材料力學(xué)性能課后習(xí)題答案 2

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1、《工程材料力學(xué)性能》課后答案 機(jī)械工業(yè)出版社 2008第2版 第一章 單向靜拉伸力學(xué)性能 1、 解釋下列名詞。 1彈性比功：金屬材料吸收彈性變形功的能力，一般用金屬開始塑性變形前單位體積吸收的最大彈性變形功表示。 2．滯彈性：金屬材料在彈性范圍內(nèi)快速加載或卸載后，隨時(shí)間延長(zhǎng)產(chǎn)生附加彈性應(yīng)變的現(xiàn)象稱為滯彈性，也就是應(yīng)變落后于應(yīng)力的現(xiàn)象。 3．循環(huán)韌性：金屬材料在交變載荷下吸收不可逆變形功的能力稱為循環(huán)韌性。 4．包申格效應(yīng)：金屬材料經(jīng)過(guò)預(yù)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(zhǎng)應(yīng)力增加；反向加載，規(guī)定殘余伸長(zhǎng)應(yīng)力降低的現(xiàn)象。 5．解理刻面：這種大致以晶粒大小為單位

2、的解理面稱為解理刻面。 6．塑性：金屬材料斷裂前發(fā)生不可逆永久（塑性）變形的能力。 韌性：指金屬材料斷裂前吸收塑性變形功和斷裂功的能力。 7.解理臺(tái)階：當(dāng)解理裂紋與螺型位錯(cuò)相遇時(shí)，便形成一個(gè)高度為b的臺(tái)階。 8.河流花樣：解理臺(tái)階沿裂紋前端滑動(dòng)而相互匯合,同號(hào)臺(tái)階相互匯合長(zhǎng)大,當(dāng)匯合臺(tái)階高度足夠大時(shí),便成為河流花樣。是解理臺(tái)階的一種標(biāo)志。 9.解理面：是金屬材料在一定條件下，當(dāng)外加正應(yīng)力達(dá)到一定數(shù)值后，以極快速率沿一定晶體學(xué)平面產(chǎn)生的穿晶斷裂，因與大理石斷裂類似，故稱此種晶體學(xué)平面為解理面。 10.穿晶斷裂：穿晶斷裂的裂紋穿過(guò)晶內(nèi)，可以是韌性斷裂，也可以是脆性斷裂。 沿晶斷裂：裂

3、紋沿晶界擴(kuò)展，多數(shù)是脆性斷裂。 11.韌脆轉(zhuǎn)變：具有一定韌性的金屬材料當(dāng)?shù)陀谀骋粶囟赛c(diǎn)時(shí)，沖擊吸收功明顯下降，斷裂方式由原來(lái)的韌性斷裂變?yōu)榇嘈詳嗔眩@種現(xiàn)象稱為韌脆轉(zhuǎn)變 2、 說(shuō)明下列力學(xué)性能指標(biāo)的意義。 答：E彈性模量 G切變模量 規(guī)定殘余伸長(zhǎng)應(yīng)力屈服強(qiáng)度 金屬材料拉伸時(shí)最大應(yīng)力下的總伸長(zhǎng)率 n 應(yīng)變硬化指數(shù) 【P15】 3、 金屬的彈性模量主要取決于什么因素？為什么說(shuō)它是一個(gè)對(duì)組織不敏感的力學(xué)性能指標(biāo)？ 答：主要決定于原子本性和晶格類型。合金化、熱處理、冷塑性變形等能夠改變金屬材料的組織形態(tài)和晶粒大小，但是不改變金屬原子的本性和晶格類型。組織雖然改變了，原子的本性

4、和晶格類型未發(fā)生改變，故彈性模量對(duì)組織不敏感。【P4】 10. 試述韌性斷裂與脆性斷裂的區(qū)別。為什么脆性斷裂最危險(xiǎn)？【P21】 答：韌性斷裂是金屬材料斷裂前產(chǎn)生明顯的宏觀塑性變形的斷裂，這種斷裂有一個(gè)緩慢的撕裂過(guò)程，在裂紋擴(kuò)展過(guò)程中不斷地消耗能量；而脆性斷裂是突然發(fā)生的斷裂，斷裂前基本上不發(fā)生塑性變形，沒有明顯征兆，因而危害性很大。 13. 何謂拉伸斷口三要素？影響宏觀拉伸斷口性態(tài)的因素有哪些？ 答：宏觀斷口呈杯錐形，由纖維區(qū)、放射區(qū)和剪切唇三個(gè)區(qū)域組成，即所謂的斷口特征三要素。上述斷口三區(qū)域的形態(tài)、大小和相對(duì)位置，因試樣形狀、尺寸和金屬材料的性能以及試驗(yàn)溫度、加載速率和受力狀態(tài)不同而

5、變化。 第二章 金屬在其他靜載荷下的力學(xué)性能 一、解釋下列名詞： （1）應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)——材料或工件所承受的最大切應(yīng)力τmax和最大正應(yīng)力σmax比值，即： 【新書P39 舊書P46】 （2）缺口效應(yīng)——絕大多數(shù)機(jī)件的橫截面都不是均勻而無(wú)變化的光滑體，往往存在截面的急劇變化，如鍵槽、油孔、軸肩、螺紋、退刀槽及焊縫等，這種截面變化的部分可視為“缺口”，由于缺口的存在，在載荷作用下缺口截面上的應(yīng)力狀態(tài)將發(fā)生變化，產(chǎn)生所謂的缺口效應(yīng)?！綪44 P53】 （3）缺口敏感度——缺口試樣的抗拉強(qiáng)度σbn的與等截面尺寸光滑試樣的抗拉強(qiáng)度σb 的比值，稱為缺口敏感度，即： 【P47 P55 】

6、 （4）布氏硬度——用鋼球或硬質(zhì)合金球作為壓頭，采用單位面積所承受的試驗(yàn)力計(jì)算而得的硬度?！綪49 P58】 （5）洛氏硬度——采用金剛石圓錐體或小淬火鋼球作壓頭，以測(cè)量壓痕深度所表示的硬度【P51 P60】。 （6）維氏硬度——以兩相對(duì)面夾角為136。的金剛石四棱錐作壓頭，采用單位面積所承受的試驗(yàn)力計(jì)算而得的硬度?！綪53 P62】 （7）努氏硬度——采用兩個(gè)對(duì)面角不等的四棱錐金剛石壓頭，由試驗(yàn)力除以壓痕投影面積得到的硬度。 （8）肖氏硬度——采動(dòng)載荷試驗(yàn)法，根據(jù)重錘回跳高度表證的金屬硬度。 （9）里氏硬度——采動(dòng)載荷試驗(yàn)法，根據(jù)重錘回跳速度表證的金屬硬度。 二、說(shuō)明下

7、列力學(xué)性能指標(biāo)的意義 （1）σｂｃ——材料的抗壓強(qiáng)度【P41 P48】 （2）σｂｂ——材料的抗彎強(qiáng)度【P42 P50】 （3）τｓ——材料的扭轉(zhuǎn)屈服點(diǎn)【P44 P52】 （4）τｂ——材料的抗扭強(qiáng)度【P44 P52】 （5）σｂｎ——材料的抗拉強(qiáng)度【P47 P55】 （6）NSR——材料的缺口敏感度【P47 P55】 （7）HBW——壓頭為硬質(zhì)合金球的材料的布氏硬度【P49 P58】 （8）HRA——材料的洛氏硬度【P52 P61】 （9）HRB——材料的洛氏硬度【P52 P61】 （10）HRC——材料的洛氏硬度【P52 P61】 （11）H

8、V——材料的維氏硬度【P53 P62】 三、試綜合比較單向拉伸、壓縮、彎曲及扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍。 試驗(yàn)方法 特點(diǎn) 應(yīng)用范圍 拉伸 溫度、應(yīng)力狀態(tài)和加載速率確定，采用光滑圓柱試樣，試驗(yàn)簡(jiǎn)單，應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)較硬。 塑性變形抗力和切斷強(qiáng)度較低的塑性材料。 壓縮 應(yīng)力狀態(tài)軟，一般都能產(chǎn)生塑性變形，試樣常沿與軸線呈45方向產(chǎn)生斷裂，具有切斷特征。 脆性材料，以觀察脆性材料在韌性狀態(tài)下所表現(xiàn)的力學(xué)行為。 彎曲 彎曲試樣形狀簡(jiǎn)單，操作方便；不存在拉伸試驗(yàn)時(shí)試樣軸線與力偏斜問(wèn)題，沒有附加應(yīng)力影響試驗(yàn)結(jié)果，可用

9、試樣彎曲撓度顯示材料的塑性；彎曲試樣表面應(yīng)力最大，可靈敏地反映材料表面缺陷。 測(cè)定鑄鐵、鑄造合金、工具鋼及硬質(zhì)合金等脆性與低塑性材料的強(qiáng)度和顯示塑性的差別。也常用于比較和鑒別滲碳和表面淬火等化學(xué)熱處理機(jī)件的質(zhì)量和性能。 扭轉(zhuǎn) 應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)為0.8，比拉伸時(shí)大，易于顯示金屬的塑性行為；試樣在整個(gè)長(zhǎng)度上的塑性變形時(shí)均勻，沒有緊縮現(xiàn)象，能實(shí)現(xiàn)大塑性變形量下的試驗(yàn)；較能敏感地反映出金屬表面缺陷和及表面硬化層的性能；試樣所承受的最大正應(yīng)力與最大切應(yīng)力大體相等 用來(lái)研究金屬在熱加工條件下的流變性能和斷裂性能，評(píng)定材料的熱壓力加工型，并未確定生產(chǎn)條件下的

10、熱加工工藝參數(shù)提供依據(jù)；研究或檢驗(yàn)熱處理工件的表面質(zhì)量和各種表面強(qiáng)化工藝的效果。 四．試述脆性材料彎曲試驗(yàn)的特點(diǎn)及其應(yīng)用。 五、缺口試樣拉伸時(shí)的應(yīng)力分布有何特點(diǎn)？【P45 P53】 在彈性狀態(tài)下的應(yīng)力分布：薄板：在缺口根部處于單向拉應(yīng)力狀態(tài)，在板中心部位處于兩向拉伸平面應(yīng)力狀態(tài)。厚板：在缺口根部處于兩向拉應(yīng)力狀態(tài)，缺口內(nèi)側(cè)處三向拉伸平面應(yīng)變狀態(tài)。 無(wú)論脆性材料或塑性材料，都因機(jī)件上的缺口造成兩向或三向應(yīng)力狀態(tài)和應(yīng)力集中而產(chǎn)生脆性傾向，降低了機(jī)件的使用安全性。為了評(píng)定不同金屬材料的缺口變脆傾向，必須采用缺口試樣進(jìn)行靜載力學(xué)性能試驗(yàn)。 七、試說(shuō)明布氏硬度、洛氏硬度與維氏硬度的實(shí)驗(yàn)原理，并

11、比較布氏、洛氏與維氏硬度試驗(yàn)方法的優(yōu)缺點(diǎn)。【P49 P57】 原理 布氏硬度：用鋼球或硬質(zhì)合金球作為壓頭，計(jì)算單位面積所承受的試驗(yàn)力。 洛氏硬度：采用金剛石圓錐體或小淬火鋼球作壓頭，以測(cè)量壓痕深度。 維氏硬度：以兩相對(duì)面夾角為136。的金剛石四棱錐作壓頭，計(jì)算單位面積所承受的試驗(yàn)力。 布氏硬度優(yōu)點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)時(shí)一般采用直徑較大的壓頭球，因而所得的壓痕面積比較大。壓痕大的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是其硬度值能反映金屬在較大范圍內(nèi)各組成相得平均性能；另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)穩(wěn)定，重復(fù)性強(qiáng)。缺點(diǎn)：對(duì)不同材料需更換不同直徑的壓頭球和改變?cè)囼?yàn)力，壓痕直徑的測(cè)量也較麻煩，因而用于自動(dòng)檢測(cè)時(shí)受到限制。 洛氏硬度優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)

12、便，迅捷，硬度值可直接讀出；壓痕較小，可在工件上進(jìn)行試驗(yàn)；采用不同標(biāo)尺可測(cè)量各種軟硬不同的金屬和厚薄不一的試樣的硬度，因而廣泛用于熱處理質(zhì)量檢測(cè)。缺點(diǎn)：壓痕較小，代表性差；若材料中有偏析及組織不均勻等缺陷，則所測(cè)硬度值重復(fù)性差，分散度大；此外用不同標(biāo)尺測(cè)得的硬度值彼此沒有聯(lián)系，不能直接比較。 維氏硬度優(yōu)點(diǎn)：不存在布氏硬度試驗(yàn)時(shí)要求試驗(yàn)力F與壓頭直徑D之間所規(guī)定條件的約束，也不存在洛氏硬度試驗(yàn)時(shí)不同標(biāo)尺的硬度值無(wú)法統(tǒng)一的弊端；維氏硬度試驗(yàn)時(shí)不僅試驗(yàn)力可以任意取，而且壓痕測(cè)量的精度較高，硬度值較為準(zhǔn)確。缺點(diǎn)是硬度值需要通過(guò)測(cè)量壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度后才能進(jìn)行計(jì)算或查表，因此，工作效率比洛氏硬度法低的多。

13、 第三章 金屬在沖擊載荷下的力學(xué)性能 沖擊韌度: :U形缺口沖擊吸收功 除以沖擊試樣缺口底部截面積所得之商，稱為沖擊韌度，αku=Aku/S （J/cm2）, 反應(yīng)了材料抵抗沖擊載荷的能力,用表示。P57注釋/P67 沖擊吸收功: 缺口試樣沖擊彎曲試驗(yàn)中，擺錘沖斷試樣失去的位能為mgH1-mgH2。此即為試樣變形和斷裂所消耗的功，稱為沖擊吸收功，以表示，單位為J。P57/P67 低溫脆性： 體心立方晶體金屬及合金或某些密排六方晶體金屬及其合金，特別是工程上常用的中、低強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼（鐵素體-珠光體鋼），在試驗(yàn)溫度低于某一溫度時(shí)，會(huì)由韌性狀態(tài)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)，沖擊吸收功

14、明顯下降，斷裂機(jī)理由微孔聚集型變?yōu)榇┚Ы饫硇?，斷口特征由纖維狀變?yōu)榻Y(jié)晶狀，這就是低溫脆性。 韌性溫度儲(chǔ)備:材料使用溫度和韌脆轉(zhuǎn)變溫度的差值，保證材料的低溫服役行為。 二、 （1） ：沖擊吸收功。含義見上面。沖擊吸收功不能真正代表材料的韌脆程度，但由于它們對(duì)材料內(nèi)部組織變化十分敏感，而且沖擊彎曲試驗(yàn)方法簡(jiǎn)便易行，被廣泛采用。 AKV (CVN)：V型缺口試樣沖擊吸收功. AKU：U型缺口沖擊吸收功. （2）FATT50：沖擊試樣斷口分為纖維區(qū)、放射區(qū)（結(jié)晶區(qū)）與剪切唇三部分，在不同試驗(yàn)溫度下，三個(gè)區(qū)之間的相對(duì)面積不同。溫度下降，纖維區(qū)面積突然減少，結(jié)晶區(qū)面積突然增大，材料由韌變脆

15、。通常取結(jié)晶區(qū)面積占整個(gè)斷口面積50%時(shí)的溫度為，并記為50%FATT，或FATT50%，t50。（新書P61，舊書P71） 或:結(jié)晶區(qū)占整個(gè)斷口面積50%是的溫度定義的韌脆轉(zhuǎn)變溫度. （3）NDT: 以低階能開始上升的溫度定義的韌脆轉(zhuǎn)變溫度,稱為無(wú)塑性或零塑性轉(zhuǎn)變溫度。 （4）FTE: 以低階能和高階能平均值對(duì)應(yīng)的溫度定義tk，記為FTE （5）FTP: 以高階能對(duì)應(yīng)的溫度為tk，記為FTP 四、試說(shuō)明低溫脆性的物理本質(zhì)及其影響因素 低溫脆性的物理本質(zhì)：宏觀上對(duì)于那些有低溫脆性現(xiàn)象的材料，它們的屈服強(qiáng)度會(huì)隨溫度的降低急劇增加，而斷裂強(qiáng)度隨溫度的降低而變化不大。當(dāng)溫度降

16、低到某一溫度時(shí)，屈服強(qiáng)度增大到高于斷裂強(qiáng)度時(shí)，在這個(gè)溫度以下材料的屈服強(qiáng)度比斷裂強(qiáng)度大，因此材料在受力時(shí)還未發(fā)生屈服便斷裂了，材料顯示脆性。 從微觀機(jī)制來(lái)看低溫脆性與位錯(cuò)在晶體點(diǎn)陣中運(yùn)動(dòng)的阻力有關(guān)，當(dāng)溫度降低時(shí)，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力增大，原子熱激活能力下降，因此材料屈服強(qiáng)度增加。 影響材料低溫脆性的因素有（P63，P73）： 1．晶體結(jié)構(gòu)：對(duì)稱性低的體心立方以及密排六方金屬、合金轉(zhuǎn)變溫度高，材料脆性斷裂趨勢(shì)明顯，塑性差。 2．化學(xué)成分：能夠使材料硬度，強(qiáng)度提高的雜質(zhì)或者合金元素都會(huì)引起材料塑性和韌性變差，材料脆性提高。 3．顯微組織：①晶粒大小，細(xì)化晶粒可以同時(shí)提高材料

17、的強(qiáng)度和塑韌性。因?yàn)? 晶界是裂紋擴(kuò)展的阻力，晶粒細(xì)小，晶界總面積增加，晶界處塞積的位錯(cuò)數(shù)減 少，有利于降低應(yīng)力集中；同時(shí)晶界上雜質(zhì)濃度減少，避免產(chǎn)生沿晶脆性斷裂。 ②金相組織：較低強(qiáng)度水平時(shí)強(qiáng)度相等而組織不同的鋼，沖擊吸收功和韌脆轉(zhuǎn)變溫度以馬氏體高溫回火最佳，貝氏體回火組織次之，片狀珠光體組織最差。鋼中夾雜物、碳化物等第二相質(zhì)點(diǎn)對(duì)鋼的脆性有重要影響，當(dāng)其尺寸增大時(shí)均使材料韌性下降，韌脆轉(zhuǎn)變溫度升高。 第四章　金屬的斷裂韌度 一、解釋下列名詞 （1）低應(yīng)力脆斷：在屈服應(yīng)力以下發(fā)生的斷裂。 （2）張開型裂紋：拉應(yīng)力垂直作用于裂紋擴(kuò)展面，裂紋沿作用力方

18、向張開，沿裂紋面擴(kuò)展。 （3）應(yīng)力強(qiáng)度因子：表示應(yīng)力場(chǎng)的強(qiáng)弱程度。 （4）小范圍屈服：塑性尺寸較裂紋尺寸及凈截面尺寸為小，小一個(gè)數(shù)量級(jí)以上的屈服。 （5）有效屈服應(yīng)力：發(fā)生屈服時(shí)的應(yīng)力 （6）有效裂紋長(zhǎng)度：將原有的裂紋長(zhǎng)度與松弛后的塑性區(qū)相合并得到的裂紋長(zhǎng)度 （7）裂紋擴(kuò)展能量釋放率：裂紋擴(kuò)展單位面積時(shí)系統(tǒng)釋放勢(shì)能的數(shù)值。 （8）J積分：裂紋尖端區(qū)的應(yīng)變能，即應(yīng)力應(yīng)變集中程度 （9）COD：裂紋尖端沿應(yīng)力方向張開所得到的位移。 第五章 金屬的疲勞 1.名詞解釋; 應(yīng)力幅σa:σa=1/2(σmax-σmin) p95

19、/p108 平均應(yīng)力σm：σm=1/2(σmax+σmin) p95/p107 應(yīng)力比r:r=σmin/σmax p95/p108 疲勞源：是疲勞裂紋萌生的策源地，一般在機(jī)件表面常和缺口，裂紋，刀痕，蝕坑相連。P96 疲勞貝紋線：是疲勞區(qū)的最大特征，一般認(rèn)為它是由載荷變動(dòng)引起的，是裂紋前沿線留下的弧狀臺(tái)階痕跡。 P97/p110 疲勞條帶：疲勞裂紋擴(kuò)展的第二階段的斷口特征是具有略程彎曲并相互平行的溝槽花樣，稱為疲勞條帶（疲勞輝紋，疲勞條紋） p113/p132 駐留滑移帶：用電解拋光的方法很難將已產(chǎn)生的表面循環(huán)滑移帶去除，當(dāng)對(duì)式樣重新循環(huán)加載時(shí)，則循環(huán)滑移帶又會(huì)在原處再

20、現(xiàn)，這種永留或再現(xiàn)的循環(huán)滑移帶稱為駐留滑移帶。 P111 ΔK:材料的疲勞裂紋擴(kuò)展速率不僅與應(yīng)力水平有關(guān)，而且與當(dāng)時(shí)的裂紋尺寸有關(guān)。ΔK是由應(yīng)力范圍Δσ和a復(fù)合為應(yīng)力強(qiáng)度因子范圍，ΔK=Kmax-Kmin=Yσmax√a-Yσmin√a=YΔσ√a. p105/p120 da/dN:疲勞裂紋擴(kuò)展速率，即每循環(huán)一次裂紋擴(kuò)展的距離。 P105 疲勞壽命：試樣在交變循環(huán)應(yīng)力或應(yīng)變作用下直至發(fā)生破壞前所經(jīng)受應(yīng)力或應(yīng)變的循環(huán)次數(shù) p102/p117 過(guò)載損傷：金屬在高于疲勞極限的應(yīng)力水平下運(yùn)轉(zhuǎn)一定周次后，其疲勞極限或疲勞壽命減小，就造成了過(guò)載損傷。 P102/p117 2

21、.揭示下列疲勞性能指標(biāo)的意義 3.試述金屬疲勞斷裂的特點(diǎn) p96/p109 （1）疲勞是低應(yīng)力循環(huán)延時(shí)斷裂，機(jī)具有壽命的斷裂 （2）疲勞是脆性斷裂 （3）疲勞對(duì)缺陷（缺口，裂紋及組織缺陷）十分敏感 4．試述疲勞宏觀斷口的特征及其形成過(guò)程（新書P96~98及PPT，舊書P109~111） 答：典型疲勞斷口具有三個(gè)形貌不同的區(qū)域—疲勞源、疲勞區(qū)及瞬斷區(qū)。 （1） 疲勞源是疲勞裂紋萌生的策源地，疲勞源區(qū)的光亮度最大，因?yàn)檫@里在整個(gè)裂紋亞穩(wěn)擴(kuò)展過(guò)程中斷面不斷摩擦擠壓，故顯示光亮平滑，另疲勞源的貝紋線細(xì)小。 （2） 疲勞區(qū)的疲勞裂紋亞穩(wěn)擴(kuò)展所形成的斷口區(qū)域，是判斷疲勞斷裂的重要

22、特征證據(jù)。特征是：斷口比較光滑并分布有貝紋線。斷口光滑是疲勞源區(qū)域的延續(xù)，但其程度隨裂紋向前擴(kuò)展逐漸減弱。貝紋線是由載荷變動(dòng)引起的，如機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的開動(dòng)與停歇，偶然過(guò)載引起的載荷變動(dòng)，使裂紋前沿線留下了弧狀臺(tái)階痕跡。 （3） 瞬斷區(qū)是裂紋最后失穩(wěn)快速擴(kuò)展所形成的斷口區(qū)域。其斷口比疲勞區(qū)粗糙，脆性材料為結(jié)晶狀斷口，韌性材料為纖維狀斷口。 第六章 金屬的應(yīng)力腐蝕和氫脆斷裂 一、名詞解釋 1、應(yīng)力腐蝕：金屬在拉應(yīng)力和特定的化學(xué)介質(zhì)共同作用下，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后所產(chǎn)生的 低應(yīng)力脆斷現(xiàn)象。 2、氫脆：由于氫和應(yīng)力共同作用而導(dǎo)致的金屬材料產(chǎn)生脆性斷裂的現(xiàn)象。 3、白點(diǎn)：當(dāng)鋼中含有過(guò)量的氫時(shí)，隨著溫

23、度降低氫在鋼中的溶解度減小。如果過(guò)飽和的氫未能擴(kuò)散逸出，便聚集在某些缺陷處而形成氫分子。此時(shí)，氫的體積發(fā)生急劇膨脹，內(nèi)壓力很大足以將金屬局部撕裂，而形成微裂紋。 4、氫化物致脆：對(duì)于ⅣB 或ⅤB 族金屬，由于它們與氫有較大的親和力，極易生成脆性氫化物，是金屬脆化，這種現(xiàn)象稱氫化物致脆。 5、氫致延滯斷裂：這種由于氫的作用而產(chǎn)生的延滯斷裂現(xiàn)象稱為氫致延滯斷裂。 二、說(shuō)明下列力學(xué)性能指標(biāo)的意義 1、σscc：材料不發(fā)生應(yīng)力腐蝕的臨界應(yīng)力。 2、KIscc：應(yīng)力腐蝕臨界應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子。 3、da/dt：盈利腐蝕列紋擴(kuò)展速率。 6.何謂氫致延滯斷裂？為什么高強(qiáng)度鋼的氫致延滯斷裂是在一定的

24、應(yīng)變速率下和一定的溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)？ 答：高強(qiáng)度鋼中固溶一定量的氫，在低于屈服強(qiáng)度的應(yīng)力持續(xù)作用下，經(jīng)過(guò)一段孕育期后，金屬內(nèi)部形成裂紋，發(fā)生斷裂。----氫致延滯斷裂。 因?yàn)闅渲卵訙嗔训臋C(jī)理主要是氫固溶于金屬晶格中，產(chǎn)生晶格膨脹畸變，與刃位錯(cuò)交互作用，氫易遷移到位錯(cuò)拉應(yīng)力處，形成氫氣團(tuán)。 當(dāng)應(yīng)變速率較低而溫度較高時(shí)，氫氣團(tuán)能跟得上位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，但滯后位錯(cuò)一定距離。因此，氣團(tuán)對(duì)位錯(cuò)起“釘扎”作用，產(chǎn)生局部硬化。當(dāng)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)受阻，產(chǎn)生位錯(cuò)塞積，氫氣團(tuán)易于在塞積處聚集，產(chǎn)生應(yīng)力集中，導(dǎo)致微裂紋。 若應(yīng)變速率過(guò)高以及溫度低的情況下，氫氣團(tuán)不能跟上位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，便不能產(chǎn)生“釘扎”作用，也不可能在位錯(cuò)塞積處

25、聚集，產(chǎn)生應(yīng)力集中，導(dǎo)致微裂紋。 所以氫致延滯斷裂是在一定的應(yīng)變速率下和一定的溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)的。 第七章 金屬的磨損與耐磨性 1.名詞解釋 磨損：機(jī)件表面相互接觸并產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，表面逐漸有微小顆粒分離出來(lái)形成磨屑，使表面材料逐漸損失、造成表面損傷的現(xiàn)象。 接觸疲勞：兩接觸面做滾動(dòng)或滾動(dòng)加滑動(dòng)摩擦?xí)r，在交變接觸壓應(yīng)力長(zhǎng)期作用下，材料表面因疲勞損傷，導(dǎo)致局部區(qū)域產(chǎn)生小片金屬剝落而使材料損失的現(xiàn)象?！綪153】 3.粘著磨損產(chǎn)生的條件、機(jī)理及其防止措施 ----- 又稱為咬合磨損，在滑動(dòng)摩擦條件下，摩擦副相對(duì)滑動(dòng)速度較小，因缺乏潤(rùn)滑油，摩擦副表面無(wú)氧化膜，且單位法向載荷很大，以致接觸應(yīng)力超過(guò)實(shí)際接觸點(diǎn)處屈服強(qiáng)度而產(chǎn)生的一種磨損。 磨損機(jī)理： 實(shí)際接觸點(diǎn)局部應(yīng)力引起塑性變形，使兩接觸面的原子產(chǎn)生粘著。 粘著點(diǎn)從軟的一方被剪斷轉(zhuǎn)移到硬的一方金屬表面，隨后脫落形成磨屑 舊的粘著點(diǎn)剪斷后，新的粘著點(diǎn)產(chǎn)生，隨后也被剪斷、轉(zhuǎn)移。如此重復(fù)，形成磨損過(guò)程。