一．名詞解釋
1，e,彈性模量，表徵材料對彈性變形的抗力，
2，δs：呈現屈服現象的金屬拉伸時，試樣在外力不增加仍能繼續伸長的應力，表徵材料對微量塑性變形的抗力。
3，σbb：是灰鑄鐵的重要力學效能指標，是灰鑄鐵試樣彎曲至斷裂前達到的最大彎曲裡
（按彈性彎曲應力公式計算的最大彎曲應力）
4δ：延伸率，反應材料均勻變形的能力。
5，韌性：指金屬材料斷裂前吸收塑性變形功和斷裂功的能力（或指材料抵抗裂紋擴充套件能力）
6低溫脆性:某些金屬及中低強度鋼，在實驗的溫度低於某一溫度tk時，會由韌性狀態變為脆性狀態，衝擊吸收功明顯下降，斷裂機理由微孔集聚型變為穿晶解理型，斷口特徵由纖維狀態變為結晶狀，這就是低溫脆性
7 kic：斷裂韌度，為平面應變的斷裂韌度，表示在平面應變條件下材料抵抗裂變失穩擴充套件的能力
8 彈性比功（彈性比能）：表示單位體積金屬材料吸收變形功的能力
9σ-1：疲勞極限，表明試樣經無限次應力迴圈也不發生疲勞斷裂所對應的能力
10迴圈韌性(消振性)：表示材料吸收不可逆變形功的能力（塑性載入）
11ψ：斷面收縮率，縮經處橫截面積的最大縮減量與原始橫截面積的百分比，
12ak：衝擊功、，衝擊試樣消耗的總能量或試樣斷裂過程中吸收的總能量
13蠕變：材料在長時間的恆溫應力作用下，（即使應力低於屈服強度）也會緩慢地產生塑性變形的現象。
14σtて：在規定溫度（t）下，達到規定的持續時間（て）而不發生斷裂的最大應力。
15：氫致延滯斷裂：由於氫的作用而產生的延滯斷裂現象。
17.δ0.2：屈服強度
18.△kth：疲勞裂紋擴充套件門檻值，表徵阻止裂紋開始擴充套件的能力
19δbc：抗拉強度，式樣壓至破壞過程中的最大應力。
20.包申效應：金屬材料經過預載入產生少量塑變，解除安裝後再同向載入，規定殘餘伸長應力增加，反向載入，規定殘餘應力減低的現象，稱為包申效應。
21．nsr：缺口敏感度，缺口試樣的抗拉強度δbn與等截面尺寸光滑試樣的抗拉強度δb之比。
22.力學行為：材料在外加載荷，環境條件及綜合作用下所表現出的行為特徵。
23.強度
24：應力腐蝕：金屬在拉應力和特定化學介質共同作用下，進過一段時間後所產生的應力脆斷現象。
25．滯彈性：（彈性後效）在彈性範圍內快速載入或解除安裝後，隨時間延長而產生附加彈性應變的現象。
二、填空題
17、斷裂可以分為（裂紋形成）與（擴充套件）兩個階段。靜拉伸斷裂巨集觀斷口分為（纖維區）、（放射區）、（剪下唇）三個區域。該斷口微觀特徵：
（纖維狀）對於脆性穿晶斷裂斷口主要特徵：（放射狀）和（結晶狀）
18、典型疲勞斷裂的巨集觀斷口分為三個區（疲勞源）（疲勞區）（瞬間區）疲勞斷口巨集觀特徵（貝紋線、海灘花樣）、微觀特徵（疲勞條帶）
19、應力腐蝕微觀斷口可以看到呈（枯樹枝狀）的微觀裂紋，呈（泥狀花樣）的腐蝕產物和（腐蝕抗）
20 微孔聚集型斷裂的微觀特徵（韌窩），解理斷裂的微觀特徵主要有（解理台階）和（河流花樣），沿晶斷裂的微觀特徵 (冰糖狀) 斷口和 (晶粒狀)斷口。
21 應力狀態系數值越大，表示應力狀態越（軟），材料越容易產生（塑性）變形和（韌性）斷裂。為測量脆性材料的塑性，常選用應力狀態系數值（較大）的試驗方法。
22 在扭轉實驗中，塑性材料的斷裂面與式樣軸線（垂直），脆性材料的斷裂面與式樣軸線（成45°角）。
23 接觸疲勞和應力水平，疲勞可分為（高周疲勞）和（低周疲勞），疲勞斷裂的典型巨集觀特徵是（貝紋線），微觀特徵是（疲勞條帶）。
24 在缺口式樣衝擊試驗中，缺口式樣的厚度越大式樣的衝擊韌性越（小）韌脆轉變溫度越（高）。
三問答題
1.溫度對塑形、強度的影響（趁熱打鐵的科學道理）：1）當溫度公升高，沒有相變發生時，材料結構不發生改變，因此派納力不會變化，一方面溫度公升高，原子運動能力增加，熱運動加劇，另一方面若溫度高於再結晶溫度，會發生軟化，顯示不出加工硬化。
因此，材料的塑形就會公升高，強度降低。2）當溫度公升高，有相變發生時，材料結構發生了改變，派納力改變，與此同時，α+fe3c→δ，使間隔半徑增大，原子間作用力減弱，且第二相強化消失，使材料強度降低，塑形公升高。
2.低碳鋼強化機理：1)低碳鋼適溫下相組成物為α+fe3c，淬火後變為m，而m為過飽和固溶體，c原子溶入m間隙中心，會產生畸變偶極應力場，與位錯產生互動作用，從而產生固溶強化效應。
2)低碳m壓結構為位錯，因此會產生位錯塞積現象，從而產生強化效應，低碳m又叫板條m，板條之間晶界相互作用，也會產生強化作用。3)由於ms點在260℃左右，會發生自回火現象，提高鋼的強度和塑形，保持優良的綜合力學效能。
4 有一彈簧產生塑性變形導致其不能正常工作，試分析是什麼力學效能不足導致及改變措施？
答：產生塑性變形，表面彈簧對塑性變形的抗力不足，即彈性極限過低所致。
措施：（1）採用含碳量較高的彈簧鋼，並加入si mn cr v 等元素以強化鐵素體機體和提高鋼的淬透性；（2）採用淬火加中溫回火獲得回火託氏體。（3）採用冷變形強化加工硬化。
5 板材巨集觀斷口的主要特徵是什麼？如何根據斷口特徵尋找斷裂源？
答：脆性斷裂斷裂面與正應力垂直，斷口平齊而光亮，呈放射狀或結晶狀。
判斷方法：斷口為人字花樣人字花樣的放射方向與裂紋擴充套件方向平行，但其尖端指向裂紋源。
6何謂低溫脆性？產生低溫脆性的原因是什麼？
答：材料衝擊韌度值隨溫度的降低而減小，當溫度降到某一溫度範圍時，衝擊韌度急劇下降，材料由韌性狀態轉為脆性狀態，衝擊吸收功明顯下降，斷裂機理由微孔聚集型變為穿晶解理型，斷口特徵由纖維狀變為結晶狀，這就是低溫脆性。產生原因是;低溫脆性是材料屈服強度隨溫度下降急劇增加的結果，對於體心立方金屬是派納力起主要作用。
屈服點的變化隨溫度下降而公升高，但材料的解理斷裂強度卻隨溫度變化很小。體心立方金屬低溫脆性還與形變方式，屈服現象有關。
7 粘著磨損產生的條件是什麼？如何預防粘著磨損的產生？
答：條件：滑動摩擦，相對滑動速度較小；缺乏潤滑油，表面沒有氧化膜；單位法向載荷很大，接觸應力超過實際接觸點處的屈服強度而產生的一種磨損。
措施：（1）合理選擇摩擦副材料，盡量選擇互溶性少，粘著傾向少的材料配對。改善表面潤滑條件等。
（2）可採用表面滲碳、滲磷、滲氮等表面處理工藝。（3）控制摩擦滑動速度和接觸壓應力，可使粘著磨損大為減輕。（4）改善表面潤滑條件等。
8 疲勞裂紋通常發生在那些位置？分別說明其原因？為什麼發動機曲軸軸勁通過表面淬火可以提高其疲勞強度？
答：（1）表面滑移帶開裂，式樣薄弱地區產生駐留滑移帶，隨著載入迴圈次數的增加，迴圈滑移帶不斷加寬，至一定程度時，由於位錯的塞積和交割作用，便在駐留滑移帶處形成微裂紋。（2）第二相夾雜物或其介面開裂。
微孔通過第二相質點成核長大，導致位錯所受排斥力大大下降，迅速推向微孔為錯緣啟用不斷推出新位錯，最後微孔連線形成微裂紋。（3）晶界或亞晶界開裂；多晶體材料由於晶界有在和相鄰晶粒不同的取向性，位錯在某一晶粒內運動時受晶界阻礙，在晶界處發生位錯塞積和應力集中。應力不斷迴圈下，應力峰越來越高，超過晶界強度時就在晶界處產生裂紋。
表面淬火處了能使機件獲得表硬心韌的綜合力學效能，還可以利用表面組織相變及組織應力、熱應力變化，使機件表面獲得高強度和殘餘應力，更有效的提高疲勞強度和疲勞壽命。
9 細化晶粒可以提高材料屈服強度，而且塑性也提高，其原因？
答：（1）晶粒尺寸減小，使晶界增多，而且晶界是位錯運動的阻礙，因此，將導致位錯塞積，屈服強度提高；（2）晶界面積增多，分布於晶界附近的雜質濃度降低，晶界強度提高，晶界不易開裂。（3）一定體積金屬內部晶粒數目越多，晶粒之間位相差減小，塑性變形可以被更多的晶粒分擔，所以塑性也會提高。
10 為什麼焊接船隻比鉚接船易發生脆性破壞？
答：（1）焊接熱影響區晶粒粗大；（2）存在成分偏析；（3）在晶界有夾雜物和第二相析出，導致其塑性和韌性降低。而鉚接金屬不存在組織和效能明顯變化。
11.與拉伸試驗相比彎曲試驗有何特點？
①彎曲試驗試樣變形簡單，操作方便，同時，彎曲試樣不存在拉伸試驗時的試樣偏斜對試驗結果的影響，並可用試樣彎曲的撓度顯示材料的塑性。
②彎曲試樣表面應力最大，可較靈敏地反映材料表面缺陷。
③對於脆性難加工材料，可用彎曲代替拉伸。
12.與拉伸實驗相比，扭轉實驗有何特點？
①扭轉的應力狀態軟性係數α=0.8，比拉伸時α大，易於顯示金屬塑性行為。
②扭轉時，塑性均勻，無縮頸現象，能實現大塑性變形量下的試驗。
③能敏感反映金屬缺陷及表面硬化層效能。
④扭轉試驗中最大正應力與最大切應力大體相同。是測定材料強度最可靠的方法，還可區分金屬斷裂是正斷還是切斷。
13.同一種材料拉伸與扭轉試驗哪種試驗測得的韌脆轉變t較高？
答：拉伸； ① 扭轉的應力狀態係數比拉伸大，可測脆性或低塑性材料強度、塑性、扭轉。②扭轉的最大正應力與最大切應力在數值上大體相同。（參考12題）
14.試樣表面存在缺口對其強度和塑性有何影響？原因？
①對於脆性材料，強度和塑性均降低，缺口引起應力集中，使缺口處應力由單向應力狀態改變為兩向或三向應力狀態，使應力狀態軟性係數α<0.5，金屬難以產生塑性變形；缺口試樣拉伸時，往往直接由彈性過度到斷裂，因此，抗拉強度必然比光滑試驗低。
②對於塑性材料，強度增高，塑性降低，缺口處有在三向應力狀態，並產生應力集中，屈服應力比單向拉伸高，產生「缺口強化」；缺口約束塑變，因此塑性降低，增加變脆傾向。
15.為了保證布氏硬度測量的有效性，在試驗引數選擇上應注意什麼？
答：①在選配壓頭球直徑d及試驗力f時，應使壓痕壓入角ψ保持不變，保證得到幾何相似的壓痕，應使f1/d1=f2/d2=……=f/d=常數 ②壓痕直徑d應控制在（0.24~0.
6）d之間 ③壓痕深度h小於試驗厚度1/8 ④試驗力保持時間10~15s，允許誤差±2s。
16.說明過載對在交變載荷作用下的零件的使用壽命及疲勞極限都有哪些影響？為什麼？
答：①過載進入過載損傷區內，將使材料受到損傷，並降低疲勞壽命或疲勞極限，根據「非擴充套件裂紋」理論，當過載運轉到一定迴圈周次後，並降低疲勞壽命或疲勞極限。沒尺寸超過疲勞極限下「非擴充套件裂紋」，則裂紋在以後的疲勞極限下運轉將繼續擴充套件，因此造成損傷。
②過載適當，會延長疲勞壽命。適當過載會使裂紋擴充套件減慢或停滯一段時間，發生裂紋擴充套件過載停滯現象，從而延長疲勞壽命。
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實驗報告 實驗名稱 金屬材料力學效能測試與分析綜合實驗 學生姓名學號 09060 班級指導教師 評閱教師 成績2012年12月 一 實驗目的 訓練學生在金屬熱處理工藝 金相試樣製備 微觀組織分析 力學效能測試等方面的基本方法和技能。並通過此訓練培養和提高學生的綜合應用及分析問題和解決問題的能力，提公...