2022年2022年力学性能 .pdf

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1、第一章比例极限是应力与应变成正比关系的最大应力，即在应力应变曲线上开始偏离直线时的应力。弹性极限是定义材料有弹性变形过渡到塑性变形的应力。抗拉强度是试件拉断以前的最高载荷除以试件原始横断面积。断裂强度是试件断裂时的载荷除以端口处的横断面积。伸长率是试件断裂后试件标距度的伸长值。断面收缩率是断裂后试件工作部分截面积的相对收缩值。图解法确定见书P5 布氏硬度：用一规定的载荷，把规定直径的淬火钢球。硬质合金球压入金属表层，保持一定规定时间，测定球冠形压痕的面积。缺点：布氏硬度打太硬的材料不实用，HBW 在 650 以内，再硬不行。优点：布氏硬度压痕较大，具有代表性，测得稳定，而且与强度之间有稳定的换

2、算关系。洛氏硬度：初载Po和主载 P1，组合成总载P把金刚石压头或钢球压头压入金属表层，卸去主载P1，在初载条件下测得主载P1 的压入深度，计算硬度值。优点：洛氏硬度压痕小，不损坏工件，操作简便适合于批量检验。缺点：洛氏硬度易于引起操作误差，压痕小，试验值较分散。维氏硬度：在载荷P 作用下，试样表面上压出一个四方锥形的压痕，测量压痕对角线长度d，借以计算压痕表面积F，以 P/F 的数值表示试样的硬度值。优点：维氏硬度从软到硬不受限制，d 测量在显微镜下进行，比较精确。缺点：维氏硬度不适合批量检验。第二章1. 金属变形：金属发生形状或尺寸的改变。2. 塑性变形、弹性变形：金属的变形分为塑性变形和

3、弹性变形，能够恢复的变形叫做弹性变形，不能够恢复的变形叫做塑性变形。3. 弹性模数：弹性变形时应力和应变的比值，或比例常数。4. 影响弹性模数的因素：金属的本质、点阵间距、晶格类型的影响式中k、m为材料常数，他们与金属的额本质有关；r 为点阵常数亦取决于金属本质，金属又决定于自身的晶构类型。：弹性模数与周期表的关系同一周期，金属原子序数增加，弹性模数增加。同一族，金属原子序数增加，弹性模数E减小。：合金元素的影响：组织的影响：冷变形的影响：温度及载荷速度的影响5. 包申格效应：试件预加载产生微量的塑性变形，然后再同向加载升高，反向加载下降，我们把这种现象6. 影响屈服强度的因素：金属的本性对屈

4、服强度的影响晶粒大小的影响固溶强化第二相的影响形变强化温度及变形速度7. 影响形变强化的因素金属本性及晶格类型的影响 晶粒大小的影响 合金化 温度第三章1. 解理断裂：裂纹沿解理面形核，扩散而导致的脆性断裂。2. 金属的沿晶断裂：多晶体中裂纹沿晶界形核，扩展所导致的脆性断裂。3. 沿晶断的本质：沿晶断裂多为晶界被弱化造成的断裂。这些弱化晶界的原因有，相变时产生的领先相沿晶界分布。领先相可以是脆性的碳化物，也可以是很软的铁素体。再有结晶时或回火时低熔点合金向晶界富集。沿晶断裂的裂纹多是在集中应力的作用在弱相处形成，可以以脆断形式形成，也可以是以韧断形式形成。由于晶内与晶界强度差异，很容易在晶界处

5、造成应力集中，所以裂纹通常沿这个应力集中和薄弱的晶界扩展。当裂纹汇集到一起时便造成断裂。4. 解释奥氏体不锈钢敏化处理会导致沿晶断裂钢中的碳与铬结合，经过敏化处理其在晶界析出，形成的碳化物使晶界出现贫铬，造成奥氏体不锈钢的晶界腐蚀敏感性，使晶界强度低于晶内强度导致沿晶断裂。第四章名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 4 页 - - - - - - - - - 断裂韧性：就是断裂力学认为能反映材料抵抗裂纹失稳扩张能力的性能指标。裂纹的三种扩展方式：张开型；滑开型；

6、撕开型。断裂韧性与材料内部组织的关系：影响断裂韧性的组织因素主要是晶粒尺寸、杂质及第二相的含量与分布，组织组成物的种类与形态等。1. 晶粒尺寸对KIc 的影响晶粒越细，屈服强度越高2. 杂质及第二相对KIc 的影响由于脆性相的存在，均降低KIc 值3. 组织组成物类型对KIc 的影响第五章、冷脆：钢在低温冲击时其冲击功极低，这种现象称为钢的冷脆。冲击试验的应用？（1） 评定原材料的冶金质量及热加工后的产品质量（2） 评定材料在不同温度下的脆性转化趋势（3） 确定应变时效的敏感性（4） 作为材料承受大能量冲击时的抗力指标或作为评定某些构件寿命与可靠性的结构性能指标蓝脆：当钢铁材料试验温度升高到2

7、00-400 度时， Ak 值开始下降的温度升高，但都在500-600 度范围内下降至最低点，然后随温度升高，Ak值又开始重新增加，这种Ak 值下降的现象称为蓝脆。钢铁材料，尤其是低碳钢板经冷加工后长期处于室温或较高温度下工作，其塑性和韧性会明显降低，而屈服强度升高，这种现象称为应变时效。影响冷脆材料的因素？一、材料方面的因素1. 金属的晶体结构和强度等级的影响2. 合金元素及杂质的影响3. 晶粒尺寸的影响第六章金属的疲劳：机件在这种变动载荷下，经过较长时间工作而发生断裂的现象变动载荷 : 指载荷的大小，方向，波形，频率和应力幅随时间发生周期性变化的一类载荷疲劳极限：当应力低于某值时，应力交变

8、到无数次也不会发生疲劳断裂，此应力称为材料的疲劳极限影响疲劳抗力的因素：内因材料本质： 1. 化学成分 2. 金相组织 3, 。纤维方向4. 内部缺陷低周疲劳：高应力低频率低寿命的疲劳，其交变应力接近或超过材料的屈服强度循环硬化：指金属材料在应变保持一定的情况下，形变抗力在循环过程中不断增高的现象循环软化：材料的形变抗力在循环过程中下降，即产生该应变所需的应力逐渐减小的现象第七章应力腐蚀：由拉伸应力和腐蚀介质外加敏感的材料组织联合作用而引起的漫长而滞后的低应力脆性断裂应力腐蚀三断裂要素：1） 只有在拉伸应力作用下才能引起应力腐蚀开裂2） 产生应力腐蚀的环境总是存在腐蚀介质，这种腐蚀介质一般都很

9、弱，如果没有拉应力的同时作用，材料在这种介质中腐蚀素的很慢3） 一般只有合金才产生应力腐蚀，纯金属不会长生这种现象保护膜破坏机理：当应力腐蚀敏感的材料置于腐蚀介质中，首先在金属的表面形成一层保护膜，它阻止了腐蚀进行，即所谓“钝化”。由于拉应力和保护膜增厚，膜与基体间作用力加大使局部地区的保护膜破裂，破裂处基体金属直接暴露在腐蚀介质中，该处的电极电位比保护膜完整的部分低，而形成微电池的阳极，产生阳极溶解。因为阳极小阴极大，所以溶解速度加快，腐蚀到一定程度又形成新的保护膜，新保护膜加厚与基体间作用力加大，变脆，在拉应力的作用下，又可能重新破坏，发生新的阳极溶解，这种保护膜反复形成和反复溶解的过程，

10、周而复始，就会使某些局部地区腐蚀加深，最后形成孔洞。而孔洞的存在又造成应力集中，更加速了孔洞表面附近的塑性变形和保护膜破裂。这种拉应力和腐蚀介质共同作用形成应力腐蚀裂纹，即保护膜破坏机理预防应力腐蚀断裂措施：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 4 页 - - - - - - - - - 1） 降低应力2） 改变介质条件3） 选用合适的合金材料4） 采用电化学保护内部氢脆：由于金属材料在冶炼、锻造焊接或电镀、酸洗过程中先吸收了过量的氢气而造成的环境氢脆：在应力和

11、氢气氛或其它含氢介质的联合作用下引起的一种脆性断裂氢脆的影响因素：1） 温度的影响2） 氢浓度的影响3） 置放时间的影响应力腐蚀断裂a 和 b 氢脆的关系：1） a 裂纹从表面开始。 b裂纹从内部开始。2） a 裂纹分叉，有较多的二次裂纹。 b裂纹几乎不分叉，有二次裂纹。3) a 裂纹源区有较多的腐蚀产物覆盖着。 b腐蚀产物较少。4） a 裂纹源可能有一个或多个，不一定在应力集中处萌生裂纹源。b 裂纹源可能是一个活多个，多在三向应力区萌生裂纹源。5） a 一般为沿晶断裂，也有穿晶解断裂。 b多数为沿晶断裂，也可能出现穿晶解理货准解理断裂。6） a 必须要有拉伸应力作用。 b内部轻脆不一定要有拉

12、应力作用。7） a 只在合金中发生，纯金属不发生应力腐蚀。 b合金和纯金属均可发生。8） a 一种合金只对少数特定化学介质敏感，浓度可以很低。 b只要在含氢的环境或在产生氢的情况下都能发生。9) a 无应力时，合金对腐蚀环境可能是惰性的。 b必须含有氢，强度越高，所需的含氢量越低。10）a 与材料的轧制方向无关。 b对轧制方向敏感。11）a 阴极保护能明显减缓应力腐蚀开裂。 b阴极保护反而促进高强刚的氢脆倾向。第八章磨损：由于零件之间相对摩擦的结果，引起摩擦表面有微小颗粒分离出来，使接触表面不断发生尺寸变化、重量损失的现象。粘着磨损：通过接触面局部发生粘着，在相对运动时粘着处又分开，使接触面上

13、有小颗粒被拉拽出来，这种过程反复进行多次而发生破坏的。粘着磨损影响因素：1） 材料特性的影响2） 接触压力与滑动速度的影响3） 摩擦偶件的表面光洁度，摩擦表面的温度，润滑状态也有一定的影响磨损机理分类：磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损、冲蚀磨损、腐蚀磨损、微动磨损磨粒磨损： 当摩擦偶件一方的硬度比另一方的硬度大得多时，或者在接触面之间存在着硬质粒子时，所产生的一种磨损。磨粒磨损影响因素：1） 材料硬度的影响2） 显微组织的影响3） 加工硬化的影响腐蚀磨损：由于外界环境引起金属表层的腐蚀产物剥落，与金属磨面之间的机械磨损相结合而出现的接触疲劳：滚动轴承、齿轮等一类机件的接触表面，在接触压应力的反复长

14、期作用后引起的一种表面疲劳剥落损坏的现象影响接触疲劳抗力的影响因素：1） 材料的冶金质量2） 表面光洁度与接触精度3） 热处理组织结构状态4） 使用情况第九章蠕变：金属在长时间的恒温，恒应力作用下，即使应力小于屈服强度，也会缓慢的产生塑性变形的现象。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 4 页 - - - - - - - - - 由于这种变形而最后导致材料的断裂称为蠕变断裂。蠕变极限：高温长期载荷作用下材料对塑性变形抗力的指标。持久强度：高温长期载荷作用下抵抗断

15、裂的能力。影响蠕变极限及持久强度的主要因素：1）合金化学成分的影响，在合金中添加能增加晶界扩散激活能的元素，则既能阻碍晶界的滑动，又增大晶界裂纹的表面能，因而对提高蠕变极限，特别是持久强度是很有效的。2）冶炼工艺的影响，采用定向凝固工艺使柱状晶沿受力方向生长，减少横向晶界，从而大大提高持久寿命。3）热处理工艺的影响，采用形变热处理改变晶界形状，并在晶界内造成多边化亚晶，使新生成的位错攀移困难，则可使合金进一步强化。4）晶粒的影响，当使用温度低于等强温度时，细晶粒钢有较高强度，当使用温度高于等强温度时，粗晶粒钢及合金有着较高的蠕变抗力与持久强度。应力松弛：在具有恒定总变形的零件中，随着时间的延长而自行减低应力的现象名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 4 页 - - - - - - - - -