材料工程基础

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1、第六章P165(1) 、(A number of)许多材料重要的机械性能，占主导地位的是 金属，这一章已经讨论过了。首先出现了应力和应变的概念。应力 是被标准化的将截面积考虑在内的作用的机械载荷或应力的度量。 定义了两种不同的参数工程应离和真实应力。应变代表应力产 生的变形量；工程应变和真实应变都会用到。( are used)(2) 、(Some of the mechanical)金属的一些力学特性能够由简单的 应力应变测试确定。有四个测试类型：拉伸、压缩、扭转、剪切。 拉伸是最常见的。受压的材料首先经历弹性或非永久的变形，在那 一点应力和应变是成比例的。比例常数对拉伸和压缩时是弹性模量 当

2、应力是剪切应力时是剪切模量。泊松比代表横向和纵向应变比值 的负值。(strains)2、拉仲性能(tensile properties)(The phenomenon of)屈服现象发生塑性或永久变形的开始，屈服 强度是通过根据应力应变曲线获得的应变抵消方法来决定，它表 明了开始塑性变形的应力。拉伸强度与通过试样所能维持的最大拉 伸应力相符，然而伸长率和面积收缩率的百分比是延展性的度量， 延展性是发生在断裂处的塑性变形量。弹性是材料在弹性变形中释 放能量的能力；弹性模量是屈服点以上工程应力-应变曲线一下区域 还有，静态韧性代表在材料断裂过程中被释放的能量，且当作在完全工程应力-应变曲线下的区域

3、。延展性材料比脆性材料韧性高。(than brittle ones.)3、硬度(hardness)(Hardness is a measure)硬度是局部塑性变形抗力的度量。在一些 著名的硬度测试技术中在材料表面划凹痕，且根据凹痕的大小或深 度来确定指数。对于许多金属，硬度和拉伸是相互成比例的。 第七章 p2011、滑移系(slip systems)(On a microscopic level)在显微镜可见的水平上，塑性变形与对应 于外部作用的剪切应力的位错运动相符，这个过程叫做滑移。滑移 发生在特定的晶面上，在这些晶面当中只在确定的方向上发生。一 个滑移系展示了一个滑移中滑移面与方向的结合

4、，可操作的滑移系 由材料的晶体结构决定。(of the material)2、单晶中的滑移(slip in single crystals)(The critical)临界分切应力是要求发展起位错运动的最小剪切应 力；单晶的屈服强度由临界分切应力的大小和相对作用方向的滑移 部分取向共同决定。( stress)3 多晶材料的塑性变形(For polycrystalline)对于多晶材料，滑移发生在沿与作用力最有利 取向的滑移系的每个晶粒；此外，在变形中，晶粒以这样一种方式 改变形状以至于维持晶面的一致性。(maintained)4、位错特点、细晶强化、固溶强化、应变强化(加工硬化)(Since

5、the ease with )由于位错运动的作用使材料能更加容易的产生塑性变形，故限定位错运动增大硬度和强度。根据这项原则，讨 论三种不同的加强机制。晶界是作为位错运动的阻碍；因此细化多 晶材料的晶粒使材料的硬度更强。固溶强化是由于杂质的原子和位 错之间晶格应变相互作用而产生。最终，当材料产生塑性变形，位 错密度增加，相互排斥的位错间应变区相互作用的程度也增加；随 着塑性变形的增加应变强化只是提高强度。( plastic deformation) 5、回复、再结晶、晶粒长大(The microstructural)塑性变形的金属试样的微观结构和机械性能 在允许发生回复、再结晶和晶粒长大的过程中

6、，通过正确的热处理 会恢复到未变形之前的状态。再回复过程中会有位错密度的减少和 位错外貌的变化。再结晶是新的一组无应变晶粒的组成；总之，材 料变的越来越软，延展性越好。通过晶界运行进行的晶粒长大是多 晶材料平均晶粒大小的增加。(boundary motion)第八章 p2431 韧性断裂(ductile fracture)(Fracture)断裂，对于拉仲载荷在相对低的温度下，由于延展性和 脆性情况会发生断裂。包括裂纹的形成和扩展。对延展性断裂，断 裂的表面的全部塑性会证明这一点。在拉伸中，高延展性金属将会 缩颈到一个不可避免的的断裂点；对于适度的延展性产生相匹配的 杯锥状断裂表面。对于延展性

7、裂纹是稳定的。而且绝大多数断裂是 非灾难性的，这种断裂总是优先的。(always preferred)2. 脆性断裂(brittle fracture)(For brittle fracture)对于脆性断裂，裂纹是不稳定的，而断裂表 面是相对较平的并垂直于作用拉仲载荷的方向。Chevron和脊状类 型是可能的，并且表明了断裂方向，在脆性多晶材料中会发现穿晶 和晶间断裂。( materials)3. 冲击断裂测试(impact fracture testing)(Qualitatively,)定性的说，材料的断裂形为用Charpy和Izod冲击测试技术来确定。以温度为基础依靠测试的冲击能，可能

8、会发 现材料是否会经历延展性到脆性转变而且温度在发生转变中变化。 低强度合金钢是这个行为的典型例子,而且对于结构应用应该在 超过转变变化范围内的温度下使用。此外,低强度面心立方晶体, 大多数密,排六方金属,还有高强度材料不经历从延展性到脆性 的转变过程。(transition)4. 循环应力疲劳(疲劳)S-N曲线(Fatigue is a )疲劳是随时间施加水平应力时一种灾难性失效的 常见类型,测试数据以应力对应于失效循环次数的对数绘制。对 许多金属和合金而言：随着循环次数的增加,失效应力持续减少, 疲劳强度和疲劳寿命是用于表示这些材料失效行为特征的参数。另一方面,对于其他的金属和合金而言,在

9、一些点处,随着循环 次数的增加,应力不再减小并且变得独立,这些材料的疲劳行为 用疲劳极限表示。(of fatigue limit)第九章 p302(Equilibrium)平衡相图是描述合金系中各相之间最稳定关系的一种简便方法。这个讨论是通过对单相系统不可确定的相图的考虑 而开始的。在这种形式的相图中可以找到固、液、气、相区。对 二元体来说，温度和组成是不稳定的，然而外部施加的压力却是 固定的。在有单相或两相存在的温度相对组成物的标绘图中详细 说明相区。对于一个给定组成和已知温度的合金，在平衡条件下 存在的相，他们的组成，还有相对含量都将会确定，在两相区内， 连接线和杠杆定律必须用来计算各自相

10、的组成和质量分数。( respectively)(Several different)对于金属要讨论一些不同种类的相图。匀晶相图是关于固相中完全溶解的图；铜-镍合金系展示了这一点。对 于匀晶系合金讨论的是平衡和非平衡冷却条件下显微结构的进展 以及对组织性能组织成分的依赖。(composition)(Considerable attention was)给予铁-碳系相当大的关注，特别是 技术工艺上最重要的Fe-Fe碳化合物相图，Fe-C合金和钢的微观结 构的进展依靠从组成物含C0.76%的面心立方晶体的奥氏体沿等温 线向体心立方晶体的铁素体和金属元素间的化合物渗碳体转 变的共析反应。共析组织Fe

11、-C合金的微观结构的产物是珠光体， 珠光体是由铁素体和渗碳体交替层组成的微观形成物，除了珠光 体外，含 C 量少于共析(亚共析)合金的微观结构是由先共析的 铁素体构成。另一方面，对于 C 含量超过共析组织即共析合金来 说，珠光体和先共析渗碳体构成了微观组成物。(of the eutectoid composition)325 页(Consider again the)仔细考虑Fe-Fe3C共析反应，他是钢结构合 金微观结构进展的基础，具有中间碳浓度的奥氏体能变成具有较 低碳含量的铁素体相和更高碳浓度的渗碳体，珠光体是这个转变 的微观结构产物之一，且珠光体的形成机制在先前被讨论过，在图 9.28

12、 中被说明。(Figure 9.28)(Temperature plays an)温度在影响奥氏体向珠光体转变的工程中 扮演重要角色，所以这表明了 FE-C 合金共析成分处珠光体转变对 温度的依赖性，他绘制出了在三个不同温度时，珠光体转变百分 数对时间对数的 S 状曲线，对于每个曲线数据是由100%奥氏体组 成的样品快速冷却至标示温度时收集的，在整个反应过程中，温 度保持不变。(of the reaction)(A more convention way)更方便的表示这个反应随时间和温度依 赖性的方式是图 10.13 中的曲线地步，图上垂直和水平轴分别代表 温度和时间的对数，两条画出的实线中一

13、条代表转变开始是每一 个温度所需的时间。另一条是转变终了时每个温度所需的时间， 虚线与转变进行 50%时相符。那些曲线是从一系列发生在一个温 度范围内转变的百分数时间的对数的标绘图中产生的，在图 10.13 上部分的S状曲线解释了那学数据是怎样转变的。(is made)单词strain弹性性能 elastic properties 真实应力和应变 true stress and 拉伸性能 tensile properties 屈服强度 yield strength 最大拉应力 maximum tensile stress 延展性 ductility塑性变形 plastic deformation 凹痕indenter工程应力engineering stress弹性模量modulus elasticity韧性toughness剪切shear多晶 polycrystalline扭转 torsion拉仲性能(tensile properties)硬度(hardness)滑移系(slip systems)单晶中的滑移(slip in single crystals) 韧性断裂(ductile fracture)脆性断裂(brittle fracture)