1、1 拉伸頸縮材料的應力應變曲線，拉伸時出現(xiàn)物理屈服和頸縮，拉伸時有塑性變形但不出現(xiàn)頸縮，拉伸時沒有塑性變形。2 比例極限：試樣應力和應變成正比的關系時所能承受的最大應力，他是應力應變曲線上開始偏離直線的點。表示發(fā)生彈性變形的最大抗力。3 彈性極限：他是由彈性變形過渡到塑性變形的臨界應力，即產(chǎn)生彈性變形而又不產(chǎn)生塑性變形時所能承受的最大應力.表示發(fā)生微量塑性變形的抗力。4 屈服強度：金屬開始產(chǎn)生塑性變形的最小應力。有屈服點，存在屈服平臺。意義是描述材料塑性變形時的抗力大小。表示材料抵抗發(fā)生明顯塑性變形是的抗力。5 抗拉強度：試樣斷裂前所能承受的最大拉應力，是均勻塑性變形與非均勻塑性變形的分界點。

2、6 真實斷裂強度：拉伸斷裂時的載荷處以端口處的真實截面積所得的應力值是真實斷裂強度。7 延伸率：表示材料斷裂后長度伸長量的多少。8 斷面收縮率：試樣斷裂時斷口橫截面積的相對縮小率，由均勻斷面收縮率和集中斷面收索率組成。剛度（彈性模量）：表示材料抵抗彈性變形能力的強弱。比強度=抗力強度/密度 屈強比=屈服強度/抗拉強度伸長率（應變）、試樣的長度與橫截面積的關系比較布氏，洛氏，韋氏硬度的異同點:不同點:1布氏硬度計用的是淬火鋼和硬質(zhì)合金的球形壓頭；2洛氏硬度計用的是金剛石圓錐形壓頭；3韋氏硬度計用的是金剛石四棱錐壓頭；4布氏硬度計是單位壓痕面積上的載荷，測定的是壓痕球冠的直徑；5洛氏硬度計是單位壓

3、痕上的深度上的載荷，測定的是壓痕的深度；6韋氏硬度計是單位壓痕面積上的載荷，測定的是菱形兩條對角線長；7布氏硬度計可測不太硬的材料：操作繁瑣，測定結果穩(wěn)定，波動小;硬度值與強度等成定量關系，有換算公式；8洛氏硬度計測量壓痕小，近似無損；易于批量操作；應用范圍小；數(shù)據(jù)分散，可靠性差；表面洛氏硬度可用測量極爆的工件或表面覆蓋材料的硬度；9韋氏硬度不存在P/D2恒定的限制；d測量比較準確；不宜用于批量操作；可測量顯微硬度；通過對測量壓頭的替換實現(xiàn)從軟到硬材料的測量相同點：1都是采用壓入法，都存在壓痕；2壓頭的硬度都比被測工件的硬度高彈性變形：原子之間的距離發(fā)生相對的變化，從而改變了吸引力和排斥力的大

4、小，以便于外力相平衡，這種受力后原子間距變化的宏觀表現(xiàn)就是彈性變形彈性模量：在本質(zhì)上決定于金屬的電子結構，而不依賴于金屬材料的顯微組織,彈性模量是應力和應變的比值，是原子間作用力曲線的斜率。代表使原子離開平衡位置的難易程度，是表征晶體中原子間結合力強弱的物理量。彈性模量的特點：取決于金屬材料本身，是組織結構不敏感參數(shù)；合金化、熱處理、冷熱加工對其影響??；晶體材料具有各向異性影響彈性膜量的因素：合金元素的影響不大，組織的影響小，冷變形的影響小，溫度及載荷速度的影響小。9 彈性比功：是金屬材料吸收彈性變形的能力，通常是塑性變形前單位體積吸收的最大彈性變形功的表示，提高材料的彈性比功的方法是提高其彈

5、性極限12. 包申格效應：金屬材料經(jīng)過預先加載產(chǎn)生少量塑性變形，卸載后再同向加載，規(guī)定殘余伸長應力增加；反向加載規(guī)定殘余伸長應力降低的現(xiàn)象，稱為包申格效應。14. 消除包申格效應：預先進行較大的塑性變形。在第二次反向受力前先使金屬材料于回復或再結晶溫度下退火。10 應力和應變不完全同步，與時間有關，這就是彈性不完整性11 彈性后效;這種加載時應變落后于應力的現(xiàn)象叫正彈性后效，這種卸載時應變落后于應力的現(xiàn)象叫后彈性后效。切應力引起的彈性后效比正應力的大，沒有切應力分量的多向壓應力不引起彈性后效12 循環(huán)韌性：彈性滯后環(huán)的面積所代表在一次交變應力循環(huán)周期中試樣所吸收的能量，稱為循環(huán)韌性，這種能量消

6、耗，是金屬有吸收外來機械功的能力13 塑性變形：金屬受力后產(chǎn)生不可恢復的永久變形稱為塑性變形。它是通過位錯的滑移和孿生來實現(xiàn)的。多晶體塑性變形的特點：不同時性，在多晶體中各晶粒的取向不同而晶體最容易發(fā)生滑移的方向是45，那么各個晶粒發(fā)生滑移的時間就不同；相互協(xié)調(diào)性，多晶體作為一個整體，變形時若不相互協(xié)調(diào)，將要開裂；不均勻性，多晶體是在相互約束下，發(fā)生不同程度的變形。14 金屬的理論切變強度：如果外加切應力達到m，則能克服兩層原子間的作用力而引起相對滑移，這就是金屬的理論切變強度，理論切變強度時切變彈性模量的十分之一15 整體的滑移要同時克服上下兩層所有原子的結合力，如果滑移不是整體進行，而是逐

7、步進行，則只需要克服滑移面上下少數(shù)原子間的結合力就可以完成切變過程，切變強度很低，這種逐步滑移的構想唄試驗證明，發(fā)現(xiàn)不是所有的滑移帶均貫穿整個晶粒，其中有些滑移帶中止于晶粒內(nèi)部16 滑移變形的位錯機制（1）塑性變形是不可逆的永久變形，（2）按此機制估算的金屬屈服強度與試驗相符。位錯從金屬的一側運動到另一側就引起金屬的塑性變形，位錯運動使滑移面上方的原子從一個平衡位置到另一個平衡位置；位錯滑移過后，金屬中的原子處于穩(wěn)定狀態(tài)，他所引起的變形被保留下來而不可能回復，這就是塑性變形17 塑性變形通過位錯的滑移來實現(xiàn)，因而金屬的屈服強度很低。如果認為位錯滑移就標志著塑性變形的開始。那么，開動位錯的力就等

8、于金屬塑性變形的臨界切應力。在純金屬中，位錯的啟動和滑移時所遇到的阻力只有經(jīng)歷點陣的摩擦力。如果產(chǎn)生宏觀可見的塑性變形必須大量位錯穿過警惕運動。位錯源在外力的作用下可以增值放出大量的位錯，這些大量位錯的運動可累計起來形成宏觀可見的塑性變形。因此，塑性變形量必然和位錯數(shù)目及位錯的滑移量有關。位錯滑移所引起的塑性變形量與位錯密度和每個位錯在晶體中走過的平均距離成正比，因此，產(chǎn)生一定量的塑性變形，必須要有足夠數(shù)量的位錯移動長度的距離18 金屬塑性變形的特點：1，金屬塑性變形一滑移方式進行時，滑移沿特定的晶面和晶向發(fā)生，滑移面通常是原子排列最緊密的晶面，滑移方向是原子排列最緊密的方向。2，塑性變形必須

9、在特定的應力下發(fā)生，只有當作用在滑移面上沿著滑移方向的切應力達到特定的數(shù)值時，該滑移系才會開動。3，金屬中各區(qū)域的塑性變形是不均勻的。4，金屬塑性變形后的結構胞狀亞結構。5，塑性變形后金屬結構發(fā)生畸變，并存較多的能量，塑性變形時大部分能量轉變成熱能10%的能量儲存在金屬內(nèi)部，就是點陣畸變彈性能，這與金屬的性質(zhì)，變形方式，變形溫度和變形量有關。6，加工硬化，隨著塑性變形量的增大，金屬強度增高，是塑性變形的重要特點2.影響材料屈服強度的因素： 內(nèi)在因素. 1. 金屬本性及晶格類型.主滑移面位錯密度大，屈服強度大。2. 晶粒大小和亞結構. 晶界對位錯運動具有阻礙作用。晶粒小可以產(chǎn)生細晶強化。都會使強

10、度增加。3.溶質(zhì)原子: 溶質(zhì)元素溶入金屬晶格形成固溶體,產(chǎn)生固溶強化。4，第二相. a.不可變形的第二相繞過機制. 留下一個位錯環(huán)對后續(xù)位錯產(chǎn)生斥力, b.可以變形的第二相切過機制.由于，質(zhì)點與基體間晶格錯排及位錯切過第二相質(zhì)點產(chǎn)生新界面需要做功，使強度增加。二） 外在因素：1.溫度溫度越高原子間作用越小位錯運動阻力越低2.應變速率。應變速率越高強度越高。3.應力狀態(tài). 切應力分量越大強度越低3.細晶強化：晶界是位錯運動的阻礙，晶粒小相界多。減少晶粒尺寸會減少晶粒內(nèi)部位錯塞積的數(shù)量，減少位錯塞積群的長度，降低塞積點處的應力，相鄰晶粒中位錯源開動所需的外加切應力提高，屈服強度增加。（加霍爾-派奇

11、公式）4.固溶強化：在純金屬中加入溶質(zhì)原子形成固溶合金，將顯著提高屈服強度，此即為固溶強化。溶質(zhì)原子與基體原子尺寸差別越大，引起的彈性畸變越大，溶質(zhì)原子濃度越高，引起的彈性畸變越大，對位錯的阻礙作用越強，固溶強化作用越大。5. 影響粒狀第二相強化效果的因素：當粒子體積分數(shù)f一定時,粒子尺寸r越小、位錯運動障礙越多，位錯的自由行程越小，強比效果越顯著。當粒子尺寸一定時，體積分數(shù)f越大，強化效果亦越好。網(wǎng)狀分布時，位錯堆積，應力不可以松弛，脆性增加. 片狀球狀6.珠光體對第二相的影響：1）片狀珠光體，位錯的移動被限制在滲碳體片層之間。所以滲碳體片層間距越小，珠光體越細，其強度越高。2）粒狀珠光體，

12、位錯錢與第二相球狀粒子交會的機會減少，即位錯運動受阻的機會減少，故強度降低，塑性提高。3）滲碳體以連續(xù)網(wǎng)狀分布于鐵素體晶界上時，使晶粒的變形受阻于相界，導致很大的應力集中，因此強度反而下降，塑性明顯降低。7.應變硬化：應變硬化是位錯增殖、運動受阻所致25 論述金屬強化的機制。答:1)細晶強化晶粒越細，則晶界越多。由于晶界是位錯運動的障礙，從而引起位錯塞積;且晶界變形要滿足連續(xù)性條件，故晶界的存在使變形抗力提高。有Hall一petch公式: d減小時，應力增大2)固溶強化1.固溶使材料的屈服極限增加:應力0為純金屬的強度;K為常數(shù);c是溶質(zhì)原子濃度;m=l或1/2。相同濃度條件下，強度的增加與溶

13、解度的倒數(shù)成反比。強化機制:彈性交互作用:溶質(zhì)原子造成彈性應力場，交互作用，釘扎位錯，使應力升高，形成柯氏氣團。 電子交互作用:電子易在位錯張應力區(qū)集結，形成電偶極子，與各原子發(fā)生靜電作用，阻礙位錯移動化學交互作川 :鈴木氣團導致層錯能下降，使寬度增加，層錯難運動，導致a增大溶質(zhì)原子的偏聚和有序化 3)第二相強化分為兩類彌散性第二相強化:尺寸很小、彌散分布在基體上。時效強化:過飽和固溶體時效形成第三相;彌散強化:認為在基體中加入氧化物、氮化物等。聚集型第二相強化:第二相晶粒大小與基體晶粒具有可比性。相之間大小、分布、強度、塑性具有可比性。等應變模型:強相控制型，強化效果大:等應力模型:弱相控制

14、型，強化效果最小;真正的模型介于以上兩者之間。 4)形變強化金屬存在加工硬化，是金屬特有的，對所有金屬都適用。又分為在服役過程中強化和預變形強化。形變強化的原因是金屬在變形過程中位錯密度增加，從而增加了位錯運動的阻力。分為單晶系的形變強化和多晶系的形變強化。24 微觀聚集性斷裂的宏觀斷口特點、微觀斷口特征及其斷裂微觀機制。答:宏觀特征1)纖維區(qū):在斷口中央，是顯微孔洞聚集長大形成的區(qū)域;表面粗糙不平。2)剪切唇:與拉伸方向成45度角，是切應力作用下形成的，是裂紋擴展至表面附近的時候進入快速失穩(wěn)階段形成的。 3)星芒區(qū):在拉應力作用一下形成的，具有放射狀的芒線的過渡區(qū)。材料塑性越低，則放射區(qū)越大

15、。微觀形貌形成很多小的韌窩，伴有第二相粒子或夾雜物粒子存在的痕跡。1)正應力作用下的斷裂 韌窩呈等軸狀，在纖維區(qū)或放射區(qū)能看到韌窩。 2)切應力作用下的斷裂韌窩取向相反;在剪切唇處能看到韌窩.3)撕裂應力作用下的斷裂韌窩取向相同，應力分布不均勻，邊緣處最大，裂紋由表面向心部擴展。存在于由缺口試樣或有裂紋的試樣。斷裂的微觀機制 1)微孔的形成 由于基體中存在第二相和夾雜物，當劇烈變形時，變形不協(xié)調(diào)引起塑性變形不均勻。由于晶界彈性應變大，使晶粒晶面處形成微孔。 2)微孔的聚集長大25 解理斷裂特征及其機理。解理斷裂過程：屈服生成終止于晶界的初生裂紋-裂紋越過晶界面-失穩(wěn)斷裂答:特征：(1)斷面垂直

16、于最大拉應力。 (2)斷口有許多小晶面組成，每個小晶面對應一個解理面，大小與晶粒相對應。 (3)有河流花樣，是解理臺階存在的標志。(4)舌狀花樣。解理面上存在舌狀突起或凹陷，由孿晶引起。位錯塞積理論，位錯反應理論，第二相夾雜物理論機理:1)裂紋的形成:裂紋的萌生發(fā)生在塑性變形區(qū)，與局部塑性變形有關，與位錯有關。2)裂紋的擴展:裂紋擴展很難通過晶界，晶界阻礙了裂紋的擴展。裂紋擴展借助河流花樣完成。 1.裂紋的基本形成過程：裂紋形成和擴展。2.段裂類型：1）根據(jù)斷裂前金屬是否有明顯的塑性變形分：脆性斷裂5% 2）從微觀上按照裂紋的走向分：穿晶斷裂 沿晶斷裂 3.磨損，腐蝕，斷裂是機件的三種失效形式

17、。4.韌性斷裂宏觀斷口：斷口粗糙、呈纖維狀，灰暗色。1）中、低強度鋼光滑圓柱試樣拉伸斷口呈杯錐狀。5. 宏觀斷口三要素：1）纖維區(qū)2)放射區(qū)3)剪切唇6. 塑性變形量越大則放射線越粗。溫度降低或材料強度增加，由于塑性降低放射線由粗變細乃至消失。7.影響斷口三要素的因素：材料脆性越大，放射區(qū)越大，纖維區(qū)越小，剪切唇越小。材料尺寸越大，放射區(qū)越大，纖維區(qū)基本不變。8.脆性斷裂宏觀斷口：脆性斷裂的斷裂面一般與正應力垂直，斷口平齊而光亮，常呈放射狀或結晶狀。9.沿晶斷裂：當晶界的強度小于屈服強度時，晶界無塑性變形，斷裂呈宏觀脆性 產(chǎn)生冰糖狀斷口。當晶界的強度大于屈服強度時，晶界有塑性變形，產(chǎn)生石狀斷口

18、 10.微孔聚集型斷裂斷口微觀特征:韌窩。11.微孔聚集型斷裂的過程：塑變過程中，位錯運動遇到第二相顆粒形成位錯環(huán)。切應力作用下位錯環(huán)堆積.位錯環(huán)移向界面，界面沿滑移面分離形成微孔。位錯源重新開動，釋放出新位錯，不斷進入微孔，使微孔長大。在外力的作用下產(chǎn)生縮頸（內(nèi)縮頸）而斷裂（纖維區(qū)），使微孔聚合，形成裂紋；裂紋尖端應力集中，產(chǎn)生極窄的與徑向大致呈45度的剪切變形帶，新的微孔就在變形帶內(nèi)成核、長大和聚合 ，與裂紋連接時，裂紋擴展。（大概說出）（微孔形核-微孔長大-微孔聚集）12.解理斷裂：指金屬材料在一定條件下（如低溫），當外加正應力達到一定數(shù)值后，以極快速率沿一定晶體學平面產(chǎn)生的脆性穿晶斷裂

19、。13.解理面：由于與大理石的斷裂相似，所以稱這種晶體學平面為解理面。14.解理斷裂過程分為三個階段：a)塑性變形形成裂紋b)裂紋在同一晶粒內(nèi)初期長大c)裂紋越過晶界向相鄰晶粒擴展15.解理斷裂的微觀斷口特征：1)解理臺階及河流狀花樣。2)舌狀花樣16.準解理斷裂：穿晶斷裂；有小解理刻面； 有臺階或撕裂棱及河流花樣。斷裂韌性：反映材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴張能力的性能指標。薄板：裂紋尖端處于平面應力狀態(tài)。厚板：裂紋尖端處于平面應變狀態(tài)或/ 當外加應力/屈服強度0.60.7之間時要修正1. 影響斷裂韌性KIC的因素：一、內(nèi)因 ：1）晶粒尺寸 晶粒愈細，KIC 也愈高。2）合金化 固溶使得KIC 降低。

20、彌散分布的第二相數(shù)量越多，其間距越小， KIC 越低; 第二相沿晶界網(wǎng)狀分布，晶界損傷， KIC 降低； 球狀第二相的KIC 片狀 3）夾雜 在晶內(nèi)分布的夾雜物 起缺陷源的作用，都使材料 的KIC 值下降。 4）顯微組織 塑性高，松弛應力、裂紋擴展阻力大，可以提高KIC二、特殊熱處理對斷裂韌度的影響：1） 形變熱處理2）亞溫淬火3）超高溫淬火都使其提高 三、外因：1）板厚 隨板材厚度或構件截面尺寸的增加而減小，最終趨于一個穩(wěn)定的最低值2）溫度 金屬材料斷裂韌性隨著溫度的降低，低于此溫度范圍，斷裂韌度保持在一個穩(wěn)定的水平（下平臺）3）應變速率 應變速率每提高一個數(shù)量級， 斷裂韌性將降低10%。很

21、大時，絕熱溫度升高，斷裂韌性反而提高。35 沖擊試樣的斷裂過程：包括彈性變形，塑性變形，裂紋形成和擴展幾個階段。對于韌性很高的材料，就應該采用尖銳的缺口試樣，對于韌性很低的試樣，應該采用鈍缺口試樣，有時甚至不開口。44 疲勞:在交變載荷作用下，機械零件在工作應力低于材料屈服強度時發(fā)生斷裂，成為疲勞。45 疲勞條紋:是一種微觀特征，其間距代表裂紋擴展寬度。 47 疲勞強度:是條件疲勞極限，疲勞斷裂壽命隨應力的降低而增加，當應力低于某值時，應力交變無數(shù)次也不發(fā)生疲勞斷裂，此應力叫做材料的疲勞極限。49 循環(huán)應力應變曲線:低周疲勞條件下，所加應力較大，有時超過屈服強度:，出現(xiàn)包申格效應;在一個載荷變

22、化周期中，卸載時的應力一應變曲線與加載時的曲線不重合，而形成一個應力應變滯后環(huán)。 50 循環(huán)硬化:循環(huán)應力一應變曲線在單調(diào)加載的應力一應變曲線上之上，使材料產(chǎn)生滯環(huán)硬化。退火后的組織位錯密度低在循環(huán)應力的作用下位錯密度升高，硬度升高。51 循環(huán)軟化：循環(huán)應力一應變曲線在單調(diào)加載的應力一應變之下，使材料產(chǎn)生了循環(huán)軟化。 冷加工硬化后的金屬，在疲勞過程中位錯密度降低，表現(xiàn)循環(huán)軟化。52 疲勞的種類和它們的基本特征答:1)高周疲勞:工作應力低，循環(huán)周次達106107，如曲柄、連桿、葉片等.2)低周疲勞:工作應力高，循環(huán)周次低于104105如，匕機起落架、高壓容器等. 53 影響疲勞強度的組織因素。

23、答:1)合金成分的影響:增加合金成分含量，使疲勞極限增加。 2)纖維組織的影響:晶粒尺寸越小，疲勞極限越高。 54 Kic的影響因素是哪些？1）裂紋長度，即裂紋尺寸、形狀2）應力狀態(tài)3） 式樣形狀尺寸、載荷狀態(tài)55 臨界應力場強度因子Kic，即斷裂韌性，是指材料能夠抵抗裂紋失穩(wěn)擴展的能力的大小。是材料的固有性能。且當KiKic時，材料發(fā)生斷裂。 56 疲勞斷口特征答:1)疲勞源：外觀光亮，位于零件表面應力集中區(qū)。2)疲分裂紋擴展區(qū):裂紋形成后，在循環(huán)應力作用下不斷擴展，便形成了疲勞裂紋擴展區(qū)，具有貝紋線。4)瞬時斷裂區(qū):是零件最后斷裂的斷口。隨著裂紋的擴展，剩余面積不斷減小，當不能承受所加載荷

24、時，便會形成此區(qū)。5)疲勞輝紋:是一種微觀特征，其間距代表裂紋擴展寬度。 8. 疲勞裂紋萌生過程及機理: 1) 滑移帶開裂產(chǎn)生裂紋 提高材料的滑移抗力，可阻止裂紋的萌生，增強 材料的疲勞抗力。2）相界面開裂產(chǎn)生裂紋 第二相、夾雜物應“少、圓、小、勻”，以提高疲勞抗力 。3）晶界、亞晶界開裂產(chǎn)生裂紋。強化、凈化、細化晶界，可提高材料的疲勞抗力。4）材料內(nèi)部的缺陷如氣孔、夾雜、分層、各向異性、相變或晶粒不均勻等，都會因局部的應力集中而引發(fā)裂紋。9. 疲勞裂紋擴展及斷口微觀特征：第一階段：從表面?zhèn)€別侵入溝（或擠出脊）先形成微裂紋，然后裂紋主要沿主滑移系方向，以純剪切方式沿45向內(nèi)擴展。斷口上無明顯的特征，只有一些擦傷的痕跡。在一些強化材料中,有時存在周期性解理或者準解理花樣第二階段：裂紋拉應力。第二階段的斷口特征是具有略呈彎曲并相互平行的溝槽花樣，稱為疲勞條帶（條紋、輝紋）。疲勞10.影響疲勞強度的主要因素：一、加載規(guī)范及環(huán)境的影響 1. 載荷頻率 2. 次載鍛煉 3. 間歇 4. 溫度 溫度升高，疲勞極限下降 5. 介質(zhì)：腐蝕介質(zhì)表面蝕坑，疲勞極限下降 二、表面狀態(tài)與尺寸因素：1. 表面狀態(tài)：缺口：因應力集中會降低材料的疲勞強度。 越粗糙，材料的疲勞強度越低 表面強度越高，疲勞強度越高。 2. 尺寸效應 尺寸增加，疲勞強度降低。三