【正文】 紋不擴展，所以 △ Kth叫疲勞裂紋擴展的門檻值 。這種條紋開始時比較密集，以后間距逐漸增大。 （ 5）有效屈服應力：發(fā)生屈服時的應力 （ 6）有效裂紋長度：將原有的裂紋長度與松弛后的塑性區(qū)相合并 得到的裂紋長度 （ 7）裂紋擴展能量釋放率：裂紋擴展單位面積時系統(tǒng)釋放勢能的數(shù)值。 6. 拉伸 沖擊彎曲 缺口試樣拉伸 第四章 金屬的斷裂韌度 一、解釋下列名詞 （ 1）低應力脆斷：在屈服應力以下發(fā)生的斷裂。 低溫脆性的原因： 低溫脆性是材料屈服強度隨溫度降低而急劇增加 ，而解理斷裂強度隨溫度變化很小的結果。 四、如何提高陶瓷材料的熱沖擊抗力 ? 答案：在工程應用中，陶瓷構件的失效分析是十分重要的，如果材料的失效，主要是熱震斷裂，例如對高強、微密的精細陶寵，則裂紋的萌生起主導作用，為了防止熱震失效提高熱震斷裂抗力，應當致力于提高材料的強度，并 降低它的彈性模量和膨脹系數(shù)。 對平面應變的斷裂韌性 KIC，測定時要求裂紋一開始起裂，立即達到全而失穩(wěn)擴展，并要求沿裂紋全長，除試樣兩侗表面極小地帶外，全部達到平面應變狀態(tài)。 （ 2）沖擊吸收功 ——沖擊彎曲試驗中試樣變形和斷裂所消耗的功 （ 3）低溫脆性 ——體心立方晶體金屬及其合金或某些密派六方晶體金屬及其合金在試驗溫度低于某一溫度時，材料由韌性狀態(tài)轉變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)的現(xiàn)象。（維氏顯微硬度） 唯一缺點是硬度值需通過測量對角線后才能計算 (或查表 )出來，因此生產(chǎn)效率沒有洛氏硬度高。 缺點是：代表性差，用不同硬度級測得的硬度值無法統(tǒng)一起來，無法進行 8 愛學習論壇 : 比較。 不同材料需更換壓頭直徑和改變試驗力，壓痕直徑的測量也較麻煩。試驗數(shù)據(jù)從小到大都可以統(tǒng)一起來。 、洛氏硬度與維氏硬度的實驗原理和優(yōu)缺點。對高強度鋼、鋁合金和鈦合金以及面心立方金屬、陶瓷材料等不能用此方法檢驗和評 定。 （ 7）努氏硬度 ——采用兩個對面角不等的四棱錐金剛石壓頭，由試驗力除以壓痕投影面積得到的硬度。 （ 4）布氏硬度 ——用鋼球或硬質合金球作為壓頭，采用單位面積所承受的試驗力計算而得的硬度。 應力狀態(tài)： 減小切應力與正應力比值的應力狀態(tài)都將增加金屬的脆性 加載速度 加載速度大，金屬會發(fā)生韌脆轉變。故低溫脆性大。 雜質： 聚集在晶界上的雜質會降低材料的塑性，發(fā)生脆斷。該條件是是斷裂發(fā)生的必要條件，但并不意味著一定會斷裂。 注意：脆性斷裂也產(chǎn)生微量塑性變形。 斷口三要素： 纖維區(qū)、放射區(qū)、剪切唇這三個區(qū)域 的比例關系與材料韌斷性能有關。 。 原因：派拉力屬于短程力，對溫度十分敏感。 不可變形第二相 位錯切過（產(chǎn)生界面能），使之與機體一起產(chǎn)生變形，提高了屈服強度。 可以從河流花樣的反 “河流 ”方向去尋找裂紋源。其次，在反向加載時，在滑移面上產(chǎn)生的位錯與預變形的位錯異號， 要引起異號位錯消毀，這也會引起材料的軟化，屈服強度的降低。第一，在原先加載變形時，位錯源在滑 移面上產(chǎn)生的位錯遇到障礙，塞積后便產(chǎn)生了背應力，這背應力反作用于位錯源，當背應力 (取決于塞積時產(chǎn)生的應力集中 )足夠大時，可使位錯源停止開動。改變材料的成分和組織會對材料的 1 愛學習論壇 : 強度 (如屈服強度、抗拉強度 )有顯著影響，但對材料的剛度影響不大。 韌脆轉變：材料力學性能從韌性狀態(tài)轉變到脆性狀態(tài)的現(xiàn)象（沖擊吸收功明顯下降，斷裂機理由微孔聚集型轉變微穿晶斷裂，斷口特征由纖維狀轉變?yōu)榻Y晶狀）。 包申格效應：指原先經(jīng)過少量塑性變形，卸載后同向加載，彈性極限 (ζP)或屈服強度 (ζS)增加；反向加載時彈性極限 (ζP)或屈服 強度 (ζS)降低的現(xiàn)象。: 《工程材料力學性能》 （第二版）課后答案 第一章 材料單向靜拉伸載荷下的力學性能 一、 解釋下列名詞 滯彈性：在外加載荷作用下，應變落后于應力現(xiàn) 象。 比例極限：應力 —應變曲線上符合線性關系的最高應力。 解理面：在解理斷裂中具有低指 數(shù)，表面能低的晶體學平面。 二、金屬的彈性模量主要取決于什么 ?為什么說它是一個對結構不敏感的力學姓能 ? 答案：金屬的彈性模量主要取決于金屬鍵的本性和原子間的結合力，而材料的成分和組織對它的影響不大，所以說它是一個對 組織不敏感的性能指標，這是彈性模量在性能上的主要特點。 包辛格效應可以用位錯理論解釋。這一般被認為是產(chǎn)生包辛格效應的主要原因。另外包辛格效應和材料的疲勞強度也有密切關系，在高周疲勞中，包辛格效應小的疲勞壽命高，而包辛格效應大的，由于疲勞軟化也較嚴重，對高周疲勞壽命不利。 4．第二相（彌散強化，沉淀強化） 不可變形第二相 提高位錯線張力 → 繞過第二相 → 留下位錯環(huán) → 兩質點間距變小 → 流變應力增大。 （二） 影響屈服強度的外因素 一般的規(guī)律是溫度升高，屈服強度降低。 缺口效應：試樣中 “缺口 ”的存在，使得試樣的應力狀態(tài)發(fā)生變化，從而影響材料的力學性能的現(xiàn)象。 斷口成纖維狀（塑變中微裂紋擴展和連接），灰暗色（反光能力弱）。 特征： 斷裂面與正應力垂直，斷口平齊而光滑，呈放射狀或結晶狀。 格雷菲斯裂紋理論是根據(jù)熱力學原理，用能量平衡（彈性能的降低與表面能的增加 相平衡）的方法推到出了裂紋失穩(wěn)擴展的臨界條件。 凡加入合金元素引起滑移系減少、孿生、位錯釘扎的都增加脆性；若合金中形成粗大第二相也使脆性增加。 bcc金屬具有低溫脆斷現(xiàn)象，因為 ζi隨著溫度的減低而急劇增加，同時在低溫下，塑性變形一孿生為主 ，也易于產(chǎn)生裂紋。所以細晶組織有抗脆斷性能。 （ 3）缺口敏感度 ——金屬材料的缺口敏 感性指標，用缺口試樣的抗拉強度與等截面尺寸光滑試樣的抗拉強度的比值表示。的金剛石四棱錐作壓頭，采用單位面積所承受的試驗力計算而得的硬度。 6 愛學習論壇 : 二、說明下列力學性能指標的意義 （ 1） ζ （ 2） ζ （ 3） η （ 4） η （ 5） ζｂｃ ——材料的抗壓強度 ——材料的抗彎強度 ｂｂｓ ——材料的扭轉屈服點 ——材料的抗扭強度 ——材料的抗拉強度 ｂｂｎ （ 6） NSR——材料的缺口敏感度 （ 7） HBS——壓頭為淬火鋼球的材料的布氏硬度 （ 8） HBW——壓頭為硬質合金球的材料的布氏硬度 （ 9） HRA——材料的洛氏硬度 （１０） HRB——材料的洛氏硬度 （１１） HRC——材料的洛氏硬度 （１２） HV——材料的維氏硬度 （１３） HK——材料的努氏硬度 （１４） HS——材料的肖氏硬度 （１５） HL——材料的里氏硬度 三、缺口沖擊韌性試驗能評定那些材料的低溫脆性 ?那些材料不能用此方法檢驗和評定？ 答案：缺口沖擊韌性試驗能評定的材料是低、中強度的體心立方金屬以及 Bb，Zn，這些材料的沖擊韌性對溫度是很敏感的。 7 愛學習論壇 : 缺口試樣的靜彎試驗則用來評定或比較結構鋼的缺口敏感度和裂紋敏感度。 試驗數(shù)據(jù)穩(wěn)定。 由于壓痕較大，不宜于某些表面不允許有較大壓痕的成品檢驗，也不宜于薄件試驗。它的優(yōu)點 是： 1)因有硬質、軟質兩種壓頭，故適于各種不同硬質材料的檢驗，不存在壓頭變形問題； 2)壓痕小，不傷工件，適用于成品檢驗 ； 3)操作迅速，立即得出數(shù)據(jù)，測試效率高。 4）、負荷大小可任意選擇。 （ 1）滲碳層的硬度分布 HK或 顯微 HV （ 2）淬火鋼 HRC （ 3）灰鑄鐵 HB （ 4）鑒別鋼中的隱晶馬氏體和殘余奧氏體 顯微