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1、名词解释滞弹性：在外加载荷作用下，应变落后于应力现象。静力韧度：材料在静拉伸时单位体积材科从变形到断裂所消耗的功。 比例极限：应力一应变曲线上符合线性关系的最高应力。包辛格效应指原先经过变形，然后在反向加载时弹性极限或屈服强度降低的现象包申格效应：指原先经过少量塑性变形，卸载后同向加载，弹性极限（O P）或屈服强度（O S）增加；反向加载时弹性极限（o P）或屈服强度（o S）降低的现象韧脆转变：材料力学性能从韧性状态转变到脆性状态的现象（冲击吸收功明显下降，断 裂机理由微孔聚集型转变微穿晶断裂，断口特征由纤维状转变为结晶状）。静力韧度：材料在静拉伸时单位体积材料从变形到断裂所消耗的功叫做静力
2、韧度。是一个强度与塑性的综合指标，是表示静载下材料强度与塑性的最佳配合。韧性断裂是材料断裂前及断裂过程中产生明显宏观塑性变形的断裂过程弹性极限是材料由弹性变形过渡到弹一塑性变形时的应力，应力超过弹性极限以后材料便开始产生塑性变形。变动载荷是指载荷大小，甚至方向随时间变化的裁荷疲劳强度在指定疲劳寿命下，材料能承受的上限循环应力，疲劳强度是保证机件疲劳寿命的重要材料性能指标缺口敏感度（NSR）金属材料的缺口敏感性指标，用缺口试样的抗拉强度与等截面尺 寸光滑试样的抗拉强度的比值表示。冲击韧度（冲击韧性）一材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力。 冲击吸收功一一冲击弯曲试验中试样变形和断裂所
3、消耗的功缺口效应缺口材料在静载荷作用下，缺口截面上的应力状态发生的变化冲击韧度材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力低温脆性体心立方晶体金属及其合金或某些密派六方晶体金属及其合金在试验温度低于某一温度时，材料由韧性状态转变为脆性状态的现象韧性温度储备：材料使用温度和韧脆转变的差值，保证低服役行为。低应力脆断：在屈服应力以下发生的断裂断裂韧度： 当KI增大达到临界值时，也就是在裂纹尖端足够大的范围内达到了材料 的断裂强度，裂纹便失稳扩展而导致材料断裂。张开型裂纹：拉应力垂直作用于裂纹扩展面，裂纹沿作用力方向张开，沿裂纹面扩展J积分：裂纹尖端区的应变能，即应力应变集中程度COD:裂纹尖端
4、沿应力方向张开所得到的位移。疲劳：金属在在变动应力或应变长期作用下，即使所受的应力低于屈服强度，由于累积损伤也会发生断裂的现象腐蚀疲劳：材料或零件在交变应力和腐蚀介质的共同作用下造成的失效。应力腐蚀：材料或零件在应力和腐蚀环境的共同作用下引起的破坏。氢脆：就是材料在使用前内部已含有足够的氢并导致了脆性破坏金属脆化氢蚀断裂的宏观断口形貌呈氧化色，颗粒状。微观断口上晶界明显加宽呈沿晶断裂延滞断裂：在特定外界条件下工作的机件，虽然所受应力低于材料屈服强度，但服役一定时间后，也可能发生突然脆断，这种与时间有关的低应力脆断屈服现象： 材料从弹性变形阶段向塑性变形阶段过渡过程中，外力不增加试样仍然继 续伸
5、长；或外力增加到一定数值时突然下降，随后，在外力不增加或上下波动情况下，试样 继续伸长变形1试述退火低碳钢，中碳钢和高碳钢的屈服现象在拉伸力伸长曲线图上的区别？为 什么？答：对于退火低碳钢，中碳钢而言，其从弹性变形阶段向塑性变形阶段过渡是明显的，表现在 实验过程中，外力不增加试样仍然继续伸长；或外力增加到一定数值时突然下降，随后，在外 力不增加或上下波动情况下，试样继续变形伸长，即存在上下屈服点和屈服平台。而高碳钢具 有连续屈服特征，在拉伸试验时看不到屈服现象，没有显著的上下屈服点和屈服平台2 .金属的弹性模量主要取决于什么？为什么说它是一个对结构不敏感的力学性 能？答：金属的弹性模量主要取决
6、于金属键的本性和原子间的结合力，而材料的成分和组织对 它的影响不大，所以说它是一个对组织不敏感的性能指标，这是弹性模量在性能上的主要 特点。改变材料的成分和组织会对材料的强度（如屈服强度、抗拉强度）有显著影响，但对材 料的刚度影响不大。3. 决定金属屈服强度的因素有哪些？答：内在因素：金属本性及晶格类型、晶粒大小和亚结构、溶质元素、第二相。外在因素：温度、应变速率和应力状态4. 试述韧性断裂与脆性断裂的区别。为什么脆性断裂最危险？答：韧性断裂是金属材料断裂前产生明显的宏观塑性变形的断裂，这种断裂有一个缓慢的撕 裂过程，在裂纹扩展过程中不断地消耗能量；而脆性断裂是突然发生的断裂，断裂前基本上 不
7、发生塑性变形，没有明显征兆，因而危害性很大。5. 何谓拉伸断口三要素？影响宏观拉伸断口性态的因素有哪些？答：宏观断口呈杯锥形，由纤维区、放射区和剪切唇三个区域组成，即所谓的断口特征三要 素。上述断口三区域的形态、大小和相对位置，因试样形状、尺寸和金属材料的性能以及试 验温度、加载速率和受力状态不同而变化。6什么是低温脆性、韧脆转变温度tk?产生低温脆性的原因是什么？体心立方和面心立方金属的低温脆性有和差异？为什么？答：在试验温度低于某一温度tk时，会由韧性状态转变未脆性状态，冲击吸收功明显下降， 断裂机理由微孔聚集型转变微穿晶断裂，断口特征由纤维状转变为结晶状，这就是低温脆性。 tk称为韧脆转
8、变温度。低温脆性的原因：低温脆性是材料屈服强度随温度降低而急剧增加，而解理断裂强度随温度变化很小的结果。 如图所示：当温度高于韧脆转变温度时，断裂强度大于屈服强度，材料先屈服再断裂（表现 为塑韧性）；当温度低于韧脆转变温度时，断裂强度小于屈服强度，材料无屈服直接断裂（表现为脆性）。心立方和面心立方金属低温脆性的差异:体心立方金属的低温脆性比面心立方金属的低温脆性显著。馮和随温度变化示意图 原因： 这是因为派拉力对其屈服强度的影响占有很大比重，而派拉力是短程力，对温度很敏感，温 度降低时，派拉力大幅增加，则其强度急剧增加而变脆。7. 在评定材料的缺口敏感应时，什么情况下宜选用缺口静拉伸试验？什么
9、情况下 宜选用缺口偏斜拉伸?什么情况下则选用缺口静弯试验？答：缺口静拉伸试验主要用于比较淬火低中温回火的各种高强度钢，各种高强度钢在屈服强 度小于1200MPa时，其缺口强度均随着材料屈服强度的提高而升高；但在屈服强度超过 1200MPa以上时，则表现出不同的特性，有的开始降低，有的还呈上升趋势缺口偏斜拉伸试验就是在更苛刻的应力状态和试验条件下，来检验与对比不同材料或不同工 艺所表现出的性能差异。缺口试样的静弯试验则用来评定或比较结构钢的缺口敏感度和裂纹敏感度。8. 缺口试样拉伸时的应力分布有何特点？答：在弹性状态下的应力分布：薄板：在缺口根部处于单向拉应力状态，在板中心部位处于 两向拉伸平面
10、应力状态。厚板：在缺口根部处于两向拉应力状态，缺口内侧处三向拉伸平面 应变状态。无论脆性材料或塑性材料，都因机件上的缺口造成两向或三向应力状态和应力集中而产生脆 性倾向，降低了机件的使用安全性。为了评定不同金属材料的缺口变脆倾向，必须采用缺口 试样进行静载力学性能试验。9. 积分的主要优点是什么？为什么用这种方法测定低中强度材料的断裂韧性要 比一般的KIC测定方法其试样尺寸要小很多？答：J积分有一个突出的优点就是可以用来测定低中强度材料的KIC。对平面应变的断裂 韧性KIC，测定时要求裂纹一开始起裂，立即达到全而失稳扩展，并要求沿裂纹全长，除 试样两侗表面极小地带外，全部达到平 面应变状态。而
11、JIC的测定，不一定要求试样完全 满足平面应变条件，试验时，只在裂纹前沿中间地段首先起裂，然后有较长的亚临界稳定 扩展的过程，这样只需很小的试验厚度,即只在中心起裂的部分满足平面应变要求，而韧 带 尺寸范围可以大而积的屈服，甚至全面屈服。因此.作为试样的起裂点.仍然是平面 应变的断裂韧度，这时JIC的是材料的性质。当试样裂纹继续扩展时，进入平面应力的稳 定扩展阶段，此时的J不再单独是材料的性质，还与试样尺寸有关9.试说明低温脆性的物理本质及其影响因素答：低温脆性的物理本质：宏观上对于那些有低温脆性现象的材料，它们的屈服强度会随温 度的降低急剧增加，而断裂强度随温度的降低而变化不大。当温度降低到
12、某一温度时，屈服 强度增大到高于断裂强度时，在这个温度以下材料的屈服强度比断裂强度大，因此材料在受 力时还未发生屈服便断裂了，材料显示脆性。从微观机制来看低温脆性与位错在晶体点阵中运动的阻力有关，当温度降低时，位错运动 阻力增大，原子热激活能力下降，因此材料屈服强度增加。影响材料低温脆性的因素有1.晶体结构：对称性低的体心立方以及密排六方金属、合金转变温度高，材料脆性断裂趋 势明显，塑性差。2化学成分：能够使材料硬度，强度提高的杂质或者合金元素都会引起材料塑性和韧性变 差，材料脆性提咼。3.显微组织：晶粒大小，细化晶粒可以同时提高材料的强度和塑韧性。因为晶界是裂纹扩展的阻力，晶粒细小，晶界总面
13、积增加，晶界处塞积的位错数减少，有利于降低应力集中；同时晶界上杂质浓度减少，避免产生沿晶脆性断裂。 金相组织： 较低强度水平时强度相等而组织不同的钢，冲击吸收功和韧脆转变温度以马氏体高温回火最 佳，贝氏体回火组织次之，片状珠光体组织最差。钢中夹杂物、碳化物等第二相质点对钢的 脆性有重要影响，当其尺寸增大时均使材料韧性下降，韧脆转变温度升高。10. 说明下列断裂韧度指标的意义及其相互关系KIC和KC答：临界或失稳状态的KI记作KIC或KC , KIC为平面应变下的断裂韧度，表示在平面应 变条件下材料抵抗裂纹失稳扩展的能力。KC为平面应力断裂韧度，表示在平面应力条件下 材料抵抗裂纹失稳扩展的能力。
14、它们都是I型裂纹的材料裂纹韧性指标，但KC值与试样 厚度有关。当试样厚度增加，使裂纹尖端达到平面应变状态时，断裂韧度趋于一稳定的最低 值，即为KIC，它与试样厚度无关，而是真正的材料常数11疲劳断口有什么特点？答案：有疲劳源。在形成疲劳裂纹之后，裂纹慢速扩展，形成贝壳状或海滩状条纹。这种条 纹开始时比较密集，以后间距逐渐增大。由于载荷的间断或载荷大小的改变，裂纹经过多次 张开闭合并由于裂纹表面的相互摩擦，形成一条条光亮的弧线，叫做疲劳裂纹前沿线，这个 区域通常称为疲劳裂纹扩展区，而最后断裂区则和静载下带尖锐缺口试样的断口相似。对于 塑性材料，断口为纤维状，对于脆性材料，则为结晶状断口。总之，一
15、个典型的疲劳断口总 是由疲劳源，疲劳裂纹扩展区和最终断裂区三部份构成。12.试述金属疲劳断裂的特点 答（1）疲劳是低应力循环延时断裂，机具有寿命的断裂（2）疲劳是脆性断裂（3）疲劳对缺陷（缺口，裂纹及组织缺陷）十分敏感13. 试述疲劳宏观断口的特征及其形成过程答：典型疲劳断口具有三个形貌不同的区域一疲劳源、疲劳区及瞬断区。（1）疲劳源是疲劳裂纹萌生的策源地，疲劳源区的光亮度最大，因为这里在整个裂纹亚 稳扩展过程中断面不断摩擦挤压，故显示光亮平滑，另疲劳源的贝纹线细小。（2）疲劳区的疲劳裂纹亚稳扩展所形成的断口区域，是判断疲劳断裂的重要特征证据。 特征是：断口比较光滑并分布有贝纹线。断口光滑是疲劳源区域的延续，但其程度 随裂纹向前扩展逐渐减弱。贝纹线是由载荷变动引起的，如机器运转时的开动与停 歇，偶然过载引起的载荷变动，使裂纹前沿线留下了弧状台阶痕迹。（3）瞬断区是裂纹最后失稳快速扩展所形成的断口区域。其断口比疲劳区粗糙，脆性材 料为结晶状断口，韧性材料为纤维状断口。14. 提高材料疲劳强度的措施？（1）表面强化，如表面喷丸、滚压、表面淬火及表面化学热处理等。（2）采取合适加工措施，降低表面粗糙度表面粗糙度越低，材料的疲劳极限越高。（3）合金化，强化基体，形成弥散强化，提高材料的形变抗力阻止循环滑移带的形成和开 裂，从而阻止疲劳裂纹的萌生和提高疲劳强度。（4）细化晶
