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1、一 失效分析 1断裂可分为几类？韧性断裂和脆性断裂如何辨别? 答：1）根据材料断裂前所产生的宏观变形量大小，将断裂分为韧性断裂和脆断裂。 ）韧性断裂是断裂前发生明显宏观塑性变形。而脆性断裂是断裂前不发生塑性变形，断裂后其断口齐平,由无数发亮的小平面构成。 2 断裂过程分为几种阶段？韧性断裂和脆性断裂的断裂过程的区别在哪里？答:1)无论是韧性断裂还是脆性断裂,其断裂过程均涉及裂纹形成和扩展两个阶段。裂纹自形成到扩展至临界长度的过程称为裂纹亚稳扩展阶段，在这一阶段裂纹扩展阻力大,扩展速度较慢；而把裂纹达到临界长度后的扩展阶段称为失稳扩展阶段,在这一阶段裂纹扩展阻力小,扩展速度不久。 2)对于韧性断
2、裂，裂纹形成后经历很长的裂纹亚稳扩展阶段,裂纹扩展与塑性变形同步进行,直至达到临界裂纹长度，最后经历失稳扩展阶段而瞬时断裂，因此韧性断裂前有明显的塑性变形。对于脆性断裂,裂纹形成后不久达到临界长度，几乎不经历裂纹亚稳扩展阶段就进入裂纹失稳扩展阶段,裂纹扩展速度极快,故脆性断裂前无明显塑性变形。 什么是材料的韧性?评价材料韧性的力学性能指标有哪些? 答:1）韧性是表达材料在塑性变形和断裂过程中吸取能量的能力,它是材料强度和塑性的综合体现。材料韧性好,则发生脆性断裂的倾向小。 2）评价材料韧性的力学性能是冲击韧性和断裂韧性。 冲击韧性是材料在冲击载荷下吸取塑性变形功和断裂功的能力,常用原则试样的冲
3、击吸取功Ak表达。 断裂韧度KC是评估材料抵御脆性断裂的力学性能指标,指的是材料抵御裂纹失稳扩展的能力。 4材料韧性指标的含义及应用？ 答：1)冲击吸取功Ak是衡量材料冲击韧性的力学性能指标，冲击吸取功由冲击实验测得，它是将带有U形或V形缺口的原则试样放在冲击实验机上，用摆锤将试样冲断。冲断试样所消耗的功即为冲击吸取功Ak，其单位为J。k越高和韧脆转变温度TK越低，则材料的冲击韧性越好。 2)断裂韧度KIC是评估材料抵御脆性断裂的力学性能指标，指的是材料抵御裂纹失稳扩展的能力，其单位为MPam1/2或MNm3/2。 裂纹尖端应力场强度因子KI、零件裂纹半长度a和零件工作应力之间存在如下关系:I
4、 =Ya1/2 式中,Y=12,为零件中裂纹的几何形状因子。当KC时,零件发生低应力脆性断裂;当IKC时,零件安全可靠。因此,KI = KI是零件发生低应力脆断的临界条件，即KI Ya1/=KIC 由此式可知,为了使零件不发生脆断，可以控制三个参数，即KIC、和a。 5什么是疲劳断裂？ 答：疲劳断裂是指零件在交变载荷下通过较长时间的工作而发生断裂的现象。所谓交变载荷,是指载荷的大小、方向随时间发生周期性变化的载荷。 疲劳断口由哪几种部分构成？ 答:典型的疲劳断口形貌由疲劳源区、疲劳裂纹扩展区和最后断裂区三部分构成。 7什么是腐蚀?可分为几类？ 答:1)腐蚀是材料表面和周边介质发生化学反映或者电
5、化学反映所引起的表面损伤现象。 2）分类：化学腐蚀和电化学腐蚀。 8 发生电化学腐蚀的条件是什么？ 答：不同金属间或同一金属的各个部分之间存在着电极电位差，并且它们是互相接触并处在互相连通的电解质溶液中构成微电池。 9 改善零件腐蚀抗力的重要措施是什么? 答：对于化学腐蚀：选择抗氧化材料如耐热钢、高温合金、陶瓷材料等，零件表面涂层。 对于电化学腐蚀：选择耐腐蚀材料;表面涂层；电化学保护；加缓蚀剂。 对于应力腐蚀：减小拉应力;去应力退火；选择KIc高的材料；改善介质。 10 金属材料在高温下的力学行为有哪些特点? 答:1）材料的强度随温度的升高而减少。 2)高温下材料的强度随时间的延长而减少。
6、3)高温下材料的变形量随时间的延长而增长。 1什么是蠕变? 答:材料在长时间恒温、恒应力作用下缓慢产生塑性变形的现象称为蠕变。 12评价金属材料高温力学性能指标有哪些? 答：蠕变极限：高温长期载荷作用下材料对塑性变形的抗力指标称为蠕变极限。 持久强度:材料在高温长期载荷作用下抵御断裂的能力。 13 高温下零件的失效方式有哪些？如何避免？ 答：1）高温下零件的失效形式：过量塑性变形（蠕变变形）、断裂、磨损、氧化腐蚀等。 2)避免措施：对的选材（选熔点高、组织稳定的材料）； 表面解决(表面渡硬铬、热喷涂铝和陶瓷等）。二 碳钢与热解决 1、合金元素在钢中的作用（八大作用） 作用 重要元素细化A晶粒i
7、、V、r、Al提高淬透性 除Co以外,如Mn、C、W、M提高回火抗力 Cr、W、M、V固溶强化Ni、Si、Al、Co、Cu、n、Cr、Mo、W第二相强化 Mn、Cr、Mo、扩大A相 i、Mn、Cu、扩大相Si、Al、Ni、Cr、o、Ti形成致密氧化膜 Si、Cr、W、M、V、Ti、Al重点是C、Mo占了六大作用,此外两个作用一种是细晶,一种是扩大A。 2、合金元素在钢中存在的形式(三种）固溶体、化合物和游离态。3、第一类回火脆性一般觉得低温回火脆性是由于M分解时沿M板条或片的界面析出断续的薄壳状碳化物,减少了晶界的断裂强度,使之成为裂纹扩展的途径,因而导致脆性断裂。避免第一类回火脆性的措施是避
8、免在250400回火。、第二类回火脆性第二类回火脆性是在回火过程中b、P、S在A晶界偏聚而引起的脆化现象。避免第二类回火脆性措施有两个： 1）加入W、Mo等能强烈制止或延缓杂质元素在晶界的偏聚。2）4650回火快冷 细晶粒金属为什么在氧化腐蚀环境下使用性能不好？ 答:由于晶界处原子能量较高,活性较大，易与异类原子发生互相作用,使晶界在高温下易氧化，在腐蚀介质中易腐蚀。因此，在氧化腐蚀环境下，晶粒越细、晶界越多,金属的耐氧化腐蚀性能越差，使用性能越不好。2应用杠杆定律计算平衡态40钢室温下的相构成物和组织构成物的质量百分数。 答: 钢中的相构成物为铁素体和渗碳体,由杠杆定律： 钢中的组织构成物为
9、铁素体和珠光体,由杠杆定律：3应用杠杆定律计算平衡态T2钢室温下的相构成物和组织构成物的质量百分数。 答： 钢中的相构成物为铁素体和渗碳体,由杠杆定律: 钢中的组织构成物为珠光体和Fe3，由杠杆定律:4残存压应力为什么能提高零件的疲劳性能? 答；当零件表层存在一定大小的残存压应力时，因能抵消零件在交变载荷作用下所承受的部分拉应力，因此能提高零件的疲劳性能。5 导致答复阶段残存内应力明显下降的因素是什么？ 答：通过原子的短距离扩散,能使变形金属中的弹性应变明显减小。6 再结晶与同素异构转变为什么有着本质的不同？答:在再结晶过程中变形金属并没有形成新相,新形成的晶粒在成分和晶格类型上与本来的晶粒完
10、全相似，只但是是新晶粒消除了变形所产生的多种晶体缺陷而已。因此再结晶与同素异构转变有着本质的不同。7何谓过冷奥氏体?答：在临界温度如下尚未发生转变的不稳定的奥氏体称为过冷奥氏体。8共析钢奥氏体等温转变产物的形成条件、组织形态及性能各有何特点?答：P型转变A150珠光体P：A1650索氏体：50600 托氏体T：0060P、T无本质区别,只有形态上的粗细之分，P较粗、S较细、T更细。、S、T通称P型组织,组织越细,强度、硬度越高，塑、韧性越好型转变 560Ms 560 35形成的B称为B上; 35Ms形成的B称为B下。B上由互相平行的过饱和F和分布在片间的断续细小的渗碳体构成，呈羽毛状，性硬而脆
11、 B下由针叶状过饱和F和弥散分布在其中的极细小的渗碳体构成呈针叶状，具有良好综合力学性能。 M型转变MsMf 片状马氏体：高碳,呈双凸透镜状，显微镜下呈针片状，强度高，塑韧性较差 板条马氏体:低碳,呈细长板条状，强度高,塑韧性好。9影响奥氏体等温转变图的重要因素有哪些？比较亚共析钢、共析钢、过共析钢的奥氏体等温转变图。 答：影响奥氏体等温转变图的重要因素为:含碳量及合金元素含量。 亚共析钢随wC，C曲线右移；过共析钢随C,曲线左移;共析钢过冷A最稳定(曲线最靠右） 除Co外，所有溶入A中的合金元素均使曲线右移。除C、Al外,溶入A的合金元素都使C曲线上的Ms、f点减少。 亚共析钢及过共析钢的过
12、冷A的等温转变与共析钢同样，亦可分为高温型转变、中温B型转变和低温M型转变。但在型转变之前,亚共析钢有的析出,过共析钢有FeC析出。10钢在被解决成马氏体组织时为什么还会有残存奥氏体存在?对钢的性能有何影响? 答：在M相变时，由于体积膨胀,使尚未发生相变的过冷A受压，而停止相变，这部分A称为残存奥氏体。 残存奥氏体使淬火钢的硬度减少，它是一种不稳定的组织,在温度下降时还会发生转变而使工件变形。1何谓退火、正火、淬火及回火？并阐明其目的是什么。 答：将钢件加热到临界温度（Ac1、Ac3、Accm）以上（有时如下)保温一定期间,然后缓冷(炉冷、坑冷、灰冷)的热解决工艺称退火。目的：得到平衡状态的组
13、织。 将钢件加热到临界温度Ac3、Acm以上 3080，保温一段时间后空冷的热解决工艺称正火。目的：对一般构造件为最后热解决,以细化组织，提高其强度和韧性;使中、低碳构造钢组织正常化,改 善切削加工性能；为淬火作组织准备;克制或消除过共析钢的网状渗碳体,为球化退火作组织准备。将钢加热到临界温度(亚共析钢c3，过共析钢A1）以上050,保温后迅速冷却获得M的热解决工艺称淬火。目的：获得M组织提高钢的强度和硬度。 将淬火后的钢重新加热到Ac1如下某一温度,保温一定期间，然后冷却到室温的热解决工艺称回火。目的:消除淬火应力，减少钢的脆性；稳定工件尺寸(淬火 和残存是非稳定组织,如果发生转变，则零件的尺寸会发生变化);获得工件所规定的组织性能；回火是热解决工序中最后一道工序。1何谓钢的淬透性?影响淬透性的因素有哪些?在选材中如何考虑钢的淬透性？ 答:淬透性是表征钢件淬火时形成的能力,或者说表征钢件淬火时所能得到的淬硬层的深度。淬透性与钢中过冷稳定性有关，影响因素重要是合金元素含,含碳量亦有影响。 钢的淬透性是机械设计中选材时应予考虑的重要因素之一。大截面零件、承受动载的重要零件、承受拉力和压力的许多重要零件（螺栓、拉杆、锻模、锤杆等）,规定表面和心部力学性能一致,故应选择淬透性高的材料;心部力学性能对使用寿命无明显影响的零件（承受弯曲或扭转的轴类），可选用淬透性低的钢，获得1/2
