1、哈爾濱工業大學7詞匯表：（不少于50個）1 力學性能：2 拉伸曲線：3 強度：。4 硬度：金屬形的能力。5 塑性：金屬材料產生塑性變形而不破壞的能力。6 彈性模量：彈性變形階段的斜率，表征材料抵抗彈性變形的能力。7 比例極限：材料保持正比例變形關系的最大應力。8 彈性極限：材料發生彈性變形，而不產生塑性變形的最大應力。9 屈服強度：材料產生塑性變形的最小應力。10 抗拉強度：材料斷裂前承受的最大應力，由斷裂前的最大載荷除以原始截面積得到。11 真實斷裂強度：材料斷裂處承受的應力。12 頸縮：均勻塑性變形后，發生非均勻變形，而導致應變集中的區域。13 工程應力：載荷除以試樣的原始截面積。14 工

2、程延伸率：伸長量除以試樣的原始長度。15 真應力：載荷除以試樣的真實面積。16 真應變：伸長量與實時樣品長度的比值。17 工程斷面收縮率：斷面收縮量除以原始截面積。18 壓入硬度：采用高硬度的壓頭壓入待測物體表面表征材料硬度的方法。19 布氏硬度：采用金剛石球或淬火鋼球壓入待測物體表面，單位面積上的載荷。測量過程需要滿足幾何相似性。20 維氏硬度：采用對角136度的金剛石四棱錐壓入待測物體表面，單位面積上的載荷。21 顯微硬度：小載荷下的維氏硬度，載荷一般小于200g。22 洛氏硬度：采用120度的金剛石圓錐壓入待測物體表面，用深度表征材料的硬度。23 HRC：C級洛氏硬度。24 表面洛氏硬度

3、：小載荷洛氏硬度。25 壓痕：壓入法測量硬度過程后，留在待測物體表面的痕跡。26 彈性變形：可完全恢復的應變。27 彈性后效：快速加卸載時應變落后于應力的現象。28 循環韌性：周期性快速加卸載時材料內吸收的彈性能。29 塑性變形：產生不可逆應變的變形。30 位錯滑移：位錯沿著滑移面和滑移方向運動。31 孿晶：外形對稱，好象由兩個相同晶體對接起來的晶體；內部原子排列呈鏡面對稱于結合面。孿晶可分為自然孿晶和形變孿晶。32 派納力：位錯在晶體內運動的摩擦力。33 物理屈服：彈性變形結束后應力突然上升，隨后發生應力陡降，并在此低的應力下發生持續應變的現象，比如退火低碳鋼。34 應變時效：發生物理屈服現

4、象的材料，應變超過屈服平臺后，在低溫或高溫下保持一定時間后再次變形，發生屈服強度升高，而塑性韌性降低的現象。35 上屈服點：物理屈服曲線中，彈性變形后、屈服平臺形成前的應力最高點。36 下屈服點：物理屈服曲線中屈服平臺對應的應力。37 柯氏氣團：材料中的間隙原子偏聚到位錯周圍形成的釘扎位錯狀態。38 應力狀態系數：最大剪切應力與最大正應力的比值。39 第1強度理論：斷裂的最大正應力判據。金屬承受的最大正應力大于單向拉伸時的斷裂強度f，由于第一主應力就是最大正應力，因此斷裂條件為： 1f。40 第2強度理論：斷裂的最大正應變理論。認為材料斷裂的條件是材料的最大正應變超過了材料單向拉伸斷裂時材料的

5、極限正應變f。由于第一主應變就是最大正應變，因此斷裂條件為： 1f41 第3強度理論：復雜應力狀態下的塑性變形條件。認為材料受到的最大切應力達到單向拉伸時的剪切屈服強度時，材料就發生屈服。42 強化：提高位錯運動阻力，提高金屬屈服強度。43 細晶強化：晶粒尺寸減小導致屈服強度提高的現象。44 位錯塞積群：位錯運動受到阻礙后，后續同號位錯繼續運動，形成的同號位錯依次排列的現象。45 HallPetch公式：sikD-1/246 固溶強化：間隙或置換固溶原子與位錯交互作用，導致材料屈服強度提高的現象。47 叢聚區：原子局部偏聚區。48 第二相強化：基體中第二相物質導致基體屈服強度提高現象。49 彌

6、散第二相：尺寸遠小于基體晶粒尺寸的第二相。50 大塊聚集型第二相：尺寸與基體晶粒尺寸可類比的第二相。51 加工硬化：通過應變使金屬屈服強度提高的現象。52 變形協調位錯：基體和第二相變形不協調，在第二相附近產生的位錯。53 形變強化指數：真應力與真應變之間的關系：S=ken，n形變強化指數54 時效：固溶淬火后形成過飽和固溶態，在室溫或高溫下析出第二相的過程。55 欠時效：時效初期的狀態，材料硬度逐漸升高（Al-Cu中形成銅的叢聚區，共格，容易變形）。56 峰時效：材料硬度最高的時效狀態（Al-Cu 中CuAl2 彌散分布，細小，共格關系部分遭到破壞，部分可變形）。57 過時效：時效后期，析出

7、相尺寸長大，硬度逐漸降低（Al-Cu 中CuAl2 長大，共格關系破壞，難以變形，位錯只能繞過）。58 韌性斷裂：斷裂前產生明顯宏觀塑性變形的斷裂方式。59 脆性斷裂：斷裂前不產生明顯宏觀塑性變形的斷裂方式。60 正斷：斷裂的表面垂直于最大正應力的斷裂方式。61 切斷：斷裂的表面平行于最大切應力方向的斷裂方式。62 穿晶斷裂：裂紋沿晶粒內部擴展導致的斷裂方向。63 沿晶斷裂：裂紋沿晶界擴展導致的斷裂。64 切離：斷面收縮率達到100的斷裂方式。65 微孔聚集型斷裂：斷裂過程經歷微孔的形成、微孔經切離方式而連接的斷裂方式。66 韌窩：微孔聚集型斷裂方式中裂紋形成后經歷外應力方向的伸長和垂直于外應

8、力方向的切離斷裂而形成的、凹形形貌。67 撕裂棱：微孔聚聚型斷裂方式中裂紋經切離過程而形成的尖銳線狀形貌，構成韌窩的邊界。68 解理斷裂：裂紋沿特定晶面形成并擴展而導致的斷裂，為脆性斷裂的一種。69 河流花樣：解理裂紋形成后沿不同高度的同一晶面族擴展、連接而形成的類似河流狀的斷口形貌。70 準解理斷裂：發生在含有高密度彌散分布的碳化物質點的鋼中，裂紋在第二相質點處形成、并向外放射狀擴展，形成河流花樣。71 應力集中：局部的應力升高現象。72 平面應力：只有二向主應力的應力狀態，容易導致塑性變形。73 平面應變：只有兩向主應變的應力狀態。74 缺口強化：發生在能夠發生全面屈服變形（或大部分區域發

9、生塑性變形）的缺口試樣中，由于塑性變形區的應力高于材料的屈服強度，而導致缺口斷裂強度提高的現象，屬于幾何強化，不能作為強化手段使用。75 沖擊試驗：采用機械載荷沖擊試樣，測試材料沖擊韌性、缺口敏感性或低溫脆性的試驗方法。76 沖擊韌性：表征材料在斷裂過程中吸收沖擊能力的能力，常用Ak值表示。77 AK值：沖擊試樣沖擊過程單位面積吸收的能量。78 低溫脆性：溫度降低導致材料脆性斷裂傾向提高的現象，一般發生在bcc和hcp結構的金屬中。79 韌脆轉變溫度：材料韌性斷裂和脆性斷裂轉變的溫度。80 Griffith理論：Griffith采用能量方式得到的含裂紋試樣的斷裂應力理論。81 裂紋面：裂紋的延

10、長面。82 I型裂紋：裂紋面與應力方向垂直的裂紋。83 II型裂紋：裂紋面與應力方向平行，裂紋傾向于滑開的裂紋。84 III型裂紋：裂紋面與應力方向平行，裂紋傾向于撕開的裂紋。85 應力場強度因子：表征裂紋尖端應力場強弱的參量。86 平面應變斷裂韌性：樣品斷裂時處于平面應變應力條件下測量的斷裂韌性值。87 平面應力斷裂韌性：樣品斷裂時處于平面應力條件下測量的斷裂韌性值。88 疲勞：交變的載荷導致材料發生破壞的現象。89 應力比：疲勞載荷的最小值與最大值的比值。90 貝紋線：疲勞裂紋擴展過程中由于突然停機、開機或環境條件的變化，使疲勞斷口上出現的條紋。91 疲勞條帶：疲勞裂紋擴展過程中對應于一個

11、應力循環、或多個應力循環，疲勞裂紋擴展留下的條紋。92 疲勞源：疲勞裂紋萌生區。93 Paris公式：疲勞裂紋擴展穩態區中疲勞裂紋擴展速率與應力場強度因子幅的關系。94 疲勞極限：光滑試樣不發生疲勞斷裂的最大應力。95 疲勞曲線：疲勞斷裂周次與疲勞應力的關系。96 疲勞裂紋擴展門檻值：含裂紋試樣疲勞裂紋不擴展的最大應力場強度因子幅。97 近門檻區：疲勞裂紋擴展低速區。98 高周疲勞：應力低于金屬屈服強度、疲勞斷裂前發生107-108以上周次的疲勞形式。99 低周疲勞：應力大于金屬屈服強度、疲勞斷裂前發生小于102-105周次的疲勞形式。100 Paris區：疲勞裂紋擴展穩態區，可以用Paris

12、公式描述。101 駐留滑移帶：相對于外加疲勞載荷，晶體取向較好的晶粒中優先發生位錯滑移而形成的條帶。102 循環硬化：交變載荷作用下，材料發生塑性變形后，相同應變量條件下應力增大的現象。103 循環軟化：交變載荷作用下，材料發生塑性變形后，相同應變量條件下應力減小的現象。104 包申格效應：反向加載導致材料屈服強度降低的現象。105 熱疲勞：溫度變化導致的材料疲勞現象。106 振動疲勞：振動載荷作用導致的材料疲勞現象。107 擠出脊：交變載荷作用下形成的材料擠出樣品表面的區域。108 摩擦：相對運動的物體表面間的相互阻礙作用現象。109 磨損：機器運轉過程中，相對運動的摩擦表面的物質逐漸損耗，

13、使零件尺寸、形狀和位置精度以及表面質量發生變化的現象。110 潤滑：減輕摩擦和磨損所應采取的措施。111 滑動摩擦：物體表面間的運動形式是相對滑動而產生的作用。112 滾動摩擦：物體表面間的運動形式是相對滾動而產生的作用。113 干摩擦：兩零件表面直接接觸后，因為微觀局部壓力高而形成許多冷焊點，運動時被剪切的現象。114 粘著：兩個摩擦表面接觸時，在外載荷作用下只有表面上少數微凸起處接觸，接觸點上的應力很大，產生彈性變形，進而產生塑性變形使接觸面積增大。接觸點上的氧化膜被壓碎，致使兩個摩擦表面金屬分子相互吸引和擴散而溶合，形成接觸點處兩種金屬冷焊現象。115 邊界摩擦：運動副表面有一層厚度&l

14、t;1 m的薄油膜，不足以將兩金屬表面完全分開，其表面部分微觀高峰部分仍將相互切削。116 液態摩擦：有一層壓力油膜將兩金屬表面隔開，彼此不直接接觸。是理想的摩擦狀態117 混合摩擦：是指摩擦表面間處于邊界摩擦和流體摩擦的混合狀態。混合摩擦能有效降低摩擦阻力，其摩擦系數比邊界摩擦時要小得多。118 磨合：括摩擦表面輪廓峰的形狀變化和表面材料被加工硬化兩個過程，它是磨損的不穩定階段，在整個壽命周期內時間很短。119 磨粒磨損：運動副相對運動時，硬的粗糙表面或硬的顆粒對軟的摩擦表面的微切削、刮擦作用和造成表面材料的損耗。120 粘著磨損：也稱膠合，當摩擦表面的輪廓峰在相互作用的各點處由于瞬時的溫升

15、和壓力發生“冷焊”后，在相對運動時，材料從一個表面遷移到另一個表面。121 疲勞磨損：也稱點蝕，是由于摩擦表面材料微體積在交變的摩擦力作用下，反復變形所產生的材料疲勞所引起的機械磨損。122 沖蝕磨損流動的液體或氣體中所夾帶的硬質物體或硬質顆粒沖擊零件表面所引起的機械磨損。123 腐蝕磨損：摩擦表面材料在環境的化學或電化學用下引起腐蝕，在摩擦副相對運動時所產生的磨損。124 耐磨性：金屬抵抗磨損的能力。125 相對磨損率：標準試樣的磨損量/被測試樣的磨損量。7、 答疑庫：（不少于50個）問題1： 金屬的強度指標包括 抗拉強度，屈服強度，比例極限 ，塑性指標包括 延伸率，斷面收縮率 。問題2：

16、采用5倍試樣測試金屬的極限延伸率，比用10倍試樣測試的數值 大 。問題3： 測試布氏硬度前需要確定的測量參數包括 載荷，壓頭尺寸，保壓時間， P/D2 。問題4： 單晶體的彈性模量具有各向異性，原因是 不同晶向上原子間結合能不同 ，且面間距不同 。問題5： 金屬的塑性變形機制包括 位錯滑移機制，孿生機制，扭折機制 。問題6： 金屬應變時效現象是 具有物理屈服現象的金屬應變超過屈服平臺后， 低溫長時間保溫后材料強度升高，但塑性韌性下降的現象 ，形成的原因是 應變超過屈服平臺后，材料位錯密度增大，保溫后溶質原子重新釘扎高密度位錯 。問題7： Al4.5Cu合金過時效狀態比峰時效狀態具有更大的形變強

17、化能力，原因是 過時效形成的析出相尺寸大、且不可切過 。問題8： 金屬強化實質是 提高位錯運動的阻力 。問題9： 細晶強化的本質是 晶粒細化后晶粒內容納的位錯塞積群中位錯數量減小， 需要更大的外力才能促使相鄰晶粒中的位錯開動 。問題10： 杯錐狀斷口通常包含下面幾個區域 剪切唇，星芒區，纖維區 問題11： 河流花樣是指 解理裂紋穿越晶界擴展過程中形成的類似河流的紋理 ，形成的原因是 解理裂紋穿越晶界時首先在相鄰晶粒中一系列的平面上形成裂紋， 隨后裂紋發生匯合而形 。問題12： 缺口致脆的原因是 缺口尖端產生三向應力狀態，塑性變形等效屈服強度提高 。問題13： 影響裂紋尖端塑性區尺寸的因素包括

18、應力場強度因子，材料等效屈服強度，泊松比。問題14： 平面應變斷裂韌性測量過程中試樣需要處于 平面應變 應力狀態，原因是 平面應變狀態下測試的斷裂韌性最小 。問題15： 無限大厚板含有一個穿透型I型裂紋，受拉應力作用下裂紋面上的三個主應力是 。問題16： 疲勞裂紋萌生方式包括 駐留滑移帶處萌生，擠入擠出方式，夾雜物、晶界萌生 。問題17： 疲勞裂紋擴展過程包括 低速、中速和高速擴展階段 ，Paris公式描述的是 中速擴展階段 區的疲勞裂紋擴展速度，其公式是 da/dN=c(K)n 。問題18： 疲勞裂紋擴展門檻值是指 疲勞裂紋不擴展的臨界應力場強度因子幅 。問題19： 包申格效應是指 發生一定

19、量的塑性變形后，反向加載材料屈服強度降低的現象 ，形成原因是 林位錯機制 。問題20： 高周疲勞是指 外加應力小于材料屈服強度，循環周次在105107 。 問題21： 有頸縮材料的拉伸應力應變曲線分為幾個變形階段？解答：彈性變形階段、均勻塑性變形階段、頸縮階段、斷裂。問題22： 敘述金屬拉伸力學性能指標的物理意義和測量方法。解答：（1）彈性模量（E）:反映金屬彈性變形能力的參量。通過測量拉伸應力、應變曲線直線部分的斜率得到。（2）彈性極限：金屬發生彈性變形、不產生塑性變形的最大應力。一般取拉伸應變為0.005%時對應的應力。（3）比例極限：金屬應力應變符合正比例關系的最大應力。一般采用作圖法得

20、到。（5）屈服強度（s0.2）：金屬發生塑性變形的最小應力。取應變為0.2時對應的應力。（6） 抗拉強度（sb）：金屬發生失穩破壞前能夠承受的最大應力。取金屬斷裂前承受的最大載荷除以截面積。（7）延伸率：樣品伸長量與原始長度的百分比。采用一定標距的樣品測量斷裂前后的長度計算得到。（8）斷裂收縮率：樣品斷裂前后的截面積與原始截面積的比值。問題23： 說明5倍拉伸試樣和10倍拉伸試樣測量得到的極限延伸率有什么差別，為什么？解答：5倍試樣測量的極限延伸率大。因為：dK ×A0/L0，極限延伸率與試樣截面積A0和標距長度L0的比值有關。如果是細長試樣，A0/F0比值小，試樣極限延伸率小；反之

21、則大。問題24： 一個直徑為2.5mm，長度200mm的桿，在載荷2000N作用下，直徑縮小為2.2mm，計算：a）桿的最終長度；b）該載荷作用的真應力與真應變；c）該載荷作用下的條件應力與條件應變。解答：a) 根據體積不變原理：3.14×0.25×2.5×2.5×200=3.14×0.25×2.2×2.2×L，所以L258.3 mmb) 計算時采用的面積應當是最終面積，按直徑2.2mm計算得到。真應力2000/(3.14×0.25×2.2×2.2)=526.4 MPa. 真應變ln（

22、258.3/200）=25.58%c) 計算時采用的面積應當是初始面積，按直徑2.5mm計算得到，條件應力2000/(3.14×0.25×2.5×2.5)=407.6 MPa. 條件應變58.3/200=29.15%問題25： 硬度和材料抗拉強度之間具有上述比例關系的原因？解答：硬度和抗拉強度都反映材料的大塑性變形抗力，具有相似的物理本質。問題26： 說明布氏硬度的測量原理和測量方法解答：測量原理：以一定大小的載荷P，將直徑為D的球形壓頭壓入金屬表面形成球形壓痕，單位壓痕面積上所承受的載荷即為該金屬材料的布氏硬度，單位為kgf/mm2，但通常不標明單位。測量方法：

23、先根據所測試樣估計其硬度范圍，選擇合適的壓頭，壓頭壓在試樣上后，測量壓頭的直徑，然后查表得到所測的硬度值。問題27： 用壓入法測量硬度時，討論如下情況造成的誤差：1）過于接近試樣端面；2）過于接近其它硬度測量點；3）試樣太薄。解答：1）測量硬度偏小；2）測量硬度偏小；3）測量硬度偏小問題28： 說明維氏硬度與布氏硬度和洛氏硬度相比的優點和缺點。解答：維氏硬度采用的壓頭為四棱錐體，當載荷改變時，壓入角恒定不變。因此載荷可以任意選擇，而不存在布氏硬度那種載荷P和球體直徑D之間關系的約束，由于四棱錐體壓痕清晰，采用對角線長度計量，精確可靠。維氏硬度不存在洛氏硬度那樣不同標尺的硬度無法統一的問題，而且

24、比洛氏硬度能更好的測量薄件或薄層的硬度。維氏硬度試驗的缺點是硬度值的測量比較麻煩，工作效率不如洛氏硬度稿，不宜用于成批生產的常規檢驗。問題29： 今有下面工件需要測量硬度，說明采用那種方法較好？1）滲碳層的硬度分布；2）球墨鑄鐵；3）鑒別鋼中的馬氏體和殘余奧氏體；4）儀表小黃銅齒輪；5）氮化層；解答：1）顯微硬度；2）布氏硬度；3）顯微硬度；4）維氏硬度；5）表面洛氏硬度）問題30： 說明彈性模量與原子間結合能和原子間距的關系解答：采用雙原子模型：，其中r0為原子平衡間距；U0為原子間的結合能。問題31： 理論上金屬彈性變形應變極限值達到41.4%，實際條件下彈性變形應變僅百分之幾，說明原因解

25、答：彈性變形量增大金屬內應力上升達到彈性極限后：對塑性材料，產生塑性變形；對脆性材料，產生斷裂問題32： 說明下列因素對金屬彈性模量的影響規律：原子間距；冷變形；淬火、回火解答：對單晶體，不同晶體取向上具有不同的原子間距，如面心立方Al：100方向原子間距a，E63GPa；110方向原子間距0.747a，E75GPa；冷加工：冷加工點陣畸變減小原子間結合力E減小；冷加工形成晶粒取向排列（織構）該方向E增大；淬火點陣畸變上升E減小；淬火后回火點陣畸變減小E增大；或析出第二相E增大；問題33： 說明為什么彈性模量對組織不敏感解答：彈性模量反映了金屬中原子間的結合能（鍵的強弱）。組織對鍵的強弱影響微

26、弱。問題34： 說明火車減震可以采取什么措施（以減震彈簧為例）？解答：提高減震彈簧所用材料的彈性極限，提高其彈性比功；增大彈簧的體積，增大其吸收的彈性能大小。問題35： 彈性模量在工程上有什么意義？解答：過量的彈性變形會使構件失穩，表示構件彈性穩定性的參量為剛度，單向加載時的剛度為QP/L，其中Q為構件的剛度；P為單向載荷， L為構件的變形量。寫成虎克定律 Q×F/(×L)=E×F/L，其中，F為構件截面積。可以看出，構件截面積和長度確定后，其剛度取決于材料的彈性模量。問題36： 將彈簧拉直是塑性變形還是彈性變形?怎樣判別它的變形性質解答: 將彈簧拉直是彈性變形。

27、物體在外力的作用下產生變形，該變形如果在外力去除后消失，就屬于彈性變形；如果該變形在外力去除后不消失，就屬于塑性變形。問題37： 設一拉伸試樣，標距長度為l0，將其拉伸到長度l后，再壓縮到l0，求兩個過程的條件應變和真實應變。 解答：條件應變： 拉伸段：(l l0）/ l0；壓縮段： (l0 l）/ l0。真實應變：拉伸段：ln( l/ l0); 壓縮段： ln( l0/ l); 問題38： 采用體積不變原理計算均勻塑性變形階段延伸率和斷面收縮率之間的關系。解答：問題39： 今有45，40Cr，35CrMo鋼和灰鑄鐵等幾種材料，你選擇那種材料作為機床床身，為什么？解答：機床床身主要要求材料具有

28、減震、良好的壓縮性能和低價格。灰鑄鐵滿足這方面的綜合要求。問題40： 敘述多晶體金屬產生明顯屈服的條件和特點。解答：1）多晶體中各晶粒變形具有不同時性和不均勻性（由于晶粒取向不同），滑移的臨界分切應力=(P/A)coscos外應力與滑移面法線夾角；外應力與滑移向的夾角；= coscos稱為取向因子。因為各晶粒的取向不同，coscos不同。 對于具體材料，還存在母相和第二相的種類、數量、尺寸、形態、分布的影響。2）變形的相互協調性。多晶體作為一個整體，不允許晶粒僅在一個滑移系中變形，否則將造成晶界開裂。五個獨立的滑移系開動，才能確保產生任何方向不受約束的塑性變形。3）塑性變形后金屬的晶格發生點陣

29、畸變，儲存能量，產生內應力。第一、第二內應力。4）塑性應變量提高，金屬強度增大，產生加工硬化。問題41： 孿生變形有什么特點？解答：1）比滑移困難；時間很短；變形量很小；孿晶層在試樣中僅為狹窄的一層，不一定貫穿整個試樣。2）孿生與滑移的交互作用，可促進金屬塑性變形的發展。3）孿生靠不全位錯的運動來實現。問題42： 有一鋼材，其單向拉伸屈服強度為800MPa，在1，2/2, 3=/2下試驗，采用第3強度理論判據計算屈服應力；解答：13s即：/2800 （MPa）所以屈服條件為1600 （MPa）問題43： 退火低碳鋼拉伸過程中出現物理屈服現象，分別說明上下屈服點、屈服平臺及屈服齒形成的原因解答：

30、塑性變形開始時，位錯密度較小，在外力的作用下，塑性變形開始，使位錯擴散速度變大，可得應力提高，得到上屈服點。塑性變形開始后，位錯密度急劇上升，形成位錯塞積，使位錯擴展速度減小，從而使應力下降，形成下屈服點。少量位錯的移動使應力下降，位錯塞積導致應力升高，往復循環形成了屈服齒。在恒定應力作用下，不斷產生化一面，晶粒內部全部形成滑移面后，在開始塑性變形，在這一過程中，應力不變但應變增加，形成屈服平臺.問題44： 低碳鋼的應變時效現象是什么？解答：低碳鋼發生物理屈服后，停止變形，此時放置數天，或在1004h、15010min，引起材料屈服點升高、同時塑性、韌性下降的現象。低碳鋼發生物理屈服后，卸載，

31、如果立刻重新變形，屈服點不增大問題45： 低碳鋼應變時效現象產生的原因是什么？解答：1）發生了物理屈服后，C、N原子釘扎作用消除；緊接著變形時，C、N原子來不及釘扎，因此物理屈服現象消除。2）放置數天或1004h、15010min后，C、N原子重新釘扎，因此再次形成物理屈服；3）此時位錯密度提高，引起應變強化，因此屈服點升高問題46： 金屬在拉伸、壓縮、彎曲、扭轉條件下的受力狀態和塑性變形有什么特點？解答：拉伸：單向受力狀態，應力狀態系數0.5壓縮：力狀態系數=2，即應力狀態軟，因此材料易產生塑性變形。彎曲：彎曲試驗常用于測定脆性材料的力學性能。 1）正應力：上表面為壓應力，下表面為拉應力；2

32、）表面應力最大，中心的為零；3）力點處的作用力最大；4）對試樣的要求比拉伸時的寬松。鑄鐵、工具鋼、表面滲碳鋼，常作彎曲試驗。扭轉：平面應力狀態，應力狀態系數0.8。縱向受力均勻；橫向表面受力最大，心部為0；最大正應力與最大切應力相等。平面應力狀態，容易發生塑性變形。1）能檢測在拉伸時呈脆性的材料的塑性性能。2）長度方向，宏觀上塑性變形始終是均勻的。3）能敏感地反映材料表面的性能。4）斷口的特征最明顯。問題47： 決定金屬屈服強度的因素有哪些?解答：內因： 界面（晶界）細晶強化溶質原子固溶強化第二相第二相強化提高位錯密度加工硬化外因：溫度提高，位錯運動容易，s 應變速率提高，s 應力狀態: 切應

33、力分量，s問題48： 說明一種提高金屬屈服強度而不降低其塑性的方法。解答：晶粒細化。細化晶粒能夠提高金屬的屈服強度，符合Hall-Petch公式；細化晶粒還能增大金屬解理斷裂臨界應力，提高金屬的韌性。問題49： 寫出HallPetch公式并說明金屬細晶強化的本質。解答：s= i+k -1/2金屬細晶強化的本質：1）晶粒尺寸越小，位錯運動需要的應力越大，材料的屈服強度越高，由于不同晶粒的取向不同，使得一個晶粒間的變形傳遞更難；2）晶粒越細小，晶界面積就越大，而位錯在晶粒內部比在晶界運動容易，故晶界越多，位錯運動的阻力就越大，起到強化的作用。問題50： 金屬中第二相形成途徑有哪些？解答：凝固；共析

34、轉變；時效；復合方法問題51： 金屬失效方式有哪些？解答：過量彈性變形；過量塑性變形；斷裂。問題52： 金屬中第二相有哪些種類？解答：1）彌散分布和大塊聚集2）不可變形和可變形不可變形的第二相，位錯只能繞過它運動。“硬相”可變形的第二相，位錯可以切過。“軟相”問題53： 說明彌散分布的第二相強化的基本原理。解答：1） 切過型第二相基體界面增大；第二相有序結構破壞；第二相變形需要能量2）繞過型位錯線彎曲成半圓時需要的應力最大，強化效應為：質點周圍位錯增多后，有效dT減小；形成的位錯塞積對后續的位錯產生阻礙。上述兩種情況下的強化效果：其中dT為質點間距。問題54： 說明大塊聚集型第二相的強化原理解

35、答：11：等應變狀態；22：等應力狀態，面積為S；基體含量為f1，第二相含量為f2問題55： 圖為Al-4.5Cu合金在固溶態、欠時效態、峰時效態和過時效態的拉伸應力應變曲線示意圖，（1） 在圖中括號內填上各拉伸曲線對應的材料狀態（2） 說明不同狀態的材料屈服強度差別的原因（3） 說明不同狀態的材料形變強化行為差別的原因解答：（1） 括號從上到下分別為：峰時效，欠時效，過時效和固溶態。（2） 欠時效時第二相和基體不共格，發生彌散強化，屈服強度高；峰時效時第二相和基體部分共格，彌散強化減弱，屈服強度次之；過時效時第二相與基體完全共格，無彌散強化，也無固溶強化，屈服強度最低。固溶態時存在固溶強化，

36、但效果不及第二相強化，故屈服強度也較低。（3）形變強化是由于金屬中位錯塞積群增大而導致的屈服點升高，位錯塞積群有三個來源，一是位錯通過晶界，而是位錯繞過第二相質點，三是位錯自身協調作用。其中第二和第三點都與第二相質點有關，所以峰時效和欠時效因為存在第二相質點，其屈服強度較高，而欠時效時第二相質點最多，其屈服強度最高，而過時效狀態由于無第二相質點，屈服強度低。問題56： 金屬晶粒大小對其力學性能有什么影響？解答: 金屬的晶粒越小，金屬的力學性能越好。問題57： 細化晶粒有幾種方法?解答:（1）增加外來晶核；（2）增加冷卻速度；（3）大擠壓比成形。室溫問題58： 形變強化有什么意義？解答：（1）形

37、變強化和塑性變形適當配合，可使金屬進行均勻塑性形變。（2）使構件具有一定的抗偶然過載能力。（3）強化金屬，提高力學性能。（4）提高低碳鋼的切削加工性能問題59： 為什么形變強化能力越強金屬越不容易發生頸縮？解答：產生頸縮應變集中到頸縮區域頸縮區域由于形變強化，屈服強度提 高（而沒有頸縮區域屈服強度不變）變形轉移到頸縮區域以外頸縮受到抑制形變強化指數越大，材料越不容易發生頸縮，此時容易發生“超塑性”問題60： 金屬斷裂有哪些基本類型？ 解答：1、根據斷裂前塑性變形大小分類：脆性斷裂；韌性斷裂2、根據斷裂面的取向分類：正斷；切斷3、根據裂紋擴展的途徑分類：穿晶斷裂；沿晶斷裂4、根據斷裂機理分類：解

38、理斷裂，微孔聚集型斷裂；純剪切斷裂問題61： 何謂拉伸斷口三要素？影響宏觀拉伸斷口形態的因素有哪些？解答：斷口特征呈杯錐狀，斷口三要素：纖維區、星芒區（放射區）、剪切唇。纖維區：纖維狀，灰暗色；星芒區：裂紋快速擴展，撕裂時塑性變形量大，放射線粗；剪切唇：切斷。影響宏觀拉伸斷口形態的因素有：材料的性質；外力的狀態等。問題62： 解理斷裂有什么宏觀特點？解答：1）斷裂前基本不發生塑性變形，無明顯前兆；2）斷口與正應力垂直，屬于正斷。3）斷口平齊光亮，常呈放射狀或結晶狀；斷口由許多小晶面構成；晶面的大小與晶粒大小對應。4）解理面都是特定的晶體學平面，如bcc金屬中為001面，hcp金屬中為0001，

39、前者是較密排面，后者為密排面問題63： 解理斷裂的微觀特征是什么？ 解理面形成的每個小晶面都是穿晶斷裂形成的，在同一個晶粒內裂紋沿同一晶面發展； 同一晶粒內部，界面面不是一個平坦表面，而是一系列晶面族，即位于不同高度的平行的晶面構成 每個解理面上都能見到河流花樣，發源于晶界，中止于晶界 解理面附近的金屬中能見到顯著的塑性變形痕跡，塑性變形量可達1015。問題64： 低碳鋼解理裂紋形成過程是什么？解答：a001位錯布氏矢量從下向上，而在此方向上只有正應力，沒有切應力，因此a001位錯是不可動位錯；后續位錯反應不斷進行，在交叉點處形成位錯。當塞積處的位錯數量足夠多時，形成的應力集中是該處形成裂紋。

40、解理裂紋一旦形成，位錯塞積群b1和b2將會消失，同時產生兩個新的表面，位錯塞積群b1位錯塞積群b2兩個新表面，反應是：nb1+ nb2nb，這部分彈性能轉變成兩個新表面的能量2 ：nb 2問題65： 解理斷裂河流花樣形成過程是什么？解答： 解理裂紋形成后，在晶粒A內部擴展只需要克服表面張力，而表面張力數值較小，因此可以迅速擴展，達到晶界； 晶粒B的晶體取向與A不同，因此解理裂紋遇到晶界后停止擴展，外加應力進一步增大，克服晶界阻力，裂紋才能穿越晶界。穿越晶界過程滿足以下條件：B晶粒內仍沿著解理面（001）擴展；轉折的角度盡量小 穿越晶界后，上述不同高度的（001）面上有許多裂紋，當這些面上的裂紋

41、相遇時，中間夾著一層金屬，這層金屬受到很大的應力作用，可以通過二次解理或者切離方式斷裂，從而造成裂紋匯合，從支流變成干流，形成河流花樣問題66： 金屬圓柱試樣拉伸宏觀杯錐狀斷口的形成過程是什么？解答：頸縮后，頸縮區域應力集中，變成三向應力狀態，且應力在中心處最大微孔在中心處萌生微孔在拉應力作用下從中心向邊緣長大達到邊緣時，應力變成平面應力狀態，裂紋沿45度方向長大，形成杯錐狀斷口。問題67： 敘述解理斷裂過程中裂紋形成的Cottrell機制及解理裂紋擴展過程解答：試件受力發生塑性變形，晶粒中出現位錯的滑移，發生位錯反應b1+b2=b,反應過程能量降低，生成的位錯可以穩定存在，反應自發進行。生成

42、的位錯無法滑移，但在外力作用下，位錯反應不斷進行，b1和b2在兩個交叉的滑移內面行成兩列位錯塞積群，在外力的作用下，在兩列位錯塞積群的頂端，形成了位錯b的塞積，產生了很大的應力集中，當應力達到（001）面的界面結合強度的時候，該晶面就被拉開，nb位錯就像一個楔子打入晶面（001），當應力集中產生的楔子足夠大時，將解理面劈開，形成了初始的解理裂紋。問題68： 敘述解理斷裂過程中解理裂紋擴展過程解答：解理面的表面能低，在晶內長大消耗的能量很少，裂紋在晶內擴展容易，但是相鄰兩個晶粒之間有一定的晶體學位相差，而解理裂紋又必須沿著解理面擴展，于是受阻于晶界。在相鄰晶粒中與初始裂紋相交的一系列平行的解理面

43、開裂，形成小的裂紋向前擴展，兩解理面間金屬受壓力導致斷裂，于是小裂紋匯集在一起，形成臺階，以此方式，小裂紋貫通形成階梯狀的大裂紋，這樣完成了裂紋向臨界晶粒擴展。問題69： 解理斷裂與準解理斷裂有什么異同？解答：相比共同點是：都是穿晶斷裂、有小解理刻面、臺階、撕裂棱或河流花樣。不同點是：準解理小刻面不是晶體學解理面。解理斷裂裂紋一般源于晶界；而準解理裂紋常常源于晶內硬的質點，形成從晶內某點發源的放射狀河流花樣。準解理是解理斷裂的變種。問題70： 在什么條件下容易出現沿晶斷裂？解答：晶界上有脆性第二相薄膜或雜質元素偏聚。問題71： 敘述微孔聚集型斷裂裂紋萌生與擴展過程解答：微孔形成方式：1）第二相

44、與基體的界面結合較弱時，通過界面脫粘在第二相/基體界面形成裂紋2）第二相與基體的界面結合較強時，通過變形協調位錯產生3）第二相質點的斷裂4）晶界處（往往由應力集中導致微孔擴展和長大過程：1）在第二相界面處形成裂紋后，外加應力作用下，裂紋首先沿著界面擴展，形成圍繞第二相的圓環，形成微孔；2）拉應力作用下，微孔沿應力方向伸長，形成橢圓形；3）隨著橢圓增大，質點面上的承載面積減小，變形逐漸集中到質點面上，在此處形成水平橢圓，得到頸縮區域；4）陰影線區域類似于頸縮后拉伸試樣，發生切離斷裂，微孔聚合，形成宏觀斷裂裂紋問題72： 敘述退火低碳鋼和高碳鋼的屈服強度在拉伸圖上的區別，為什么？解答：退火低碳鋼具

45、有物理屈服現象，屈服強度對應于屈服平臺；高碳鋼沒有物理屈服，屈服強度為對應于0.2%應變的應力。問題73： 說明細化晶粒能夠提高金屬屈服強度而不降低其塑性的原因。解答：細化晶粒強化：HallPetch；細化晶粒提高韌性：提高解理斷裂臨界應力問題74： 敘述韌性斷裂和脆性斷裂的區別？為什么脆性斷裂最危險？解答：韌性斷裂前發生明顯的宏觀應變，而脆性斷裂沒有，因此脆性斷裂前沒有明顯的征兆。問題75： 剪切斷裂和解理斷裂都是穿晶斷裂，為什么斷裂性質完全不同？解答：前者：塑性變形，有明顯宏觀塑性應變；后者：脆性變形，無宏觀塑性應變。問題76： 說明低溫脆性的物理本質。解答：溫度對材料抗拉強度和屈服強度影

46、響不同，如圖：問題77： 分別說明下列因素對金屬材料韌脆轉變的影響規律并說明原因：（1）溫度；（2）晶粒大小； （3）應力狀態；（4）加載速率；（5）缺口；（6）裂紋解答：（1）溫度降低：使材料變脆，根據解理斷裂強度與屈服強度隨溫度的變化規律，當溫度低于韌脆轉變溫度時，材料屈服便以脆性解理方式斷裂。（2）晶粒大小：解理裂紋形成的臨界應力反比于晶粒大小的1/2次方，晶粒尺寸越大，臨界應力越小，越容易形成裂紋而使材料變脆。（3）應力狀態： 平面應變狀態塑性區尺寸小于平面應力狀態，即斷裂的阻力將低于平面應力狀態，脆性較大。（4）加載速率：加載速率越大，材料變脆。因為屈服強度和斷裂強度隨應變速率的增大

47、幅度不一樣，屈服強度增大的幅度較大，當應變速率較大時，會導致屈服強度大于斷裂強度，材料變脆。（5）缺口：缺口使缺口截面產生應力集中，使材料屈服強度提高而導致材料變脆。（6）裂紋：裂紋尖端產生應力集中，處于平面應變狀態時，使材料的屈服強度提高而導致材料變脆。問題78： 舉出三種提高金屬材料韌性的途徑 解答：晶粒細化；變形溫度；強化問題79： 如何理解“缺口強化”現象？解答：根據應力分布,缺口樣品屈服強度高,最終抗拉強度提高。問題80： 說明下列力學性能指標的意義：qc，Ak解答：qc：缺口敏感性Ak：沖擊過程吸收能問題81： 試分析厚板缺口試樣單向拉伸時缺口處的應力分布特點（拉伸方向垂直于缺口面

48、）解答：分析厚板沿厚度方向的對稱面，屬于平面應變狀態，y 方向（拉應力方向）的應力子啊缺口處最大，向中心逐漸減小，且穩定值小于其他面上的拉應力值。由于缺口處的橫向收縮產生了x方向的應力。由于缺口頂端可沿x方向自由移動，故在此處x方向應力為零，隨著離缺口距離的增加，x方向應力增加并產生一個峰值，在試樣中心為0。由于平面應變狀態z方向應變為0，可得z方向應力z= （x+y）,并在缺口附近產生一個峰值。問題82： 缺口對材料的拉伸性能有什么影響？解答：分不同性質材料分別說明。對脆性材料，缺口引起應力集中，降低材料的拉伸性能；對韌性好的材料，缺口面的材料可以發生塑性變形，產生全面屈服，對拉伸性能沒有影

49、響，甚至引起“缺口強化”。問題83： 說明圓柱缺口試樣斷裂過程。解答： 脆性材料（a）：最大應力位于缺口面上，裂紋在缺口一側產生；產生應力集中，裂紋快速通過缺口向另一側擴展； 中等塑性材料（b）：最大應力位于缺口面內一定范圍內，且此位置與缺口面之間的材料發生了塑性變形；裂紋在該最大應力處產生，向外側缺口面處擴展（以微孔聚集型方式向外側擴展）；同時向內擴展（快速擴展）；最終中心形成最后斷裂區。此時缺口強度可能高于光滑試樣抗拉強度，也可能低于光滑試樣（取決于材料的塑性大小） 良好塑性材料（c）：材料從缺口面開始向內，發生完全屈服，應力最大點位于缺口中心；此時與光滑試樣頸縮后的樣品類似，裂紋起源于樣

50、品中心，然后以微孔生成、聚集的方式向外擴展，最終形成杯錐狀斷口這種情況下缺口的存在對斷裂的影響不大。因此塑性良好的材料缺口敏感性低！由于缺口頂端的三向應力狀態，引起抗拉強度增大，即bN>b問題84： 說明低溫脆性的影響因素。解答：1）晶體學特性。 晶體結構：f.c.c不存在低溫脆性。b.c.c和某些h.c.p的低溫脆性嚴重。位錯：位錯寬度大，不顯示低溫脆性。層錯能，韌性。形成柯氏氣團，韌性。2）冶金因素（1）溶質元素 間隙原子，使韌性下降。 置換式溶質，對韌性影響不明顯 雜質元素S、P、As、Sn 使韌性下降（2）顯微組織 a）晶粒大小 b）金相組織 回火索氏體貝氏體珠光體，韌性下降 第

51、二相（大小、形態、數量、分布）3）外部因素1、溫度 鋼的“藍脆”525550（鋼的氧化色為藍色） C、N原子擴散形成柯氏氣團。 2、加載速率 加載速率，脆性，韌脆轉變溫度Tk ; 3、試樣尺寸和形狀 試樣增厚，Tk（表面上的拉壓應力最大）; 帶缺口/不帶缺口時，脆性及Tk不同。問題85： 結合缺口試樣沖擊過程中裂紋形成和萌生過程，說明缺口載荷位移曲線與斷口特征之間的對應關系.解答： PGY之前，彈性變形 PGY后，塑性變形；載荷增大到Pmax，塑性變形區逐漸擴展到整個缺口面（塑性區為圖中紅色虛線和缺口面之間面積）； 在Pmax附近，應力最大點位于紅色虛線上；因此在此處產生裂紋；隨后裂紋向前和向

52、后同時擴展；擴展機制是微孔聚集型，形成圖中“腳跟形纖維狀區”；此過程中材料承載面積減小，載荷逐漸下降到PF。 載荷達到PF后，裂紋迅速以解理斷裂方式快速擴展，在材料中形成“放射形結晶狀區”；這時材料承載面積迅速減小，載荷也迅速降低到PD。 載荷達到PD后，裂紋擴展到樣品邊緣，產生平面應力狀態，形成剪切唇區。問題86： 液氮罐為什么采用奧氏體鋼制造，而不能采用低碳鋼制造？解答：奧氏體在液氮溫度下沒有低溫脆性轉變。問題87： 為什么沖擊韌性不具有可設計性?解答：斷裂過程包括彈性變形、塑性變形和斷裂。沖擊過程吸收的能量為以上所有過程能量的總和。因此“Ak值不具有明確的物理意義”。問題88： 沖擊韌性

53、及其作用？解答：1、表征材料在沖擊載荷作用下，吸收塑性變形功和斷裂功的大小。 AkU/F，U為沖擊過程吸收的能量，F為缺口面積。 Ak單位，J/cm2；或kgf/cm22、作用（1）揭示冶金缺陷的影響；（2）對s大致相同的材料，評定缺口敏感性。（3）評定低溫脆性傾向。問題89： 說明KIc的基本原理及對試樣尺寸的要求解答：試樣處于平面應變狀態。問題90： 平面應變斷裂韌性（KIc）的意義和測量方法解答：表征金屬抵抗裂紋擴展的能力。采用三點彎曲或緊湊拉伸試樣，保證樣品應力狀態主要處于平面應變狀態，測量樣品斷裂對應的載荷，由裂紋長度和樣品尺寸計算得到。計算結果需要進行驗證。問題91： 有一大型板狀構件，具有20mm長的I型穿透型裂紋，構件材料的屈服強度1200MPa，承受900 MPa的平均拉應力，計算其應力場強度因子KI及屈服區寬度R0。解答：168MPam1/2，2.2mm問題92： 有一車軸平均工作拉應力15