111111111.7決定金屬屈服強度因素有哪些？12內在因素：金屬本性及晶格類型、晶粒大小和亞構造、溶質元素、第二相。外在因素：溫度、應變速率和應力狀態。1.9試舉出幾種能明顯強化金屬而又不減少其塑性辦法。固溶強化、形變硬化、細晶強化1.10試述韌性斷裂與脆性斷裂區別。為什么脆性斷裂最危險？21韌性斷裂是金屬材料斷裂前產生明顯宏觀塑性變形斷裂，這種斷裂有一種緩慢撕裂過程，在裂紋擴展過程中不斷地消耗能量；而脆性斷裂是突然發生斷裂，斷裂前基本上不發生塑性變形，沒有明顯征兆，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因素有哪些？

答：宏觀斷口呈杯錐形，由纖維區、放射區和剪切唇三個區域構成，即所謂斷口特性三要素。上述斷口三區域形態、大小和相對位置，因試樣形狀、尺寸和金屬材料性能以及實驗溫度、加載速率和受力狀態不同而變化？1.20斷裂強度與抗拉強度有何區別？抗拉強度是試樣斷裂前所承受最大工程應力，記為σb；拉伸斷裂時真應力稱為斷裂強度記為σf；兩者之間有經驗關系：σf=σb(1+ψ)；脆性材料抗拉強度就是斷裂強度；對于塑性材料，由于浮現頸縮兩者并不相等。1.22裂紋擴展受哪些因素支配？

答:裂紋形核前均需有塑性變形；位錯運動受阻，在一定條件下便會形成裂紋。2.3試綜合比較單向拉伸、壓縮、彎曲及扭轉實驗特點和應用范疇。答：單向拉伸實驗特點及應用：

單向拉伸應力狀態較硬，普通用于塑性變形抗力與切斷強度較低得所謂塑性材料實驗。壓縮實驗特點及應用：

（1）單向壓縮應力狀態軟性系數a=2，因而，壓縮實驗重要用于脆性材料，以顯示其在靜拉伸時縮不能反映材料在韌性狀態下力學行為。

（2）壓縮與拉伸受力方向不但相反，且兩種實驗所得載荷變形曲線、塑性及斷裂形態也存在較大差別，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驗。

（3）多向不等壓縮實驗應力軟性系數a＞2，故此辦法合用于脆性更大材料，它可以反映此類材料微小塑性差別。此外接觸表面處承受多向壓縮機件，也可以采用多向壓縮實驗，使實驗條件與實驗服役條件更接近。彎曲實驗特點及應用：

（1）

彎曲加載時受拉一側應力狀態基本上與靜拉伸時相似，且不存在如拉伸時所謂試樣偏斜對試樣成果影響。因而彎曲實驗慣用于測定那些由于太硬難于加工成拉伸試樣脆性材料斷裂強度，并能顯示出它們塑性差別。（2）彎曲實驗時，截面上應力分布也是表面上應力最大，故可敏捷反映材料表面缺陷，因而，慣用來比較和評估材料表面解決層質量。

（3）由彎曲圖可以看出彎曲實驗不能使這些材料斷裂，在這種狀況下雖可以測定非比例彎曲應力，但事實上很少使用。

扭轉實驗特點及應用：（1）扭轉實驗中扭轉應力狀態軟性系數α=0.8，比拉伸時α大，易于顯示金屬塑性行為。圓柱形試件扭轉時整個長度上塑性變形是均勻，沒有緊縮現象，因此能實現大塑性變形量下實驗。

（2）扭轉實驗時，試件截面上應力應變分布表白，該實驗對金屬表面缺陷及表面硬化層性能有很大敏感度。扭轉時試件中最大正應力一最大切應力在數值上大體相等，而生產上所使用大某些金屬材料正斷強度不不大于切斷強度，因此，扭轉實驗是測定這些材料切斷強度最可靠辦法。

（3）扭轉實驗時，試件受到較大切應力，并且還被廣泛用于研究關于初始塑性變形非同步性問題，如彈性后效、彈性滯后以及內耗等。扭轉實驗可用于測定塑性材料和脆性材料剪切變形和斷裂所有力學性能指標，并且尚有著其她力學性能實驗辦法所無法比擬長處，因而，在科研及生產檢查中得到廣泛運用。2.7七、試闡明布氏硬度、洛氏硬度與維氏硬度實驗原理，并比較布氏、洛氏與維氏硬度實驗辦法優缺陷。P49p57原理；布氏硬度：用鋼球或硬質合金球作為壓頭，計算單位面積所承受實驗力。洛氏硬度：采用金剛石圓錐體或小淬火鋼球作壓頭，以測量壓痕深度。維氏硬度：以兩相對面夾角為136。金剛石四棱錐作壓頭，計算單位面積所承受實驗力。布氏硬度長處：實驗時普通采用直徑較大壓頭球，因而所得壓痕面積比較大。壓痕大一種長處是其硬度值能反映金屬在較大范疇內各構成相得平均性能；另一種長處是實驗數據穩定，重復性強。缺陷：對不同材料需更換不同直徑壓頭球和變化實驗力，壓痕直徑測量也較麻煩，因而用于自動檢測時受到限制。

洛氏硬度長處：操作簡便，迅捷，硬度值可直接讀出；壓痕較小，可在工件上進行實驗；采用不同標尺可測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量檢測。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，則所測硬度值重復性差，分散度大；此外用不同標尺測得硬度值彼此沒有聯系，不能直接比較。維氏硬度長處：不存在布氏硬度實驗時規定實驗力F與壓頭直徑D之間所規定條件約束，也不存在洛氏硬度實驗時不同標尺硬度值無法統一弊端；維氏硬度實驗時不但實驗力可以任意取，并且壓痕測量精度較高，硬度值較為精確。缺陷是硬度值需要通過測量壓痕對角線長度后才干進行計算或查表，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定硬度，試闡明選取何種硬度實驗辦法為宜。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龍門刨床導軌；7滲氮層；8高速鋼刀具；9退火態低碳鋼；10硬質合金。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龍門刨床導軌----HS（肖氏硬度）或HL(里氏硬度)

7滲氮層----HV

8高速鋼刀具----HRC

9退火態低碳鋼-----HB

10硬質合金----

HRA3.4試闡明低溫脆性物理本質及其影響因素

低溫脆性物理本質：宏觀上對于那些有低溫脆性現象材料，它們屈服強度會隨溫度減少急劇增長，而斷裂強度隨溫度減少而變化不大。當溫度減少到某一溫度時，屈服強度增大到高于斷裂強度時，在這個溫度如下材料屈服強度比斷裂強度大，因而材料在受力時尚未發生屈服便斷裂了，材料顯示脆性。

從微觀機制來看低溫脆性與位錯在晶體點陣中運動阻力關于，當溫度減少時，位錯運動阻力增大，原子熱激活能力下降，因而材料屈服強度增長。

影響材料低溫脆性因素有（P63，P73）：

1．晶體構造：對稱性低體心立方以及密排六方金屬、合金轉變溫度高，材料脆性斷裂趨勢明顯，塑性差。

2．化學成分：可以使材料硬度，強度提高雜質或者合金元素都會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，細化晶粒可以同步提高材料強度和塑韌性。由于晶界是裂紋擴展阻力，晶粒細小，晶界總面積增長，晶界處塞積位錯數減少，有助于減少應力集中；同步晶界上雜質濃度減少，避免產生沿晶脆性斷裂。

②金相組織：較低強度水平時強度等而組織不同鋼，沖擊吸取功和韌脆轉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、碳化物等第二相質點對鋼脆性有重要影響，當其尺寸增大時均使材料韌性下降，韌脆轉變溫度升高。3.8簡述依照韌脆轉變溫度分析機件脆斷失效優缺陷。

缺陷：脆性斷裂普通斷裂時間較短，突發性斷裂，因而在使用時一旦超過屈服強度就會不久斷裂長處：脆性斷裂在常溫下體現為脆性，因而材料變形隨溫度減少時變化不大，這樣在交變溫度使用環境下，就不需要考慮材料冷脆溫度33333334.1（1）低應力脆斷：高強度、超高強度鋼機件，中低強度鋼大型、重型機件在屈服應力如下發生斷裂。（4）應力場強度因子K：在裂紋尖端區域各點應力分量除了決定于位置外，尚與強度因子K關于，對于某一擬定點，其應力分量由K擬定，K越大，則應力場各點應力分量也越大，這樣K就可以表達應力場強弱限度，稱K為應力場強度因子。“I”表達I型裂紋。P68（9）裂紋擴展K判據：裂紋在受力時只要滿足K1>=KIC，就會發生脆性斷裂反之，雖然存在裂紋，若K1<KIC也不會斷裂。新P71：舊８３4.2闡明下列斷裂韌度指標意義及其互有關系Klc和Kc答：臨界或失穩狀態K記作KIC或Kc，Kic為平面應變下斷裂韌度，表達在平面應變條件下材料抵抗裂紋失穩擴展能力。Kc為平面應力斷裂韌度，表達在平面應力條件下材料抵抗裂紋失穩擴展能力。它們都是型裂紋材料裂紋韌性指標，但Kc值與試樣厚度關于。當試樣厚度增長，使裂紋尖端達到平面應變狀態時，斷裂韌度趨于一穩定低值，即為KIC，它與試樣厚度無關，而是真正材料常數。P71/P82

GIc答：P77/P89

當GI增長到某一臨界值時，GI能克服裂紋失穩擴展阻力，則裂紋失穩擴展斷裂。將GI臨界值記作GIc，稱斷裂韌度，表達材料制止裂紋失穩擴展時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，表達材料抵抗裂紋開始擴展能力，其單位與GIC相似。P90/P102

c：是材料斷裂韌度，表達材料制止裂紋開始擴展能力.P91/P104

Ｊ判據和判據同樣都是裂紋開始擴展裂紋判據，而不是裂紋失穩擴展裂紋判據。P91/P1044.5試述應力場強度因子意義及典型裂紋K表達式

答：新書P69舊書P80參看書中圖（應力場強度因子意義見上）

幾種裂紋K表達式，無限大板穿透裂紋；有限寬板穿透裂紋：有限寬板單邊直裂紋：受彎單邊裂紋梁：無限大物體內部有橢圓片裂紋，遠處受均勻拉伸：4無限大物體表面有半橢圓裂紋，遠處均受拉伸：A點4.6試述K判據意義及用途。

答：

K判據解決了典型強度理論不能解決存在宏觀裂紋為什么會產生低應力脆斷因素。K判據將材料斷裂韌度同機件工作應力及裂紋尺寸關系定量地聯系起來，可直接用于設計計算，估算裂紋體最大承載能力、容許裂紋最大尺寸，以及用于對的選取機件材料、優化工藝等。P71/P83

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

，試估算材料斷裂韌度KIC為多少？4.18有一構件制造時,浮現表面半橢圓裂紋,若a=1mm,在工作應力σ=1000MPa下工作,應當選什么材料σ0.2與KIC配合比較適當?構件材料經不同熱解決后,其σ0.2和KIC變化列于下表.

σ0.2/MPa11001200130014001500

KIC/MPa·m1/211095756055444445.1疲勞壽命：試樣在交變循環應力或應變作用下直至發生破壞前所經受應力或應變循環次數過載損傷：金屬在高于疲勞極限應力水平下運轉一定周次后，其疲勞極限或疲勞壽命減小，就導致了過載損傷。5.2揭示下列疲勞性能指標意義

疲勞強度σ-1，σ-p,τ-1,σ-1N,

P99,100,103/p114

σ-1:

對稱應力循環作用下彎曲疲勞極限；σ-p:對稱拉壓疲勞極限；τ-1:對稱扭轉疲勞極限；σ-1N:缺口試樣在對稱應力循環作用下疲勞極限。

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評估。Qf=(Kf-1)/（kt-1）其中Kt為理論應力集中系數且不不大于一，Kf為疲勞缺口系數。

Kf=(σ-1)/(σ-1N)

過載損傷界

P102,103/p117

由實驗測定，測出不同過載應力水平和相應開始減少疲勞壽命應力循環周次，得到不同實驗點，連接各點便得到過載損傷界。

疲勞門檻值ΔKth

P105/p120

在疲勞裂紋擴展速率曲線Ⅰ區，當ΔK≤ΔKth時，da/aN=0,表達裂紋不擴展;只有當ΔK>ΔKth時，da/dN>0,疲勞裂紋才開始擴展。因而，ΔKth是疲勞裂紋不擴展ΔK臨界值，稱為疲勞裂紋擴展門檻值。5.4試述疲勞宏觀斷口特性及其形成過程（新書P96~98及PPT，舊書P109~111）答：典型疲勞斷口具備三個形貌不同區域—疲勞源、疲勞區及瞬斷區。

（1）疲勞源是疲勞裂紋萌生策源地，疲勞源區光亮度最大，由于這里在整個裂紋亞穩擴展過程中斷面不斷摩擦擠壓，故顯示光亮平滑，另疲勞源貝紋線細小。

（2）疲勞區疲勞裂紋亞穩擴展所形成斷口區域，是判斷疲勞斷裂重要特性證據。特性是：斷口比較光滑并分布有貝紋線。斷口光滑是疲勞源區域延續，但其限度隨裂紋向前擴展逐漸削弱。貝紋線是由載荷變動引起，如機器運轉時開動與停歇，偶爾過載引起載荷變動，使裂紋前沿線留下了弧狀臺階痕跡。

（3）瞬斷區是裂紋最后失穩迅速擴展所形成斷口區域。其斷口比疲勞區粗糙，脆性材料為結晶狀斷口，韌性材料為纖維狀斷口。4.5試述疲勞曲線（SN）及疲勞極限測試辦法升降法測試疲勞極限；取略高于疲勞極限5級應力水平，從最高應力水平測試，當試樣通過時，增長一級應力水平，不通過時減少一級應力水平，浮現至少13個有效試樣時求材料疲勞極限成組法測試高應力某些；去4級較高應力水平，在每級應力水平下測試5個試樣，得到每個應力水平N值兩種構造整頓并擬合成S-N曲線5.6試述疲勞圖意義，建立及用途意義；疲勞圖是各種應力比循環疲勞極限集合圖。諸多機件或構件是在不對稱循環載荷下工作，因而，還需要懂得材料不對稱循環疲勞極限。以適應此類機件設計和選材需要。建立；普通是用工程作圖法，由疲勞圖群求得各種不對稱循環疲勞極限。1；σa-σm疲勞圖；將不同應力比r條件下疲勞極限σmax分解為σa和σm，并在該坐標系中作ABC曲線，即為疲勞圖。2；σmax（σmin）--σm疲勞圖：將不同應力比r下疲勞極限。分別以σmax和σm表達坐標系中得到疲勞圖。用途：咱們只要懂得應力比r，就可以求得疲勞極限。5.7試述疲勞裂紋形成機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裂引起，重要有表面滑移開裂，第二相、夾夾雜物或其界面開裂；晶界或亞晶界開裂等。制止疲勞裂紋萌生辦法有：細晶強化、固溶強化，減少第二相和夾雜物脆性，提高相界面強度，控制第二相或夾雜物數量、形態、大小和分布，使晶界強化，凈化均能抑制晶界裂紋形成，提高疲勞強度5.10試述疲勞裂紋擴展壽命和剩余壽命估算辦法及環節。答：通過疲勞裂紋擴展速率表達式，用積分辦法算出疲勞裂紋擴展壽命和疲勞剩余壽命；詳細環節如下：計算KI，再計算裂紋臨界尺寸ac，最后依照關于公式估算疲勞壽命5.12試述金屬硬化與軟化現象及產生條件。金屬材料在恒定應變范疇循環作用下，隨循環周次增長其應力不斷增長，即為循環硬化。金屬材料在恒定應變范疇循環作用下，隨循環周次增長其應力逐漸減小，即為循環軟化。金屬材料產生循環硬化與軟化取決于材料初始狀態、構造特性以及應變幅和溫度等。

循環硬化和軟化與σb

/

σs關于：

σb

/

σs>1.4，體現為循環硬化；

σb

/

σs<1.2，體現為循環軟化；1.2<σb

/

σs<1.4，材料比較穩定，無明顯循環硬化和軟化現象。也可用應變硬化指數n來判斷循環應變對材料影響，n<1軟化，n>1硬化。

退火狀態塑性材料往往體現為循環硬化，加工硬化材料體現為循環軟化。

循環硬化和軟化與位錯運動關于：

退火軟金屬中，位錯產生交互作用，運動阻力增大而硬化。

冷加工后金屬中，有位錯纏結，在循環應力下破壞，阻力變小而軟化。556.1、名詞解釋1、應力腐蝕：金屬在拉應力和特定化學介質共同作用下，通過一段時間后所產生低應力脆斷現象。2、氫脆：由于氫和應力共同作用而導致金屬材料產生脆性斷裂現象

3、白點：當鋼中具有過量氫時，隨著溫度減少氫在鋼中溶解度減小。如果過飽和氫未能擴散逸出，便匯集在某些缺陷處而形成氫分子。此時，氫體積發生急劇膨脹，內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，這種現象稱氫化物致脆。5、氫致延滯斷裂：這種由于氫作用而產生延滯斷裂現象稱為氫致延滯斷裂。二、闡明下列力學性能指標意義1、σscc：材料不發生應力腐蝕臨界應力。

2、KIscc：應力腐蝕臨界應力場強度因子。

3、da/dt：賺錢腐蝕列紋擴展速率。6.4分析應力腐蝕裂紋擴展速率da/dt與K1關系曲線，并與疲勞裂紋擴展速率曲線進行比較前者第一和第三階段速率隨K變化非常快，后者相對較慢。第二階段前者幾乎是平行，后者比較平穩但是速率還是會隨著k變法而變化6.6何謂氫致延滯斷裂？為什么高強度鋼氫致延滯斷裂是在一定應變速率下和一定溫度范疇內浮現？

答：高強度鋼中固溶一定量氫，在低于屈服強度應力持續作用下，通過一段孕育期后，金屬內部形成裂紋，發生斷裂。----氫致延滯斷裂。

由于氫致延滯斷裂機理重要是氫固溶于金屬晶格中，產生晶格膨脹畸變，與刃位錯交互作用，氫易遷移到位錯拉應力處，形成氫氣團。

當應變速率較低而溫度較高時，氫氣團能跟得上位錯運動，但滯后位錯一定距離。因而，氣團對位錯起“釘扎”作用，產生局部硬化。當位錯運動受阻，產生位錯塞積，氫氣團易于在塞積處匯集，產生應力集中，導致微裂紋。

若應變速率過高以及溫度低狀況下，氫氣團不能跟上位錯運動，便不能產生“釘扎”作用，也不也許在位錯塞積處匯集，產生應力集中，導致微裂紋。

因此氫致延滯斷裂是在一定應變速率下和一定溫度范疇內浮現。6.7試述區別高強度鋼應力腐蝕與氫致延滯斷裂辦法應力腐蝕斷裂具備腐蝕產物和氧化現象，故常呈黑色和灰黑色。并且常有分叉現象，呈枯樹枝狀。氫致延滯斷裂沒有這些現象。6667.1磨損：機件表面互相接觸并產生相對運動，表面逐漸有微小顆粒分離出來形成磨屑，使表面材料逐漸損失、導致表面損傷現象粘著：事實上就是原子間鍵合伙用犁皺：相對運動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：兩接觸面做滾動或滾動加滑動摩擦時，在交變接觸壓應力長期作用下，材料表面因疲勞損傷，導致局部區域產生小片金屬剝落而使材料損失現象。【P153】7777蠕變：在長時間恒溫、恒載荷作用下緩慢地產生塑性變形現象。.應力松弛：在規定溫度和處事應力條件下，金屬材料中應力隨時間增長而減小現象。穩態蠕變：穩態蠕變：蠕變速率幾乎保持不變蠕變。擴散蠕變：在高溫條件下，晶體內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，致使晶體逐漸產生伸長蠕變。持久伸長率；在高溫持久實驗后，試樣斷裂后伸長率8.3試闡明高溫下金屬蠕變變形機理與常溫下金屬塑性變形機理有何不同？答：常溫下金屬塑性變形重要是通過位錯滑移和孿晶進行，以位錯滑移為重要機制。當滑移面上位錯運動受阻產生塞積時，必要在更大切應力作用下才干使位錯重新運動和增值，宏觀變現為加工硬化現象，或對于螺型位錯，采用交滑移變化滑移面來實現位錯繼續運動。而當高溫下金屬蠕變變形重要通過位錯滑移，原子擴散等機理進行。1，當滑移面上位錯運動受阻產生塞積時，位錯可借助于外界提供熱激活能和空位擴散來克服短程阻礙。重要是通過刃型位錯攀移來實現。2，此外，在高溫下大量原子和空位定向移動，即在兩端拉應力作用下，晶體內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致使晶體伸長產生蠕變，即擴散蠕變。總之，在高溫條件下，金屬塑性變形仍得以繼續進行，即高溫蠕動變形。------------------------------------------------------------------------------------------------------彈性模量E物理意義？E是一種特殊力學性能，體當前