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工程材料力學(xué)性能課后答案-閱讀頁(yè)

2024-11-15 10:28本頁(yè)面
  

【正文】 應(yīng)力腐蝕引起的斷裂可以是穿晶斷裂,也可以是晶間斷裂。 四 、如何識(shí)別氫脆與應(yīng)力腐蝕? 答案: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。 斷裂的主裂紋沒有分枝的悄況.這和應(yīng)力腐蝕的裂紋是截然不同的。 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。 疲勞缺口敏感度: 金屬材料在 交變載荷作用下的缺口敏感性用疲勞缺口敏感度 qf 來評(píng)定 qf=( Kf1)/(kt1) Kt 為理論應(yīng)力集中系數(shù), kf 為疲勞缺口系數(shù)。 疲勞門檻值 : △ Kth是疲勞裂紋不擴(kuò)展的△ K(應(yīng)力強(qiáng)度因子范圍) 臨界值,稱為疲勞裂紋擴(kuò)展門檻值。 。 滑移系多的面心立方金 屬,其疲勞條帶明顯 滑移系少或組織復(fù)雜的金屬,其疲勞條帶短窄而紊亂。 圖 (b),裂紋張開,在裂紋尖端沿最大切應(yīng)力方向產(chǎn)生滑移。由于塑性變形裂紋尖端的應(yīng)力集中減小,裂紋停止擴(kuò)展的過程稱為 “塑性鈍化 ”。 圖 (e),到壓縮應(yīng)力為最大值時(shí),裂紋完全閉合,裂紋尖端又由鈍便 銳。 金屬材料在恒定應(yīng)變范圍循環(huán)作用下,隨循環(huán)周次增加其應(yīng)力不斷增加,即為循環(huán)硬化。 金屬材料產(chǎn)生循環(huán)硬化與軟化取決于材料的初始狀態(tài)、結(jié)構(gòu)特性以及應(yīng)變幅和溫度等。 也可用應(yīng)變硬化 指數(shù) n 來判斷循環(huán)應(yīng)變對(duì)材料的影響, n1 軟化, n1 硬化。 循環(huán)硬化和軟化與位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)有關(guān) : 退火軟金屬中,位錯(cuò)產(chǎn)生交互作用,運(yùn)動(dòng)阻力增大而硬化。 柯芬關(guān)系。?? ?? 將以上兩公式兩邊分別取對(duì)數(shù), 在對(duì)數(shù)坐標(biāo)上, 上兩公式就變成了 兩條直線,cffbffpet NNE )2()2(222 39。 ????? ???????cffp N )2(2 39。兩條直線斜率不同,其交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的壽命稱為過渡壽命。選材時(shí),高周疲勞主要考慮強(qiáng) 度,低周疲勞考慮塑性。 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。如果過飽和的氫未能擴(kuò)散逸出,便聚集在某些缺陷處而形成氫分子。 氫化物致脆 :對(duì)于Ⅳ B 或Ⅴ B 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。 二、說明下列力學(xué)性能指標(biāo)的意義 Σ scc:材料不發(fā)生應(yīng)力腐蝕的臨界應(yīng)力。 da/dt:盈利腐蝕列紋擴(kuò)展速率。不要用淬硬鋼與軟鋼配對(duì);不要用軟金屬與軟金屬配對(duì)。 通過表面化學(xué)熱處理,如滲硫、硫氮共镕、磷化、軟氮化等熱處理工藝,使表面生成一化合物薄膜,或?yàn)榱蚧?,磷化物,含氮的化合物,使摩擦系?shù)減小,起到減磨作用也減小粘著磨損。 四、在什么條件下發(fā)生微動(dòng)磨損 ?如何減少微動(dòng)磨損 ? 答案:微動(dòng)磨損通常發(fā)生在一對(duì)緊配合的零件,在載荷和一定的振動(dòng)頻率作用下,較長(zhǎng)時(shí)間后會(huì)產(chǎn)生松動(dòng),這種松動(dòng)只是微米級(jí)的相對(duì)滑動(dòng) ,而微小的相對(duì)滑動(dòng)導(dǎo)致了接觸金屬間的粘著,隨后是粘看點(diǎn)的剪切,粘著物脫落。滾壓、噴九和表面化學(xué)熱處理都可因?yàn)楸韺赢a(chǎn)生壓應(yīng)力,能有效地減少微動(dòng)磨損。 氫致延滯斷裂。 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。 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。 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。 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。 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。如此重復(fù),形成磨損過程。 接觸壓力 減小滑動(dòng)速度和接觸壓力能有效降低粘著磨損。 影響接觸疲勞壽命的因素? 內(nèi)因 脆性非金屬夾雜物對(duì)疲勞強(qiáng)度有害 適量的塑性非金屬夾雜物(硫化物)能提高接觸疲勞強(qiáng)度 塑性硫化物隨基體一起塑性變形,當(dāng)硫化物把脆性?shī)A雜物包住形成共生夾雜物時(shí),可以降低脆性?shī)A雜物的不良影響。 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。 馬氏體和殘余奧氏體的級(jí)別 殘余奧氏體越多,馬氏體針越粗大,越容易產(chǎn)生微裂紋,疲勞強(qiáng)度低。 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。 滲碳件心部硬度太低,表層硬度梯度過大,易在過渡區(qū)內(nèi)形成裂紋而產(chǎn)生深層剝落。 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。 第八章 蠕變:在長(zhǎng)時(shí)間的恒溫、恒載荷作用下緩慢地產(chǎn)生塑性變形的現(xiàn)象。 蠕變極限:在高溫長(zhǎng)時(shí)間載荷作用下不致產(chǎn)生 過量塑性變形 的抗力指標(biāo)。 持久強(qiáng)度極限:在高溫長(zhǎng)時(shí)載荷作用下的斷裂強(qiáng)度 持久強(qiáng)度極限。 σ 6001X105=60MPa 表示溫度為 600℃ ,穩(wěn)定蠕變速率為 1X105%/h的蠕變極限為 60MPa。 σ 5001/105=100MPa,表示材料在 500℃ , 105h 后總的生產(chǎn)率位 1%的蠕變極限為 100MPa。 σ 7001X103=30MPa 表示溫度為 700℃ 、 1000h 的持續(xù)強(qiáng)度極限為 30MPa。 (一)合金化學(xué)成分的影響 耐熱鋼及合金的基體材料一般選用熔點(diǎn) 高 、自擴(kuò)散激活能 大 或?qū)渝e(cuò)能 低 的金屬及合金。 加入能形成彌散相的合金元素 彌散強(qiáng)化阻礙位錯(cuò)的滑移 加入增加晶界擴(kuò)散激活能的元素(硼、稀土等) 阻礙晶界滑動(dòng) 增大晶界裂紋面的表面能 二)冶煉工藝的影響 減少鋼中的夾雜物和某些缺陷 合金定向生長(zhǎng)(減少橫向晶界) (三)熱處理工藝的影響 對(duì)于珠光體耐熱鋼,一般用正火加回火。 對(duì)于奧氏體耐熱鋼,一般進(jìn)行固溶處理和時(shí)效 獲得適當(dāng)?shù)木Я6? 改善強(qiáng)化相的分布狀態(tài) (四)晶粒度的影響 當(dāng)使用溫度低于等強(qiáng)溫度時(shí),細(xì)晶鋼有較高的強(qiáng)度;當(dāng)使用溫度高于等強(qiáng)溫度時(shí),粗晶鋼有較高的蠕變極限和持久強(qiáng)度極限。 ( 高溫下金屬材料的韌脆變化有和特征?斷裂路徑變化有何變化? 結(jié)合等強(qiáng)溫度分析晶粒大小對(duì)金屬材料高溫力學(xué)性能的 影響。 韌脆變化: 高溫短時(shí)加載時(shí),金屬的塑性增加。 斷裂路徑變化 : 常溫下的穿晶斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)檠鼐嗔选? 等強(qiáng)溫度( TE):晶粒強(qiáng)度與晶界強(qiáng)度相等的溫度。 但晶粒太大會(huì)降低材料的塑性和韌度 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。 玻璃態(tài):溫度低于玻璃化溫度時(shí),聚合物所處于的狀態(tài)即為玻璃態(tài)。其應(yīng)力應(yīng)變曲線只有彈性變形階段,且伸長(zhǎng)很小、斷口與與拉力方向垂直。為普彈性變形。(普彈變形、受迫高彈變形、沿外力再取向) 二、高彈態(tài)下的變形 溫度處于 tgtf 間時(shí),聚合物處于高彈態(tài)。 其力學(xué)性能特點(diǎn)是具有高彈性。 在外力去除時(shí),接點(diǎn)及扭結(jié)的趨勢(shì)使得聚合物鏈又回復(fù)到卷曲狀態(tài),宏觀變形消失。 三、粘流態(tài)下的變形 溫度高于 tf時(shí),聚合物分子鏈在外力作用下可進(jìn)行整體相對(duì)滑動(dòng),呈粘性滑動(dòng),導(dǎo)致不可逆永久變形。 第十章 熱震斷裂:陶瓷材料承受溫度驟變產(chǎn)生瞬時(shí)斷裂,稱之為熱震斷裂。 簡(jiǎn)述 陶瓷材料的增韌 措施。 晶粒形狀也影響陶瓷的韌性。 在外力作用下,陶瓷從亞穩(wěn)定相轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定相,消耗一部分外加能量,使材料增韌。 當(dāng)主裂紋擴(kuò)展遇到微裂紋時(shí),發(fā)生分叉轉(zhuǎn)變擴(kuò)展方向,增加擴(kuò)展過程的表面能;同時(shí),主裂紋尖端應(yīng)力集中被松弛,致使擴(kuò)展速度減慢。 陶瓷材料的耐磨性與材料種類和性能、摩擦條件、環(huán)境,以及陶瓷材料自身的性能和表面狀態(tài)等因素有關(guān)。 陶瓷材料與陶瓷材料的配對(duì)的摩擦副,其粘著傾向很?。唤饘倥c陶瓷的摩擦副比金屬配對(duì)的摩擦副粘著作用也小。 陶瓷材料對(duì)環(huán)境介質(zhì)和氣氛極為敏感,在特定條件下可能會(huì)形成摩擦化學(xué)磨
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