮現(xiàn)。6.7試述區(qū)別高強(qiáng)度鋼應(yīng)力腐蝕與氫致延滯斷裂辦法應(yīng)力腐蝕斷裂具備腐蝕產(chǎn)物和氧化現(xiàn)象，故常呈黑色和灰黑色。并且常有分叉現(xiàn)象，呈枯樹(shù)枝狀。氫致延滯斷裂沒(méi)有這些現(xiàn)象。6667.1磨損：機(jī)件表面互相接觸并產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，表面逐漸有微小顆粒分離出來(lái)形成磨屑，使表面材料逐漸損失、導(dǎo)致表面損傷現(xiàn)象粘著：事實(shí)上就是原子間鍵合伙用犁皺：相對(duì)運(yùn)動(dòng)兩表面較軟表面因塑形變形而形成犁痕式破壞。

耐磨性：耐磨性是材料抵抗磨損性能。接觸疲勞：兩接觸面做滾動(dòng)或滾動(dòng)加滑動(dòng)摩擦?xí)r，在交變接觸壓應(yīng)力長(zhǎng)期作用下，材料表面因疲勞損傷，導(dǎo)致局部區(qū)域產(chǎn)生小片金屬剝落而使材料損失現(xiàn)象?！綪153】7777蠕變：在長(zhǎng)時(shí)間恒溫、恒載荷作用下緩慢地產(chǎn)生塑性變形現(xiàn)象。.應(yīng)力松弛：在規(guī)定溫度和處事應(yīng)力條件下，金屬材料中應(yīng)力隨時(shí)間增長(zhǎng)而減小現(xiàn)象。穩(wěn)態(tài)蠕變：穩(wěn)態(tài)蠕變：蠕變速率幾乎保持不變?nèi)渥?。擴(kuò)散蠕變：在高溫條件下，晶體內(nèi)空位將從受拉晶界向受壓晶界遷移，原子則朝相反方向流動(dòng)，致使晶體逐漸產(chǎn)生伸長(zhǎng)蠕變。持久伸長(zhǎng)率；在高溫持久實(shí)驗(yàn)后，試樣斷裂后伸長(zhǎng)率8.3試闡明高溫下金屬蠕變變形機(jī)理與常溫下金屬塑性變形機(jī)理有何不同？答：常溫下金屬塑性變形重要是通過(guò)位錯(cuò)滑移和孿晶進(jìn)行，以位錯(cuò)滑移為重要機(jī)制。當(dāng)滑移面上位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)受阻產(chǎn)生塞積時(shí)，必要在更大切應(yīng)力作用下才干使位錯(cuò)重新運(yùn)動(dòng)和增值，宏觀變現(xiàn)為加工硬化現(xiàn)象，或?qū)τ诼菪臀诲e(cuò)，采用交滑移變化滑移面來(lái)實(shí)現(xiàn)位錯(cuò)繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。而當(dāng)高溫下金屬蠕變變形重要通過(guò)位錯(cuò)滑移，原子擴(kuò)散等機(jī)理進(jìn)行。1，當(dāng)滑移面上位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)受阻產(chǎn)生塞積時(shí)，位錯(cuò)可借助于外界提供熱激活能和空位擴(kuò)散來(lái)克服短程阻礙。重要是通過(guò)刃型位錯(cuò)攀移來(lái)實(shí)現(xiàn)。2，此外，在高溫下大量原子和空位定向移動(dòng)，即在兩端拉應(yīng)力作用下，晶體內(nèi)空位將從受拉晶界向受壓晶界遷移，原子則朝相反方向流動(dòng)致使晶體伸長(zhǎng)產(chǎn)生蠕變，即擴(kuò)散蠕變?？傊?，在高溫條件下，金屬塑性變形仍得以繼續(xù)進(jìn)行，即高溫蠕動(dòng)變形。------------------------------------------------------------------------------------------------------彈性模量E物理意義？E是一種特殊力學(xué)性能，體當(dāng)前