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1、失效分析1断裂可分为几类？韧性断裂和脆性断裂如何 区分？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。2 ）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组成。2断裂过程分为几个阶段？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 裂过程均包含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，扩展速度很快。2
2、）对于韧性断裂，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时 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，裂纹形成后很快达到临界长度， 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。3什么是材料的韧性？评价材料韧性的力学性 能指标有哪些？答：1）韧性是表示材料在塑性变形和断裂过 程中吸收能量的能力，它是材料强度和塑性的 综合表现。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收塑性变形
3、 功和断裂功的能力，常用标准试样的冲击吸收 功 Ak 表示。断裂韧度KIC是评定材料抵抗脆性断裂的力 学性能指标，指的是材料抵抗裂纹失稳扩展的 能力。4材料韧性指标的含义及应用？答：1）冲击吸收功Ak是衡量材料冲击韧性的 k力学性能指标，冲击吸收功由冲击试验测得， 它是将带有U形或V形缺口的标准试样放在冲 击试验机上，用摆锤将试样冲断。冲断试样所 消耗的功即为冲击吸收功Ak，其单位为J。Ak 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是评定材料抵抗脆性断裂 的力学性能指标，指的是材料抵抗裂纹失稳扩 展的能力，其单位为MPami/2或MNm-3/2。裂纹尖端应力场强度
4、因子K、零件裂纹半 长度a和零件工作应力o之间存在如下关系： KI = Yoai/2式中，Y=12,为零件中裂纹的几 何形状因子。当KIKIC时，零件发生低应力脆 性断裂；当KVKc时，零件安全可靠。因此， KI = KIC是零件发生低应力脆断的临界条件，即 KI = Yoai/2= 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、o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经过较长 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。6疲劳断口由哪几个部分组成？ 答：典型的疲劳断口形貌由疲劳源区、疲劳裂 纹扩展区
5、和最后断裂区三部分组成。7 什么是腐蚀？可分为几类？答： 1）腐蚀是材料表面和周围介质发生化学 反应或者电化学反应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，而且它们是相互接 触并处于相互连通的电解质溶液中构成微电池。9改善零件腐蚀抗力的主要措施是什么？ 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 KIscc 高的材料；改善介质。10 金属材料在高
6、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降低。2）高温下材料的强度随时间的延长而降低。3 ）高温下材料的变形量随时间的延长而增 加。11 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抗 断裂的能力。组成物和组织组成物的质量百分数。答：钢中的相组成物为铁素体和渗碳体,由杠杆定律：0.4-0.00086-0.000SxWO%= 1 -MFe_Q 94%钢中的组织组成物为珠光体和Fe3C II
7、, 由杠杆定律：13高温下零件的失效方式有哪些？如何防止？ 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）防止措施：正确选材（选熔点高、组织 稳定的材料）； 表面处理（表面渡硬铬、热喷涂铝和陶二 碳钢与热处理0.4-0.0008麴 0.00X100%1 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 与异类原子发生相互作用,使晶界在高温下易 氧化,在腐蚀介质中易腐蚀。所以,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钢室温下的相组 成物和组织
8、组成物的质量百分数。答：钢中的相组成物为铁素体和渗碳体， 由杠杆定律：“0.4-0.0008型r =xlOO%-吨 6.69-0.000S壮= 1 -Mre_c 94%钢中的组织组成物为铁素体和珠光体, 由杠杆定律：“0.4-0.0005A/匚* =x 10 0 %f 6.69-0.00086%4残余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余压应力时， 因能抵消零件在交变载荷作用下所承受的部分 拉应力，所以能提高零件的疲劳性能。5造成回复阶段残余内应力明显下降的原因是 什么？答：通过原子的短距离扩散，能使变形金属中 的弹性应变显著减小。6 再结晶与同素异构转变为什么有着
9、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原来的晶 粒完全相同，只不过是新晶粒消除了变形所产 生的各种晶体缺陷而已。所以再结晶与同素异 构转变有着本质的不同。7 何谓过冷奥氏体?答：在临界温度以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A560C 珠光体P： A1650 C 索氏体 S： 650600 C 托氏体 T： 600560 C3应用杠杆定律计算平衡态T12钢室温下的相P 、 S 、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。P、S、T通
10、称P 型组织，组织越细，强度、硬度越高，塑、韧 性越好B型转变C 560CMs560350C形成的B称为B ；上350C Ms 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 断续细小的渗碳体组成，呈羽毛状，性硬而脆B 由针叶状过饱和 F 和弥散分布在其中的 下 极细小的渗碳体组成呈针叶状，具有良好综合 力学性能。M型转变C 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主要因素有哪些?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
11、主要因素为：含 碳量及合金元素含量。亚共析钢随wCT，C曲线右移；过共析钢随 wCT，C曲线左移；共析钢过冷A最稳定（C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Co、Al外，溶入A的合金元素都 使C曲线上的Ms、Mf点降低。亚共析钢及过共析钢的过冷A的等温转变 与共析钢一样，亦可分为高温P型转变、中温 B型转变和低温M型转变。但在P型转变之前, 亚共析钢有F的析出，过共析钢有Fe3C析出。10钢在被处理成马氏体组织时为什么还会有残 余奥氏体存在?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 称为残余奥氏体 A。
12、残余奥氏体使淬火钢的硬度降低，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。11 何谓退火、正火、淬火及回火？并说明其目 的是什么。答：将钢件加热到临界温度（ Ac1、 Ac3、 Accm）以上（有时以下）保温一定时间，然后 缓冷（炉冷、坑冷、灰冷）的热处理工艺称退 火。目的：得到平衡状态的组织。将钢件加热到临界温度Ac3、Accm以上 3080C，保温一段时间后空冷的热处理工艺 称正火。目的：对普通结构件为最终热处理， 以细化组织，提高其强度和韧性；使中、低碳 结构钢组织正常化，改善切削加工性能；为淬 火作组织准备；抑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
13、钢加热到临界温度（亚共析钢Ac3,过共 析钢Ac1）以上3050C，保温后快速冷却获 得 M 的热处理工艺称淬火。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 以下某一温 度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理 工艺称回火。目的：消除淬火应力,降低钢的脆 性；稳定工件尺寸（淬火M和残余A是非稳定组 织，如果发生转变，则零件的尺寸会发生变化） 获得工件所要求的组织性能；回火是热处理工 序中最后一道工序。12 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M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
14、透性与钢中过冷A稳定性有关，影响因 素主要是合金元素含，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），要求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 1/21/4淬硬层深度即可；焊接件、承受强力冲击和复杂应力的冷镦凸模三等，金不能属或不宜材选择料淬透性大的材料。1哪些合金元素可以使得钢在室温下获得铁素 体组织？答：主要元素为 Si、 Al、 Ni、 Cr、 W、 Mo、 Ti等。
15、2哪些合金元素可以使得钢在室温下获得奥氏 体组织？答：主要元素为 Ni、 Mn、 Cu、 N 等。3什么是第一次回火脆性？答：一般认为低温回火(250C400C )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，降低了晶界的断裂强度， 使之成为裂纹扩展的途径，因而导致脆性断裂。4防止第一类回火脆性的措施？答：防止第一类回火脆性的措施是避免在250 C400C回火。5什么是第二类回火脆性？答：第二类回火脆性是在450C650C回火 过程中Sb、P、Sn在A晶界偏聚而引起的脆化 现象。也叫高温回火脆性。6防止第二类回火脆性的措施？答：防止第二类回火脆性措施有两个：1) 加入 W、 Mo 等能强烈阻止或延缓杂质 元素在A晶界的偏聚。2) 450C650C回火快冷7何为不锈钢？答：在自然环境或一定工业介质中具有耐腐蚀 性能的钢称不锈钢。广泛应用于石油、化工等 领域。8何为超高度度
