完整版材料力学性能课后习题答案整理

完整版材料⼒学性能课后习题答案整理
材料⼒学性能课后习题答案
第⼀章单向静拉伸⼒学性能
1、解释下列名词。

1弹性⽐功:⾦属材料吸收弹性变形功的能⼒,⼀般⽤⾦属开始塑性变形前单位体积吸收的最⼤弹性变形功表⽰。

２、滞弹性:⾦属材料在弹性范围内快速加载或卸载后,随时间延长产⽣附加弹性应变的现象称为滞弹性,也就就是应变落后于应⼒的现象。

3、循环韧性:⾦属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能⼒称为循环韧性。

4、包申格效应:⾦属材料经过预先加载产⽣少量塑性变形,卸载后再同向加载,规定残余伸长应⼒增加;反向加载,规定残余伸长应⼒降低的现象。

5、解理刻⾯:这种⼤致以晶粒⼤⼩为单位的解理⾯称为解理刻⾯。

６.塑性:⾦属材料断裂前发⽣不可逆永久(塑性)变形的能⼒。

脆性:指⾦属材料受⼒时没有发⽣塑性变形⽽直接断裂的能⼒
韧性:指⾦属材料断裂前吸收塑性变形功与断裂功的能⼒。

7.解理台阶:当解理裂纹与螺型位错相遇时,便形成⼀个⾼度为b的台阶。

８.河流花样:解理台阶沿裂纹前端滑动⽽相互汇合,同号台阶相互汇合长⼤,当汇合台阶⾼度⾜够⼤时,便成为河流花样。

就是解理台阶的⼀种标志。

9.解理⾯:就是⾦属材料在⼀定条件下,当外加正应⼒达到⼀定数值后,以极快速率沿⼀定晶体学平⾯产⽣的穿晶断裂,因与⼤理⽯断裂类似,故称此种晶体学平⾯为解理⾯。

10、穿晶断裂:穿晶断裂的裂纹穿过晶内,可以就是韧性断裂,也可以就是脆性断裂。

沿晶断裂:裂纹沿晶界扩展,多数就是脆性断裂。

1１、韧脆转变:具有⼀定韧性的⾦属材料当低于某⼀温度点时,冲击吸收功明显下降,断裂⽅式由原来的韧性断裂变为脆性断裂,这种现象称为韧脆转变
2、说明下列⼒学性能指标的意义。

答:E 弹性模量 G 切变模量 r σ规定残余伸长应⼒ 2.0σ屈服强度 gt δ⾦属材料拉伸时最⼤应⼒下的总伸长率 n 应变硬化指数
P15 ３、⾦属的弹性模量主要取决于什么因素？为什么说它就是⼀个对组织不敏感的⼒学性能指标?
答:主要决定于原⼦本性与晶格类型。

合⾦化、热处理、冷塑性变形等能够改变⾦属材料的组织形态与晶粒⼤⼩,但就是不改变⾦属原⼦的本性与晶格类型。

组织虽然改变了,原⼦的本性与晶格类型未发⽣改变,故弹性模量对组织不敏感。

【P4】
2、现有4５、40Ｃr 、3５ CrMo 钢与灰铸铁⼏种材料,您选择哪种材料作为机床起⾝,为什么？
选灰铸铁,因为其含碳量搞,有良好的吸震减震作⽤,并且机床床⾝⼀般结构简单,对精度要求不⾼,使⽤灰铸铁可降低成本,提⾼⽣产效率。

5、多晶体⾦属产⽣明显屈服的条件,并解释bcc ⾦属及其合⾦与fcc ⾦属及其合⾦屈服⾏为不同的原因。

答:多晶体⾦属产⽣明显屈服的条件:１)材料变形前可动位错密度⼩,或虽有⼤量位错但被钉扎住,如钢中的位错为间隙原⼦、杂质原⼦或第⼆相质点所钉扎。

2)随塑性变形的发⽣,位错能快速增殖;３)位错运动速率与外加应⼒之间有强烈依存关系。

⾦属材料塑性变形的应变速率与位错密度、位错运动速率与柏⽒⽮量成正⽐,⽽
位错运动速率⼜决定于外加应⼒的滑移分切应⼒。

(v b ρε=?,m v '=)(0
ττ) 塑性变形初始阶段,由于可动位错密度少,为了维持⾼的应变速率,必须增⼤位错运动速率。

⽽要提⾼位错运动速率必须要有
⾼的应⼒,这对应着上屈服点。

⼀旦塑性变形产⽣,位错⼤量增殖,位错运动速率下降,相应的应⼒随之下降,从⽽产⽣了屈服现象。

对于bｃc⾦属及其合⾦,位错运动速率应⼒敏感指数ｍ’低,即位错运动速率变化所需应⼒变化⼤,屈服现象明显。

⽽fｃc⾦属及其合⾦,其位错运动速率应⼒敏感指数⾼,屈服现象不明显。

6、试述退⽕低碳钢、中碳钢与⾼碳钢的屈服现象在拉伸⼒-伸长曲线图上的区别？为什么？
答:随含碳量的增加,屈服现象越来越不明显。

这就是由于随含碳量⾼,其组织中渗碳体含量增多,对基体起强化作⽤,使得材料屈服强度很⾼,塑性降低。

7、决定⾦属屈服强度的因素有哪些?【P1２】
答:内在因素:⾦属本性及晶格类型、晶粒⼤⼩与亚结构、溶质元素、第⼆相。

外在因素:温度、应变速率与应⼒状态。

晶粒、晶界、第⼆相等外界影响位错运动的因素主要从内因与外因两个⽅⾯考虑
(⼀)影响屈服强度的内因素
1.⾦属本性与晶格类型(结合键、晶体结构)单晶的屈服强度从理论上说就是使位错开始运动的临界切应⼒,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就是与晶体本性、位错结构分布相关的⽐例系数,Ｌ就是位错间距。

)
２、晶粒⼤⼩与亚结构晶粒⼩→晶界多(阻碍位错运动)→位错塞积→提供应⼒→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,减⼩晶粒内位错塞积群的长度,使屈服强度降低(细晶强化)。

屈服强度与晶粒⼤⼩的关系:霍尔-派奇(Hall－Ｐetch) σs= σｉ+kyｄ-１/2。