【正文】 驗(yàn)法，根據(jù)重錘回跳高度表 征 的金屬硬度。 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。 缺口試樣軸向拉伸試驗(yàn)：缺口截面上出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，應(yīng)力分布不均，應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化，產(chǎn)生兩向或三向拉應(yīng)力狀態(tài)，致使材料的應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)降低，脆性增大。 五 、試說(shuō)明布氏硬度、洛氏硬度與維氏硬度的實(shí)驗(yàn)原理，并比較布氏、洛氏與維氏硬度試驗(yàn)方法的優(yōu)缺點(diǎn)。 的金剛石四棱錐作壓頭， 計(jì)算 單位 表 面積所承受的試驗(yàn)力。 洛氏 硬度 優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)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)。 六、 今有如下零件和材料需要測(cè)定硬度，試說(shuō)明選擇何種硬度實(shí)驗(yàn)方法為宜。 缺口試樣的靜彎試驗(yàn)則用來(lái)評(píng)定或比較結(jié)構(gòu)鋼的缺口敏感度和裂紋敏感度。 P57/P67 ： 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 kt 時(shí)，會(huì)由韌性狀態(tài)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)，沖擊吸收功 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。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。（新書 P61，舊書 P71） 或 :結(jié)晶區(qū)占整個(gè)斷口面積 50%時(shí) 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 。 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。 低溫脆性是材料屈服強(qiáng)度隨 溫度降低而急劇增加，而解理斷裂強(qiáng)度隨溫度變化很小的結(jié)果。 五、 試從宏觀上和微觀上解釋為什么有些材料有明顯的韌脆轉(zhuǎn)變溫度，而另外一些材料則沒(méi)有？ 宏觀上，體心立方中、低強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼隨溫度的降低沖 擊功急劇下降，具有明顯的韌脆轉(zhuǎn)變溫度。而面心立方金屬因位錯(cuò)寬度比較大，對(duì)溫度不敏感，故一般不顯示低溫脆性。 （ ? 型）裂紋： 拉應(yīng)力垂直作用于裂紋擴(kuò)展面，裂紋沿作用力方向張開，沿裂紋面擴(kuò)展的裂紋。【 P68】 ： 塑性區(qū)的尺寸較裂紋尺寸及凈截面尺寸小一個(gè)數(shù)量級(jí)以上 的屈服 ，這就稱為小范圍屈服。新 P71：舊８３ GI： I型裂紋擴(kuò)展單位面積時(shí)系統(tǒng)釋放勢(shì)能的數(shù)值。 它們都是 ? 型裂紋的材料裂紋韌性指標(biāo)，但 CK 值與試樣厚度有關(guān)。 m 三 、 試述低應(yīng)力脆斷的原因及防止方法。這說(shuō)明經(jīng)典的強(qiáng)度理論單純用應(yīng)力大小來(lái)判斷受載的裂紋體是否破壞是不正確的。 在裂紋尖端區(qū)域各點(diǎn)的應(yīng)力分量除了決定于位置外，尚與強(qiáng)度因子 ?K 有關(guān)，對(duì)于某一確定的點(diǎn)，其應(yīng)力分量由 ?K 確定， ?K 越大，則應(yīng)力場(chǎng)各點(diǎn)應(yīng)力分量也越大，這樣 ?K 就可以表示應(yīng)力場(chǎng)的強(qiáng)弱程度，稱 ?K 為應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子。 答： K判據(jù)解決了經(jīng)典的強(qiáng)度理論不能解決存在宏觀裂紋為什么會(huì)產(chǎn)生低應(yīng)力脆斷的原因。 影響塑性區(qū)大小的因素有 ：裂紋在厚板中所處的位置，板中心處于平面應(yīng)變狀態(tài)，塑性區(qū)較?。话灞砻嫣幱谄矫鎽?yīng)力狀態(tài)，塑性區(qū)較大。 最簡(jiǎn)單而適用的修正方法是在計(jì)算 KI時(shí)采用 “ 有效裂紋尺寸 ” ，即以虛擬有效裂紋代替實(shí)際裂紋，然后用線彈性理論所得的公式進(jìn)行計(jì)算。但是當(dāng)塑性區(qū)較大時(shí)，即屬于大范圍屈服或整體屈服時(shí)，這個(gè)結(jié)果是不適用的。 P96 2/122I mM P a168)( )/( ??? ?????saK ???? 1 2sI0 ??????????? ?? KR塑性區(qū)寬度：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。 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 ：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。 Kf=(σ 1)/(σ 1N) P102,103/p117 由實(shí)驗(yàn)測(cè)定，測(cè)出不同過(guò)載應(yīng)力水平和相應(yīng)的開始降低疲勞壽命的應(yīng)力循環(huán)周次，得到不同試驗(yàn)點(diǎn)，連接各點(diǎn)便得到過(guò)載損傷界。 （ 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 疲勞斷裂的重要特征證據(jù)。 （ 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。 過(guò)載峰的影響：偶然過(guò)載進(jìn)入過(guò)載損傷區(qū)內(nèi)，使材料受到損傷并降低疲勞壽命。當(dāng)鋼的淬火組織中存在一定量的殘余奧氏體和貝氏體等韌性組織時(shí)，可以提高鋼的 thK? ，降低 dadN 。疲勞條帶是疲勞斷口最典型的微觀特征。這兩方面的作用都能提高疲勞強(qiáng)度。 （ 2） 表面熱處理及化學(xué)熱處理 他們除能使機(jī)件獲得表硬心韌的綜合力學(xué)性能外，還可以利用表面組織相變及組織應(yīng)力、熱應(yīng)力變化，使機(jī)件表面層獲得高強(qiáng)度和 殘余壓應(yīng)力，更有效地提高機(jī)件疲勞強(qiáng)度和疲勞壽命。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。 腐蝕疲勞：材料或零件在交變應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)的共同作用下造成的失效。 三、 如何識(shí)別氫脆與應(yīng)力腐蝕？ 答：氫脆和應(yīng)力腐蝕相比，其特點(diǎn)表現(xiàn)在： 實(shí)驗(yàn)室中識(shí)別氫脆與應(yīng)力腐蝕的一種辦法是，當(dāng)施加一小的陽(yáng) 極電流，如使開裂加速，則為應(yīng)力腐蝕；而當(dāng)施加一小的陰極電流，使開裂加速者則為氫脆。 大多數(shù)的氫脆斷裂 (氫化物的氫脆除外 )，都表現(xiàn)出對(duì)溫度和形變速率有強(qiáng)烈的依賴關(guān)系。 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)。 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)塞積處聚集， 不能 產(chǎn)生應(yīng)力集中， 不會(huì) 導(dǎo)致微裂紋。 只有在特定的合金成分與特定的介質(zhì)相組合時(shí)才會(huì)造成應(yīng)力腐蝕。 應(yīng)力腐蝕的主裂紋擴(kuò)展時(shí)常有分枝。 第七章 金屬的磨損與耐磨性 一、 名詞解釋 ：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。 金屬間互溶程度越小，晶體結(jié)構(gòu)不同，原子尺寸差別較大，形成化合物傾向較大的金屬，構(gòu)成摩擦副時(shí)粘著磨損就較輕微。 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。 料表面狀態(tài) ： 進(jìn)行滲硫、磷化、碳氮共滲等在表面形成一層化合物或非金屬層，即避免摩擦副直接接觸又減小摩擦因素。在大氣環(huán)境下這些脫落物被氧化成氧化物磨屑，由于兩摩擦表面的緊密配合，磨屑不易排出，這些磨屑起著磨料的作用，加速了微動(dòng)磨損的過(guò)程。 處理組織狀態(tài) ： 接觸疲勞強(qiáng)度主要取決于材料的抗剪切強(qiáng)度，并有一定的韌性相配合。 在一定硬度范圍內(nèi)，接觸疲勞強(qiáng)度隨硬度的升高而增加，但并不保持正比線性關(guān)系。 外因 減少加工缺陷，降低表面粗糙度，提高接觸精度，可以有效增加接觸疲勞壽命。 ：在高溫長(zhǎng) 時(shí)間載荷作用下不致產(chǎn)生過(guò)量塑性變形的抗力指標(biāo)。材料在高溫下不僅強(qiáng)度降低，而且塑性也降低。 三 、提高材料的蠕變抗力有哪些途徑 ? 答案：加入的合金元素阻止刃位錯(cuò)的攀移，以及阻止空位的形成與運(yùn)動(dòng)從 而阻止其擴(kuò)散。 彌散相能強(qiáng)烈阻礙位錯(cuò)的滑移與攀移 ， 在基體金屬中加入（高熔點(diǎn)、半徑差距大）的鉻、鉬、鎢、鈮等元素形成固溶體固溶強(qiáng)化 ， 降低層錯(cuò)能，易形成擴(kuò)展 位錯(cuò)。 正火溫度較高，促使碳化物較充分而均勻地溶入奧氏體 ， 回火溫度應(yīng)高于使用溫度 100~150℃以上，以提高其在使用溫度下的組織穩(wěn)定性。 晶粒度要均勻，否則在大小晶粒交界處易產(chǎn)生應(yīng)力集中而形成裂紋。 常溫下的穿晶斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)檠鼐嗔选? 但晶粒太大會(huì)降低材料的塑性和韌度 。 (t)下和實(shí)驗(yàn)時(shí)間 (τ )內(nèi)，是試樣產(chǎn)生的蠕變總伸長(zhǎng)率 (δ )不超過(guò)規(guī)定的最大值 σtδ/τ。 ，規(guī)定蠕變速率的蠕變極限是由如何實(shí)驗(yàn)方法確定的？ 一般要經(jīng)過(guò)哪些步驟？ 1）測(cè)定方法：在同一溫度、不同應(yīng)力下進(jìn)行蠕變?cè)囼?yàn)，測(cè)出不少于 4條的蠕變曲線，求出蠕變曲線第二階段直線部分的斜率，即穩(wěn)態(tài)蠕變速率 2）再繪制蠕變速率與外加應(yīng)力之間曲線，結(jié)果同一溫度下，蠕變速率與外加應(yīng)力之間存在下列經(jīng)驗(yàn)公式， nA???? 3）利用線性回歸法求出 A和 n值后，再用內(nèi)插和外推法，即可求出規(guī)定蠕變速率下的外加應(yīng)力，即蠕變極限 .