材料性能学课后答案

《材料性能学课后答案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《材料性能学课后答案（12页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、-工程材料力学性能第二版课后答案第一章 材料单向静拉伸载荷下的力学性能一、 解释以下名词滞弹性：在外加载荷作用下，应变落后于应力现象。静力韧度：材料在静拉伸时单位体积材科从变形到断裂所消耗的功。弹性极限：试样加载后再卸裁，以不出现残留的永久变形为标准，材料能够完全弹性恢复的最高应力。比例极限：应力应变曲线上符合线性关系的最高应力。包申格效应：指原先经过少量塑性变形，卸载后同向加载，弹性极限(P)或屈服强度(S)增加；反向加载时弹性极限(P)或屈服强度(S)降低的现象。解理断裂：沿一定的晶体学平面产生的快速穿晶断裂。晶体学平面解理面，一般是低指数，外表能低的晶面。解理面：在解理断裂中具有低指数，

2、外表能低的晶体学平面。韧脆转变：材料力学性能从韧性状态转变到脆性状态的现象冲击吸收功明显下降，断裂机理由微孔聚集型转变微穿晶断裂，断口特征由纤维状转变为结晶状。静力韧度：材料在静拉伸时单位体积材料从变形到断裂所消耗的功叫做静力韧度。是一个强度与塑性的综合指标，是表示静载下材料强度与塑性的最正确配合。 二、金属的弹性模量主要取决于什么为什么说它是一个对构造不敏感的力学姓能 答案：金属的弹性模量主要取决于金属键的本性和原子间的结合力，而材料的成分和组织对它的影响不大，所以说它是一个对组织不敏感的性能指标，这是弹性模量在性能上的主要特点。改变材料的成分和组织会对材料的强度(如屈服强度、抗拉强度)有显

3、著影响，但对材料的刚度影响不大。三、 什么是包辛格效应，如何解释，它有什么实际意义 答案：包辛格效应就是指原先经过变形，然后在反向加载时弹性极限或屈服强度降低的现象。特别是弹性极限在反向加载时几乎下降到零，这说明在反向加载时塑性变形立即开场了。 包辛格效应可以用位错理论解释。第一，在原先加载变形时，位错源在滑移面上产生的位错遇到障碍，塞积后便产生了背应力，这背应力反作用于位错源，当背应力(取决于塞积时产生的应力集中)足够大时，可使位错源停顿开动。背应力是一种长程(晶粒或位错胞尺寸围)应力，是金属基体平均应力的度量。因为预变形时位错运动的方向和背应力的方向相反，而当反向加载时位错运动的方向与原来

4、的方向相反了，和背应力方向一致，背应力帮助位错运动，塑性变形容易了，于是，经过预变形再反向加载，其屈服强度就降低了。这一般被认为是产生包辛格效应的主要原因。其次，在反向加载时，在滑移面上产生的位错与预变形的位错异号，要引起异号位错消毁，这也会引起材料的软化，屈服强度的降低。 实际意义：在工程应用上，首先是材料加工成型工艺需要考虑包辛格效应。其次，包辛格效应大的材料，应力较大。另外包辛格效应和材料的疲劳强度也有密切关系，在高周疲劳中，包辛格效应小的疲劳寿命高，而包辛格效应大的，由于疲劳软化也较严重，对高周疲劳寿命不利。可以从河流把戏的反“河流方向去寻找裂纹源。解理断裂是典型的脆性断裂的代表，微孔

5、聚集断裂是典型的塑性断裂。5.影响屈服强度的因素与以下三个方面相联系的因素都会影响到屈服强度1.位错增值和运动2.晶粒、晶界、第二相等3.外界影响位错运动的因素主要从因和外因两个方面考虑一 影响屈服强度的因素1金属本性和晶格类型结合键、晶体构造单晶的屈服强度从理论上说是使位错开场运动的临界切应力，其值与位错运动所受到的阻力晶格阻力派拉力、位错运动交互作用产生的阻力决定。派拉力：位错交互作用力a是与晶体本性、位错构造分布相关的比例系数，L是位错间距。2晶粒大小和亚构造晶粒小晶界多阻碍位错运动位错塞积提供给力位错开动产生宏观塑性变形。晶粒减小将增加位错运动阻碍的数目，减小晶粒位错塞积群的长度，使屈

6、服强度降低细晶强化。屈服强度与晶粒大小的关系： 霍尔派奇Hall-Petch)s= i+kyd-1/23溶质元素参加溶质原子间隙或置换型固溶体溶质原子与溶剂原子半径不一样产生晶格畸变产生畸变应力场与位错应力场交互运动使位错受阻提高屈服强度固溶强化。4第二相弥散强化，沉淀强化不可变形第二相提高位错线力绕过第二相留下位错环两质点间距变小流变应力增大。不可变形第二相位错切过产生界面能，使之与机体一起产生变形，提高了屈服强度。弥散强化：第二相质点弥散分布在基体中起到的强化作用。沉淀强化：第二相质点经过固溶后沉淀析出起到的强化作用。二 影响屈服强度的外因素1.温度一般的规律是温度升高，屈服强度降低。原因

7、：派拉力属于短程力，对温度十分敏感。2.应变速率应变速率大，强度增加。,t= C1()m3应力状态切应力分量越大，越有利于塑性变形，屈服强度越低。缺口效应：试样中“缺口的存在，使得试样的应力状态发生变化，从而影响材料的力学性能的现象。9.细晶强化能强化金属又不降低塑性。10.韧性断裂与脆性断裂的区别。为什么脆性断裂更加危险. 韧性断裂：是断裂前产生明显宏观塑性变形的断裂特征：断裂面一般平行于最大切应力与主应力成45度角。断口成纤维状塑变中微裂纹扩展和连接，灰暗色反光能力弱。断口三要素：纤维区、放射区、剪切唇这三个区域的比例关系与材料韧断性能有关。塑性好，放射线粗大塑性差，放射线变细乃至消失。脆

8、性断裂：断裂前根本不发生塑性变形的，突发的断裂。特征：断裂面与正应力垂直，断口平齐而光滑，呈放射状或结晶状。注意：脆性断裂也产生微量塑性变形。断面收缩率小于5为脆性断裂，大于5为韧性断裂。23.断裂发生的必要和充分条件之间的联系和区别。 格雷菲斯裂纹理论是根据热力学原理，用能量平衡弹性能的降低与外表能的增加相平衡的方法推到出了裂纹失稳扩展的临界条件。该条件是是断裂发生的必要条件，但并不意味着一定会断裂。该断裂判据为：裂纹扩展的充分条件是其尖端应力要大于等于理论断裂强度。是通过力学方法推到的断裂判据该应力断裂判据为：比照这两个判据可知：当3a0时，必要条件和充分条件相当 3a0时，满足充分条件就

9、可行同时也满足必要条件25.1.材料成分：rs有效外表能，主要是塑性变形功，与有效滑移系数目和可动位错有关 具有fcc构造的金属有效滑移系和可动位错的数目都比拟多，易于塑性变形，不易脆断。 凡参加合金元素引起滑移系减少、孪生、位错钉扎的都增加脆性；假设合金中形成粗大第二相也使脆性增加。2.杂质：聚集在晶界上的杂质会降低材料的塑性，发生脆断。3.温度：i-位错运动摩擦阻力。其值高，材料易于脆断。bcc金属具有低温脆断现象，因为i随着温度的减低而急剧增加，同时在低温下，塑性变形一孪生为主，也易于产生裂纹。故低温脆性大。4.晶粒大小：d值小位错塞积的数目少，而且晶界多。故裂纹不易产生，也不易扩展。所

10、以细晶组织有抗脆断性能。5.应力状态：减小切应力与正应力比值的应力状态都将增加金属的脆性6.加载速度：加载速度大，金属会发生韧脆转变。第二章金属在其他静载荷下的力学性能一、解释以下名词：1应力状态软性系数材料最大切应力与最大正应力的比值，记为。2缺口效应缺口材料在静载荷作用下，缺口截面上的应力状态发生的变化。3缺口敏感度金属材料的缺口敏感性指标，用缺口试样的抗拉强度与等截面尺寸光滑试样的抗拉强度的比值表示。4布氏硬度用钢球或硬质合金球作为压头，采用单位面积所承受的试验力计算而得的硬度。5洛氏硬度采用金刚石圆锥体或小淬火钢球作压头，以测量压痕深度所表示的硬度。6维氏硬度以两相对面夹角为136。的

11、金刚石四棱锥作压头，采用单位面积所承受的试验力计算而得的硬度。7努氏硬度采用两个对面角不等的四棱锥金刚石压头，由试验力除以压痕投影面积得到的硬度。8肖氏硬度采动载荷试验法，根据重锤回跳高度表证的金属硬度。9里氏硬度采动载荷试验法，根据重锤回跳速度表证的金属硬度。二、说明以下力学性能指标的意义1材料的抗压强度2材料的抗弯强度3材料的扭转屈服点4材料的抗扭强度5材料的抗拉强度6NSR材料的缺口敏感度7HBS压头为淬火钢球的材料的布氏硬度8HBW压头为硬质合金球的材料的布氏硬度9HRA材料的洛氏硬度HRB材料的洛氏硬度HRC材料的洛氏硬度HV材料的维氏硬度HK材料的努氏硬度HS材料的肖氏硬度HL材料

12、的里氏硬度三、缺口冲击韧性试验能评定那些材料的低温脆性那些材料不能用此方法检验和评定. 答案：缺口冲击韧性试验能评定的材料是低、中强度的体心立方金属以及Bb，Zn，这些材料的冲击韧性对温度是很敏感的。对高强度钢、铝合金和钛合金以及面心立方金属、瓷材料等不能用此方法检验和评定。四、在评定材料的缺口敏感应时，什么情况下宜选用缺口静拉伸试验什么情况下宜选用缺口偏斜拉伸什么情况下则选用缺口静弯试验 答案：缺口静拉伸试验主要用于比拟淬火低中温回火的各种高强度钢，各种高强度钢在屈服强度小于1200MPa时，其缺口强度均随着材料屈服强度的提高而升高；但在屈服强度超过1200MPa以上时，则表现出不同的特性，

13、有的开场降低，有的还呈上升趋势。缺口偏斜拉伸试验就是在更苛刻的应力状态和试验条件下，来检验与比照不同材料或不同工艺所表现出的性能差异。缺口试样的静弯试验则用来评定或比拟构造钢的缺口敏感度和裂纹敏感度。7.说明布氏硬度、洛氏硬度与维氏硬度的实验原理和优缺点。1、氏硬度试验的根本原理 在直径D的钢珠淬火钢或硬质合金球上，加一定负荷F，压入被试金属的外表，保持规定时间卸除压力，根据金属外表压痕的陷凹面积计算出应力值，以此值作为硬度值大小的计量指标。优点：代表性全面，因为其压痕面积较大，能反映金属外表较大体积围各组成相综合平均的性能数据，故特别适宜于测定灰铸铁、轴承合金等具有粗大晶粒或粗大组成相 的金

14、属材料。试验数据稳定。试验数据从小到大都可以统一起来。缺点： 钢球本身变形问题。对HB450以上的太硬材料，因钢球变形已很显著，影响所测数据的正确性，因此不能使用。 由于压痕较大，不宜于*些外表不允许有较大压痕的成品检验，也不宜于薄件试验。 不同材料需更换压头直径和改变试验力，压痕直径的测量也较麻烦。2、洛氏硬度的测量原理洛氏硬度是以压痕陷凹深度作为计量硬度值的指标。洛氏硬度试验的优缺点洛氏硬度试验防止了布氏硬度试验所存在的缺点。它的优点是： 1)因有硬质、软质两种压头，故适于各种不同硬质材料的检验，不存在压头变形问题； 2)压痕小，不伤工件，适用于成品检验； 3)操作迅速，立即得出数据，测试

15、效率高。 缺点是：代表性差，用不同硬度级测得的硬度值无法统一起来，无法进展比拟。3、维氏硬度的测定原理维氏硬度的测定原理和布氏硬度一样,也是根据单位压痕陷凹面积上承受的负荷，即应力值作为硬度值的计量指标。维氏硬度的优缺点1、不存在布氏那种负荷F和压头直径D的规定条件的约束，以及压头变形问题；2、也不存在洛氏那种硬度值无法统一的问题；3、它和洛氏一样可以试验任何软硬的材料，并且比洛氏能更好地测试极薄件(或薄层)的硬度，压痕测量的准确度高，硬度值较为准确。4、负荷大小可任意选择。维氏显微硬度唯一缺点是硬度值需通过测量对角线后才能计算(或查表)出来，因此生产效率没有洛氏硬度高。8.今有如下零件和材料

16、需要测定硬度，试说明选择何种硬度实验方法为宜。1渗碳层的硬度分布；2淬火钢；3灰铸铁；4鉴别钢中的隐晶马氏体和剩余奥氏体；5仪表小黄铜齿轮；6龙门刨床导轨；7渗氮层；8高速钢刀具；9退火态低碳钢；10硬质合金。1渗碳层的硬度分布- HK或-显微HV2淬火钢-HRC3灰铸铁-HB4鉴别钢中的隐晶马氏体和剩余奥氏体-显微HV或者HK5仪表小黄铜齿轮-HV6龙门刨床导轨-HS肖氏硬度或HL(里氏硬度)7渗氮层-HV8高速钢刀具-HRC9退火态低碳钢-HB10硬质合金- HRA第三章材料在冲击载荷下的力学性能一、解释以下名词 1冲击韧度材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力。 2冲击吸收功冲

17、击弯曲试验中试样变形和断裂所消耗的功 3低温脆性体心立方晶体金属及其合金或*些密派六方晶体金属及其合金在试验温度低于*一温度时，材料由韧性状态转变为脆性状态的现象。 4韧脆转变温度材料呈现低温脆性的临界转变温度。 5韧性温度储藏材料使用温度和韧脆转变温度的差值，保证材料的低温服役行为。二、说明以下力学性能指标的意义 1AK材料的冲击吸收功 AKV (CVN) 和AKUV型缺口和U型缺口试样测得的冲击吸收功 2FATT50结晶区占整个端口面积50%是的温度定义的韧脆转变温度 3NDT以低阶能开场上升的温度定义的韧脆转变温度 4FTE以低阶能和高阶能平均值对应的温度定义的韧脆转变温度 5FTP高阶

18、能对应的温度三、J积分的主要优点是什么为什么用这种方法测定低中强度材料的断裂韧性要比一般的KIC测定方法其试样尺寸要小很多. 答案：J积分有一个突出的优点就是可以用来测定低中强度材料的KIC。 对平面应变的断裂韧性KIC，测定时要求裂纹一开场起裂，立即到达全而失稳扩展，并要求沿裂纹全长，除试样两侗外表极小地带外，全部到达平面应变状态。而JIC的测定，不一定要求试样完全满足平面应变条件，试验时，只在裂纹前沿中间地段首先起裂，然后有较长的亚临界稳定扩展的过程，这样只需很小的试验厚度，即只在中心起裂的局部满足平面应变要求，而韧带尺寸围可以大而积的屈服，甚至全面屈服。因此作为试样的起裂点仍然是平面应变

19、的断裂韧度，这时JIC的是材料的性质。当试样裂纹继续扩展时，进入平面应力的稳定扩展阶段，此时的J不再单独是材料的性质，还与试样尺寸有关。四、如何提高瓷材料的热冲击抗力 答案：在工程应用中，瓷构件的失效分析是十分重要的，如果材料的失效，主要是热震断裂，例如对高强、微密的精细宠，则裂纹的萌生起主导作用，为了防止热震失效提高热震断裂抗力，应当致力于提高材料的强度，并降低它的弹性模量和膨胀系数。假设导致热震失效的主要因素是热震损坏，这时裂纹的扩展起主要作用，这时应当设法提高它的断裂韧性，降低它的强度。什么是低温脆性、韧脆转变温度tk.产生低温脆性的原因是什么.体心立方和面心立方金属的低温脆性有和差异.

20、为什么.答：在试验温度低于*一温度tk时，会由韧性状态转变未脆性状态，冲击吸收功明显下降，断裂机理由微孔聚集型转变微穿晶断裂，断口特征由纤维状转变为结晶状，这就是低温脆性。 tk称为韧脆转变温度。低温脆性的原因：低温脆性是材料屈服强度随温度降低而急剧增加，而解理断裂强度随温度变化很小的结果。如下图：当温度高于韧脆转变温度时，断裂强度大于屈服强度，材料先屈服再断裂表现为塑韧性；当温度低于韧脆转变温度时，断裂强度小于屈服强度，材料无屈服直接断裂表现为脆性。心立方和面心立方金属低温脆性的差异：体心立方金属的低温脆性比面心立方金属的低温脆性显著。原因：这是因为派拉力对其屈服强度的影响占有很大比重，而派

21、拉力是短程力，对温度很敏感，温度降低时，派拉力大幅增加，则其强度急剧增加而变脆。6.拉伸 冲击弯曲 缺口试样拉伸第四章金属的断裂韧度一、解释以下名词 1低应力脆断：在屈服应力以下发生的断裂。 2开型裂纹：拉应力垂直作用于裂纹扩展面，裂纹沿作用力方向开，沿裂纹面扩展。 3应力强度因子：表示应力场的强弱程度。 4小围屈服：塑性尺寸较裂纹尺寸及净截面尺寸为小，小一个数量级以上的屈服。 5有效屈服应力：发生屈服时的应力 6有效裂纹长度：将原有的裂纹长度与松弛后的塑性区相合并得到的裂纹长度 7裂纹扩展能量释放率：裂纹扩展单位面积时系统释放势能的数值。 8J积分：裂纹尖端区的应变能，即应力应变集中程度 9

22、COD：裂纹尖端沿应力方向开所得到的位移。二、疲劳断口有什么特点 答案：有疲劳源。在形成疲劳裂纹之后，裂纹慢速扩展，形成贝壳状或海滩状条纹。这种条纹开场时比拟密集，以后间距逐渐增大。由于载荷的连续或载荷大小的改变，裂纹经过屡次开闭合并由于裂纹外表的相互摩擦，形成一条条光亮的弧线，叫做疲劳裂纹前沿线，这个区域通常称为疲劳裂纹扩展区，而最后断裂区则和静载下带锋利缺口试样的断口相似。对于塑性材料，断口为纤维状，对于脆性材料，则为结晶状断口。总之，一个典型的疲劳断口总是由疲劳源，疲劳裂纹扩展区和最终断裂区三部份构成。三、什么是疲劳裂纹门槛值，哪些因素影响其值的大小 答案：把裂纹扩展的每一微小过程看成是

23、裂纹体小区域的断裂过程，则设想应力强度因子幅度K=Kma*-Kmin是疲劳裂纹扩展的控制因子，当K小于*临界值Kth时，疲劳裂纹不扩展，所以Kth叫疲劳裂纹扩展的门槛值。 应力比、显微组织、环境及试样的尺寸等因素对Kth的影响很大。KI称为I型裂纹的应力场强度因子，它是衡量裂纹顶端应力场强烈程度的函数，决定于应力水平、裂纹尺寸和形状。塑性区尺寸较裂纹尺寸a及静截面尺寸为小时小一个数量级以上，即在所谓的小围屈服裂纹的应力场强度因子与其断裂韧度相比拟，假设裂纹要失稳扩展脆断，则应有：这就是断裂K判据。应力强度因子K1是描写裂纹尖端应力场强弱程度的复合力学参量，可将它看作推动裂纹扩展的动力。对于受载

24、的裂纹体，当K1增大到*一临界值时，裂纹尖端足够大的围应力到达了材料的断裂强度，裂纹便失稳扩展而导致断裂。这一临界值便称为断裂韧度Kc或K1c。意义：KC平面应力断裂韧度薄板受力状态KIC平面应变断裂韧度厚板受力状态16.有一大型板件，材料的0.2=1200MPa，KIc=115MPa*m1/2，探伤发现有20mm长的横向穿透裂纹，假设在平均轴向拉应力900MPa下工作，试计算KI及塑性区宽度R0，并判断该件是否平安.解：由题意知穿透裂纹受到的应力为=900MPa根据/0.2的值，确定裂纹断裂韧度KIC是否休要修正 因为/0.2=900/1200=0.750.7，所以裂纹断裂韧度KIC需要修正

25、对于无限板的中心穿透裂纹，修正后的KI为： = MPa*m1/2塑性区宽度为： =0.004417937(m)= 2.21(mm)比拟K1与KIc：因为K1=168.13MPa*m1/2KIc=115MPa*m1/2所以：K1KIc ，裂纹会失稳扩展 , 所以该件不平安。17.有一轴件平行轴向工作应力150MPa，使用中发现横向疲劳脆性正断，断口分析说明有25mm深度的外表半椭圆疲劳区，根据裂纹a/c可以确定=1，测试材料的0.2=720MPa ，试估算材料的断裂韧度KIC为多少.解： 因为/0.2=150/720=0.2081.4，表现为循环硬化；b / s1.2，表现为循环软化；1.2b

26、/ s1.4，材料比拟稳定，无明显循环硬化和软化现象。也可用应变硬化指数n来判断循环应变对材料的影响，n1硬化。退火状态的塑性材料往往表现为循环硬化，加工硬化的材料表现为循环软化。循环硬化和软化与位错的运动有关：退火软金属中，位错产生交互作用，运动阻力增大而硬化。冷加工后的金属中，有位错缠结，在循环应力下破坏，阻力变小而软化。14.试述低周疲劳的规律及曼森-柯芬关系。低周疲劳的应变-寿命曲线如图5-34，曼森-柯芬等分析了低周疲劳的实验结果，提出了低周疲劳寿命的公式：请结合该公式，分析图5-34的变化规律，指出低周疲劳和高周疲劳的什么起主导作用，选材时应分别以什么性能为主.答：低周疲劳寿命的公

27、式由弹性应变和塑性应变两局部对应的寿命公式组成，其对应的公式分别为：将以上两公式两边分别取对数，在对数坐标上，上两公式就变成了两条直线，分别代表弹性应变幅-寿命线和塑性应变幅-寿命线。两条直线斜率不同，其交点对应的寿命称为过渡寿命。在交点左侧，即低周疲劳围，塑性应变幅起主导作用，材料的疲劳寿命由塑性控制；在高周疲劳区，弹性应变幅起主导作用，材料的疲劳寿命由强度控制。选材时，高周疲劳主要考虑强度，低周疲劳考虑塑性。第六章金属的应力腐蚀和氢脆断裂 一、名词解释 1、 应力腐蚀：金属在拉应力和特定的化学介质共同作用下，经过一段时间后所产生的低应力脆断现象。 2、氢脆：由于氢和应力共同作用而导致的金属

28、材料产生脆性断裂的现象。 3、白点：当钢中含有过量的氢时，随着温度降低氢在钢中的溶解度减小。如果过饱和的氢未能扩散逸出，便聚集在*些缺陷处而形成氢分子。此时，氢的体积发生急剧膨胀，压力很大足以将金属局部撕裂，而形成微裂纹。 4、氢化物致脆：对于B或B族金属，由于它们与氢有较大的亲和力，极易生成脆性氢化物，是金属脆化，这种现象称氢化物致脆。 5、 氢致延滞断裂：这种由于氢的作用而产生的延滞断裂现象称为氢致延滞断裂。二、说明以下力学性能指标的意义 1、 scc：材料不发生应力腐蚀的临界应力。 2、 K1scc：应力腐蚀临界应力场强度因子。 3、da/dt：盈利腐蚀列纹扩展速率。三、如何提高材料或零

29、件的抗粘着磨损能力 答案： 1、注意一对摩擦副的配对。不要用淬硬钢与软钢配对；不要用软金属与软金属配对。 2、金属间互溶程度越小，晶体构造不同，原子尺寸差异较大，形成化合物倾向较大的金属，构成摩擦副时粘着磨损就较轻微。 3、通过外表化学热处理，如渗硫、硫氮共镕、磷化、软氮化等热处理工艺，使外表生成一化合物薄膜，或为硫化物，磷化物，含氮的化合物，使摩擦系数减小，起到减磨作用也减小粘着磨损。 4、改善润滑条件。四、在什么条件下发生微动磨损如何减少微动磨损 答案：微动磨损通常发生在一对紧配合的零件，在载荷和一定的振动频率作用下，较长时间后会产生松动，这种松动只是微米级的相对滑动，而微小的相对滑动导致

30、了接触金属间的粘着，随后是粘看点的剪切，粘着物脱落。在大气环境下这些脱落物被氧化成氧化物磨屑，由于两摩擦外表的严密配合，磨屑不易排出，这些磨屑起着磨料的作用，加速了微动磨损的过程。滚压、喷九和外表化学热处理都可因为表层产生压应力，能有效地减少微动磨损。6.何谓氢致延滞断裂.为什么高强度钢的氢致延滞断裂是在一定的应变速率下和一定的温度围出现.答：高强度钢中固溶一定量的氢，在低于屈服强度的应力持续作用下，经过一段孕育期后，金属部形成裂纹，发生断裂。-氢致延滞断裂。因为氢致延滞断裂的机理主要是氢固溶于金属晶格中，产生晶格膨胀畸变，与刃位错交互作用，氢易迁移到位错拉应力处，形成氢气团。当应变速率较低而

31、温度较高时，氢气团能跟得上位错运动，但滞后位错一定距离。因此，气团对位错起“钉扎作用，产生局部硬化。当位错运动受阻，产生位错塞积，氢气团易于在塞积处聚集，产生应力集中，导致微裂纹。假设应变速率过高以及温度低的情况下，氢气团不能跟上位错运动，便不能产生“钉扎作用，也不可能在位错塞积处聚集，产生应力集中，导致微裂纹。所以氢致延滞断裂是在一定的应变速率下和一定的温度围出现的。第七章磨损：机件外表相互接触并产生相对运动，外表逐渐有微小颗粒别离出来形成磨屑，使外表材料逐渐损失、造成外表损伤的现象。接触疲劳：两接触面做滚动或滚动加滑动摩擦时，在交变接触压应力长期作用下，材料外表因疲劳损伤，导致局部区域产生

32、小片金属剥落而使材料损失的现象。3.粘着磨损产生的条件、机理及其防止措施 - 又称为咬合磨损，在滑动摩擦条件下，摩擦副相对滑动速度较小，因缺乏润滑油，摩擦副外表无氧化膜，且单位法向载荷很大，以致接触应力超过实际接触点处屈服强度而产生的一种磨损。磨损机理：实际接触点局部应力引起塑性变形，使两接触面的原子产生粘着。粘着点从软的一方被剪断转移到硬的一方金属外表，随后脱落形成磨屑旧的粘着点剪断后，新的粘着点产生，随后也被剪断、转移。如此重复，形成磨损过程。改善粘着磨损耐磨性的措施1.选择适宜的摩擦副配对材料选择原则：配对材料的粘着倾向小互溶性小外表易形成化合物的材料金属与非金属配对2.采用外表化学热处

33、理改变材料外表状态进展渗硫、磷化、碳氮共渗等在外表形成一层化合物或非金属层，即防止摩擦副直接接触又减小摩擦因素。3.控制摩擦滑动速度和接触压力减小滑动速度和接触压力能有效降低粘着磨损。4.其他途径改善润滑条件，降低外表粗糙度，提高氧化膜与机体结合力都能降低粘着磨损。影响接触疲劳寿命的因素.因1.非金属夹杂物脆性非金属夹杂物对疲劳强度有害适量的塑性非金属夹杂物硫化物能提高接触疲劳强度塑性硫化物随基体一起塑性变形，当硫化物把脆性夹杂物包住形成共生夹杂物时，可以降低脆性夹杂物的不良影响。生产上尽可能减少钢中非金属夹杂物。2.热处理组织状态接触疲劳强度主要取决于材料的抗剪切强度，并有一定的韧性相配合。

34、当马氏体含碳量在0.40.5w%时，接触疲劳寿命最高。马氏体和剩余奥氏体的级别剩余奥氏体越多，马氏体针越粗大，越容易产生微裂纹，疲劳强度低。未溶碳化物和带状碳化物越多，接触疲劳寿命越低。3.外表硬度和心部硬度在一定硬度围，接触疲劳强度随硬度的升高而增加，但并不保持正比线性关系。外表形成一层极薄的剩余奥氏体层，因外表产生微量塑性变形和磨损，增加了接触面积，减小了应力集中，反而增加了接触疲劳寿命。渗碳件心部硬度太低，表层硬度梯度过大，易在过渡区形成裂纹而产生深层剥落。外表硬化层深度和剩余应力硬化深度要适中，剩余压应力有利于提高疲劳寿命。外因1.外表粗糙度减少加工缺陷，降低外表粗糙度，提高接触精度，

35、可以有效增加接触疲劳寿命。接触应力低，外表粗糙度对疲劳寿命影响较大接触应力高，外表粗糙度对疲劳寿命影响较小2.硬度匹配两个接触滚动体的硬度和装配质量等都应匹配适当。第八章蠕变：在长时间的恒温、恒载荷作用下缓慢地产生塑性变形的现象。等强温度TE：晶粒强度与晶界强度相等的温度。蠕变极限：在高温长时间载荷作用下不致产生过量塑性变形的抗力指标。 该指标与常温下的屈服强度相似。持久强度极限：在高温长时载荷作用下的断裂强度-持久强度极限。蠕变极限的两种表达方式：1. 在规定温度(t)下，使试样在规定时间产生的稳态蠕变速率()不超过规定值的最大应力t。6001*10-5=60MPa表示温度为600，稳定蠕变

36、速率为1*10-5%/h的蠕变极限为60MPa。2.在规定温度(t)下和实验时间()，是试样产生的蠕变总伸长率()不超过规定的最大值 t/。5001/105=100MPa，表示材料在500，105h后总的生产率位1%的蠕变极限为100MPa。持久强度极限的表达式在规定温度(t)下，到达规定的持续时间()而不发生断裂的最大应力t。7001*103=30MPa表示温度为700、1000h的持续强度极限为30MPa。四、影响金属高温力学性能的主要因素由蠕变断裂机理可知要降低蠕变速度提高蠕变极限，必须控制位错攀移的速度；要提高断裂抗力，即提高持久强度，必须抑制晶界的滑动，也就是说要控制晶和晶界的扩散过

37、程。一合金化学成分的影响耐热钢及合金的基体材料一般选用熔点高、自扩散激活能大或层错能低的金属及合金。熔点愈高的金属自扩散愈慢层错能降低易形成扩展位错弥散相能强烈阻碍位错的滑移与攀移在基体金属中参加高熔点、半径差距大的铬、钼、钨、铌等元素形成固溶体固溶强化降低层错能，易形成扩展位错。参加能形成弥散相的合金元素弥散强化阻碍位错的滑移参加增加晶界扩散激活能的元素硼、稀土等阻碍晶界滑动增大晶界裂纹面的外表能二冶炼工艺的影响减少钢中的夹杂物和*些缺陷合金定向生长减少横向晶界三热处理工艺的影响对于珠光体耐热钢，一般用正火加回火。正火温度较高，促使碳化物较充分而均匀地溶入奥氏体回火温度应高于使用温度1001

38、50以上，以提高其在使用温度下的组织稳定性。对于奥氏体耐热钢，一般进展固溶处理和时效获得适当的晶粒度改善强化相的分布状态四晶粒度的影响当使用温度低于等强温度时，细晶钢有较高的强度；当使用温度高于等强温度时，粗晶钢有较高的蠕变极限和持久强度极限。但晶粒太大会降低材料的塑性和韧度晶粒度要均匀，否则在大小晶粒交界处易产生应力集中而形成裂纹。高温下金属材料的韧脆变化有和特征.断裂路径变化有何变化.结合等强温度分析晶粒大小对金属材料高温力学性能的影响。结合等强温度分析晶粒大小对金属材料高温力学性能韧脆变化、断裂路径、蠕变极限和持久强度极限的影响。韧脆变化：高温短时加载时，金属的塑性增加。高温长时加载时，塑性降低，缺口敏感度增加，呈现脆断现象。断裂路径变化：常温下的穿晶断裂转变为沿晶断裂。原因：温度升高时晶粒强度和晶界强度都降低，但晶界强度降低较快。等强温度TE：晶粒强度与晶界强度相等的温度。. z.