碳钢韧脆转变温度与组织参量和解理断裂单元尺寸的关系
碳钢的热处理及组织性能分析实验
碳钢的热处理及组织性能分析实验一、实验目的1. 掌握钢的退火、正火、淬火、回火工艺。
2. 分析含碳量，加热温度、冷却速度、回火温度对碳钢性能的影响。
3.了解碳钢热处理后的基本组织。
二、实验原理1.热处理工艺通常由加热、保温、冷却三个阶段组成。
退火：将钢加热到一定温度，保温一段时间后缓慢冷却，如炉冷。
正火：将钢加热到某一临界温度以上，保温后在空气中冷却。
淬火：将钢加热到某一临界温度以上，保温后快速冷却，如淬入水或油里。
回火：将淬火后的钢再加热到A线以下某一温度后冷却。
12.热处理温度的选择亚共析钢：淬火、正火、退火的加热温度在Ac以上30~50℃。
3共析钢，过共析钢：淬火、退火的加热温度，在Ac1以上30~50℃；正火加热温度在Acm以上30~50℃。
亚共析钢和过共析钢的淬火，退火温度范围不同（见图1），这是由于如果亚共析钢的淬火温度过低，在Ac1以上30~50℃，这时钢的组织是铁素体和马氏体，使钢件上出现软点。
而过共析钢在两相区加热后淬火得到的组织是马氏体和渗碳体。
由于渗碳体本身硬度很高，不会影响钢的硬度；相反如果过共析钢加热到奥氏体单相区淬火，得到的组织是马氏体和大量的残余奥氏体，硬度反而要下降。
图1淬火加热温度范围过共析钢在退火时若加热到奥氏体单相区，冷却时将在晶介析出网状渗碳体，使钢的塑性，冲击韧性降低。
所以过共析钢退火加热温度不能过高。
过共析钢的正火主要是为了消除已经形成的网状渗碳体，只是加热到Acm 线以上才能使网状渗碳体全部溶入奥氏体，由于正火的冷却速度较快，网状渗碳体来不及析出而被消除。
回火温度是根据零件所要求的机械性能确定的，通常将回火分为低温、中温、高温回火：低温回火：（150~250℃）所得的组织为回火马氏体，硬度约为HRC60，目的是降低淬火后的应力，减少钢的脆性，但保持钢的高硬度，这种回火常用于切削刀具和量具。
中温回火；（350~500℃）所得组织为回火屈氏体，硬度约为HRC40，目的是获得高的弹性极限，同时有较好的韧性，主要用于中高碳钢弹簧的热处理。
简要韧脆转化温度及其评价方法。
简要韧脆转化温度及其评价方法。
简要韧脆转化温度及其评价方法
韧脆转化温度（TCT）是材料力学性能评价的一个重要指标，用于衡量材料在加载前后的
热回稳性能。
它也可以用来衡量材料在加载前后的力学性能，比如弹性模量、断裂韧度、
疲劳强度等。
简要韧脆转化温度（TCT）是指材料在热载荷作用下的韧脆转换温度，它强
调材料在加载前后的热回稳性能，因此可以用来估计材料在加载前后的力学性能。
鉴于韧脆转化温度的重要性，现在的研究已经集中在评价和测定简要韧脆转化温度（TCT）的方法上。
主要有三种方法可以用来评价和测定简要韧脆转化温度，分别是拉伸-断裂、
拉伸-延伸和拉伸-不可逆变形法。
拉伸-断裂法是简单快速的方法，是指在一定温度范围内，逐渐增加拉伸应力并记录断裂
温度。
这种方法可以直接测定简要韧脆转化温度，但是受到材料的热稳定性影响，它的准
确度可能不太高。
拉伸-延伸法是用来测定韧脆转换温度的另一种方法，它是在一定温度范围内，逐渐增加
拉伸应力，记录拉伸应变，然后求出延伸温度的系数。
这个系数可以用来测定韧脆转换温度。
拉伸-不可逆变形法是另一种方法，它是将拉伸应力按一定的温度递减，记录拉伸应变，
然后求出不可逆变形温度的系数。
这个系数也可以用来测定韧脆转换温度。
综上所述，从测定简要韧脆转化温度的角度来看，目前可以用拉伸-断裂、拉伸-延伸和拉
伸-不可逆变形法来评价和测定简要韧脆转化温度。
这些方法都可以用来衡量材料在加载
前后的热回稳性能，从而估计材料在加载前后的力学性能。
材料力学性能课后习题答案
材料力学性能课后习题答案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．xx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。
韧性：指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。
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。
是解理台阶的一种标志。
9.解理面：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，可以是韧性断裂，也可以是脆性断裂。
沿晶断裂：裂纹沿晶界扩展，多数是脆性断裂。
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12.弹性不完整性：理想的弹性体是不存在的，多数工程材料弹性变形时，可能出现加载线与卸载线不重合、应变滞后于应力变化等现象,称之为弹性不完整性。
弹性不完整性现象包括包申格效应、弹性后效、弹性滞后和循环韧性等金属的弹性模量主要取决于什么因素？为什么说它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和晶格类型。
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和晶粒大小，但是不改变金属原子的本性和晶格类型。
等温球化退火温度对高碳钢组织的影响
等温球化退火温度对高碳钢组织的影响高碳钢是一种含有较高碳含量的钢材，其碳含量通常在0.6%到1.5%之间。
与低碳钢相比，高碳钢具有更高的硬度和强度，但也更脆。
为了提高高碳钢的可加工性和韧性，可以采用等温球化退火工艺。
等温球化退火是将材料加热到一个特定温度，然后在这个温度保持一段时间，并最终冷却。
在高碳钢中，等温球化退火温度对组织和性能有着重要的影响。
首先，等温退火温度决定了碳的析出形式。
在高温下，碳原子倾向于从晶格中溢出并形成球化的颗粒。
球化的颗粒会增加钢材的韧性和延展性，减少脆性。
因此，合适的等温球化退火温度可以促使碳原子球化并改善高碳钢的组织。
其次，等温球化退火温度对高碳钢的晶粒尺寸和形态也有影响。
晶粒尺寸通常与材料的机械性能和韧性密切相关。
较高的退火温度可以导致晶粒长大，而较低的退火温度则导致晶粒细化。
在高碳钢中，较大的晶粒会降低钢材的硬度，但也会降低其临界应变能。
因此，适当的等温退火温度可根据需要选择晶粒尺寸。
此外，等温球化退火温度可以改变高碳钢中的亚晶结构。
亚晶结构是介于晶体和非晶体之间的结构形态，对材料的韧性和抗应力腐蚀性能起着重要作用。
适当的退火温度可以促使高碳钢中的亚晶结构形成，并提高材料的塑性和韧性。
最后，等温球化退火温度还可以影响高碳钢中的残余应力和孪晶形成。
高温下的退火可以减小材料中的残余应力，从而降低材料在使用过程中的应力集中和变形。
此外，适当的退火温度还可以抑制高碳钢中的孪晶形成，从而提高材料的韧性和耐腐蚀性。
总之，等温球化退火温度对高碳钢的组织和性能有着显著的影响。
通过适当调节退火温度，可以改善高碳钢的可加工性和韧性，提高其抗脆性和强度。
然而，需要注意的是，过高的退火温度可能导致晶粒长大，从而降低硬度和强度。
因此，在等温球化退火过程中，需要综合考虑材料的成分、性能需求和退火温度的选择，以获得最佳的组织和性能。
材料力学性能知到章节答案智慧树2023年西安工业大学
参考答案:
越宽
35.典型疲劳断口具有3个特征区分别为（）。
参考答案:
疲劳裂纹扩展区
;疲劳源
;瞬断区
36.疲劳条带和贝纹线均属于疲劳断口的微观特征形貌。（）
参考答案:
错
37.同种材料不同应力状态下，表现出的应力～寿命曲线是不同的，相应的疲劳极限也不相同。一般而言，对称弯曲疲劳极限（）对称拉压疲劳极限。
参考答案:
错
26.线弹性断裂力学研究方法之一是应力应变分析方法，与之相对应的是（）判据。
参考答案:
K
27.要测量金属材料的断裂韧性（断裂韧度）KIC，中国国家标准中规定了四种试样，下列中不属于这四种试样的是（）。
参考答案:
标准四点弯曲试样
28.奥氏体钢的KIC比马氏体钢的高。）
参考答案:
对
29.对于过共析钢而言，如果沿晶界析出二次渗碳体的数量逐渐增多，则该材料的KIC（）。
参考答案:
晶粒大小
;金相组织
;加载速度
第四章测试
23.裂纹扩展的基本形式有（）。
参考答案:
滑开型
;张开型
;撕开型
24.某材料的KIC=50MPa·m^-1/2，承受1000MPa的拉应力，假设K=1.2σ(πa)^1/2，该试样的临界裂纹尺寸是（）。
参考答案:
1.1mm
25.应力场强度因子，综合反映了外加应力和裂纹长度、裂纹形状对裂纹尖端应力场强度影响，是材料本身固有的力学性能。（）
参考答案:
错
59.两表面完全分开，形成液体与液体之间的摩擦是流体摩擦。（）
参考答案:
脆性转变温度试验
脆性转变温度：ductile-brittle transition temperature
温度降低时金属材料由韧性状态变化为脆性状态的温度区域，也称韧脆转变温度。
在脆性转变温度区域以上，金属材料处于韧性状态，断裂形式主要为韧性断裂；在脆性转变温度区域以下，材料处于脆性状态，断裂形式主要为脆性断裂(如解理)。
脆性转变温度越低，说明钢材的抵抗冷脆性能越高。
脆性转变温度要通过一系列不同温度的冲击试验来测定，根据测定方法的不同存在着不同的表示方法，主要有：
① 能量准则法：规定为冲击吸收功(Ak)降到某一特定数值时的温度，例如取Akma×0.4对应的温度，常以Tk表示。
② 断口形貌准则法：规定以断口上纤维区与结晶区相对面积达一定比例时所对应的温度，例如取结晶区面积占总面积50%所对应的温度，以FATT (fraeture appearance transition temperature)表示。
③ 落锤试验法：规定以落锤冲断长方形板状试样时断口100%为结晶断口时所对应的温度为无塑性转变温度， 以NDT(nil ductility temperature)表示。
脆性转变温度除与表示方法有关外。
还与试样尺寸、加载方式及加载速度有关，不同材料只能在相同条件下进行比较。
在工程应用中，为防止构件脆断，应选择脆性转变温度低于构件下限工作温度的材料。
对于那些含氮、磷、砷、锑和铋等杂质元素较多，在长期运行过程中有可能发生时效脆化、回火脆性等现象的材料，其脆性转变温度会随运行时间而升高。
因此，脆性转变温度以及脆性转变温度的增量已成为构件材料性能的考核指标之一。
脆性转变温度及回火脆性
脆性转变温度及回火脆性一般钢材随着温度的降低，冲击韧性（冲击功）降低，当降至某一温度时，冲击韧性（冲击功）急剧下降，钢材由韧性断裂变为脆性断裂，这种转变称为冷脆转变，转变的温度就称为冷脆温度，也即是脆性转变温度。
影响脆性转变温度的因素很多，有材料本身的因素，如晶体结构及强度等级、合金元素及夹杂物、晶粒大小等，有外部因素，如形变速度、应力状态、试样尺寸等。
(一)第一类回火脆性1.第一类回火脆性的主要特征及影响因素在200～350℃之间回火时出现的第一类回火脆性又称低温回火脆性。
如在出现第一类回火脆性后再加热到更高温度回火，可以将脆性消除，使冲击韧性重新升高。
此时若再在200～350℃温度范围内回火将不再会产生这种脆性。
由此可见，第一类回火脆性是不可逆的，故又可称之为不可逆回火脆性。
几乎所有的钢均存在第一类回火脆性。
如含碳不同的Cr-Mn钢回火后的冲击韧性均在350℃出现一低谷。
第一类回火脆性不仅降低室温冲击韧性，而且还使冷脆转变温度50％FATTe（钢料的冲击韧性）随测试温度的下降而出现显著下降时所对应的温度，即使钢料由韧性状态转变为脆性状态的温度称为冷脆转变温度，用50％FATT(℃）表示，详见金属力学性能]升高，断裂韧性Kle下降。
如Fe-0.28 C-0.6 4Mn-4.82Mo钢经225℃回火后Kle为117.4MN／m，而经300℃回火后由于出现了第一类回火脆性，使KIe降至73.5MN／m。
出现第一类回火脆性时大多为沿晶断裂，但也有少数为穿晶解理断裂。
影响笫一类回火脆性的因素主要是化学成分。
可以将钢中元素按其作用分为三类。
1)有害杂质元素，其中包括S、P、As、Sn、Sb、Cu、N、H、O等。
钢中存在这些元素时均将导致出现第一类回火脆性。
不含这些杂质元素的高纯钢没有或能减轻第一类回火脆。
2)促进第一类回火脆性的元素。
属于这一类的合金元素有Mn、Si、Cr、Ni、V 等。
这一类合金元素的存在能促进第一类回火脆性的发展。
温度对材料韧脆性的影响
温度对材料韧脆性的影响
摘要
本文旨在探讨温度对材料韧脆性的影响。
在许多工程和科学应
用中，温度是一个重要的参数，它对材料的性能和行为产生显著影响。
通过实验和研究，我们发现温度的变化对材料的韧性和脆性具
有显著的影响。
本文将介绍温度对材料韧脆性的影响机制以及实际
应用。
影响机制
温度对材料韧脆性的影响是通过改变材料内部微观结构和原子
排列引起的。
一般来说，随着温度的升高，材料的韧性通常会下降，而脆性会增加。
这是由于高温下原子和分子的热运动增强，导致材
料内部应力集中和结构变化。
这种结构变化会导致材料的断裂韧性
下降，从而使材料更容易发生断裂。
实际应用
温度对材料韧脆性的影响在许多领域都有重要应用。
例如，在
航空航天工程中，材料的韧性和脆性是设计安全和可靠性的关键参数。
通过研究材料在不同温度下的韧脆性变化，可以为航空航天器
的设计和材料选择提供重要参考。
此外，在金属加工和焊接中，温度的控制也是关键的，以确保材料在加工过程中具有适当的韧性，以防止断裂和损坏。
结论
温度对材料的韧脆性具有显著影响。
通过控制温度，可以改变材料的韧性和脆性，从而影响材料的性能和行为。
在工程和科学领域，了解温度对材料韧脆性的影响机制和实际应用是至关重要的，为材料设计和工程实践提供基础。
此外，应进一步研究温度与材料韧脆性之间的关系，以利用这一关联以改进材料的性能和应用。
碳钢在回火时的组织转变过程及相应性能变化
碳钢在回火时的组织转变过程及相应性能变化碳钢在回火时的组织转变过程及相应性能变化碳素钢淬火后在不同温度下回火时，组织将发生不同的变化。
由于组织变化会带来物理性能的变化，而不同的组织变化，物理性能的变化也不同。
通常根据物理性能的变化把回火转变分成四种类型。
第一类回火转变：M分解为回火M，80～250℃；低碳马氏体发生碳原子向位错附近偏聚外，马氏体中析出碳化物，使马氏体碳含量降低；高碳马氏体发生分解，马氏体中过饱和碳不断以ε碳化物形式析出，使马氏体碳含量降低。
产物：回火马氏体。
性能：保留淬火后高硬度第二类回火转变：残余A分解为回火M或下B，200～300℃；淬火后的残余奥氏体是不稳定组织，在本阶段，残余奥氏体分解为低碳马氏体和ε碳化物，此组织为回火马氏体。
第三类回火转变：碳化物析出与转变，250～400℃回火M转变为回火T（亚稳碳化物转变为稳定碳化物），250～400℃时，碳素钢M中过饱和的C几乎全部析出，将形成比ε-FeXC 更稳定的碳化物。
在回火过程中除ε-FeXC外，常见的还有两种：一种其组成与Mn5C2相近，称为χ碳化物，用χ-Mn5C2表示；另一种是渗碳体，称θ碳化物，用θ-Fe3C表示。
这两种碳化物的稳定性均高于ε-FeXC。
通常在MS以下回火残余A转变为M，然后分解为回火M，而在B转变区回火，残余A转变为下B。
第四类回火转变：回火T转变为回火S（碳化物聚集长大，α再结晶），400～700 铁素体发生回复和再结晶为等轴状、碳化物球化粗大——回火索体。
主要发生如下变化：内应力消除：宏观区域性内应力（工件内外），550 ℃全部消除；微观区域性内应力（晶粒之间），500 ℃基本消除；晶格弹性畸变应力（碳过饱和），ε转变完即消除。
（300℃马氏体分解完毕）回复与再结晶：回火使亚结构（位错、孪晶）消失；板条和片状马氏体特征保留（回复）、消失（再结晶）。
湖南大学材料性能学作业习题答案
第一章一、解：1.滞弹性：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。
2. 塑性：在给定载荷下，材料产生永久变形的特性。
3•解理台阶：解理裂纹与螺型位错相交形成解理台阶。
4. 河流状花样：解理裂纹与螺型位错相遇后，沿裂纹前端滑动二相互汇合，同号台阶相互汇合长大，当汇合台阶足够大时，便成为河流状花样。
5. 强度：材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力称为强度。
二、解：1.E :弹性模量。
2. d 0.2 :屈服强度3. b b :抗拉强度4. £ :条件应变或条件伸长率。
三、解：由d m= ( E Y s/ao)?得：丫s= d m2 • ao/E ①将代入d c= (2E • 丫s/ JI a)?=d m- ( 2*ao/刃*a)=504MPA.四、解：由题中所给式子知：⑴：材料的成分增多，会引起滑移系减少、孪生、位错钉插等，材料越容易断裂；⑵：杂质：聚集在晶界上的杂质越多，材料越容易断裂；⑶：温度：温度降低，位错摩擦阻力越大，所以材料越容易断裂；⑷、晶粒大小：晶粒越小，位错堆积越少，晶界面积越大，材料韧性越好，所以不容易断裂；⑸、应力状态：减小切应力与正应力比值的应力状态都会使材料越容易断裂；⑹、加载速率：加载速率越大，材料越容易断裂五、解：两者相比较，前者为短比例式样，后者为长比例式样，而对于韧性金属材料，比例试样尺寸越短，其断后伸长率越大，所以 d 5大于d 10.第二章作业题1应力状态软性系数：按“最大切应力理论”计算的最大切应力与按“相当最大正应力理论”计算的最大正应力的比值。
2缺口效应：截面的急剧变化产生缺口，在静载荷作用下，缺口截面上的应力状态将发生变化，产生缺口效应，影响金属材料的力学性能。
3布氏硬度：用一定直径的硬质合金球做压头，施以一定的试验力，将其压入试样表面，经规定保持时间后卸除，试样表面残留压痕。
HBW通过压痕平均直径求得。
金属的脆性、成因及对策
金属的脆性、成因及对策工程构件在韧性、塑性指标值较低的时候即表现为脆性。
脆性失效往往没有征兆，危害却常常是灾难性的，所以应该尽量避免构件材料的脆性。
与热处理有关的材料脆性有：回火脆性、低温脆性、氢脆、σ脆性和电镀脆性等。
本文分别阐述其成因及对策。
一、回火脆性钢件淬火成马氏体后，在回火过程中，随着回火温度的升高，硬度和强度降低，塑性和韧性提高。
但是在有些情况下，在某一回火温度区间，韧性指标随回火温度的变化曲线存在低谷，表现出脆性现象。
如图1所示。
▲图1结构钢的回火脆性示意图图中有两个低谷，一个在200~400℃温度区间，这类回火脆性在碳钢和合金钢中均会出现，它与回火后的冷却速度无关，也就是说只要在这个温区内回过火，脆性都无法避免。
这种回火脆性称为第一类回火脆性，也称为不可逆回火脆性。
另一类发生在某些合金结构钢中，这些钢在下面情况下发生脆化：①高于600℃温度下回火，而在450~550℃温度区间冷却缓慢。
②直接在450℃~550℃温度区间加热回火。
解决办法是，重新加热至600℃以上温度回火，回火后快速冷却（注：尽量避免在450~550℃区间回火）。
这种回火脆性称为第二类回火脆性。
1.1第一类回火脆性这类脆性，其程度用夏比冲击吸收功的低谷大小进行评定。
应该指出的是：钢的各类力学性能指标对第一类回火脆性具有不同的敏感程度，并与载荷方式有关。
强度指标对回火脆性敏感度较小，塑性指标对回火脆性敏感程度较大，扭转与冲击载荷对回火脆性敏感程度大，而拉伸和弯曲应力对回火脆性敏感程度较小。
因此，对于应力集中比较严重、冲击载荷大或者受扭转载荷的工件，要求较大的塑性、韧性和强度相配合时，第一类回火脆性应该按照一种热处理缺陷对待。
但对于应力集中不严重、承受拉伸、压缩或弯曲应力的工件，例如某些冷变形工模具，其使用寿命主要取决于疲劳裂纹的萌生而不是裂纹扩展抗力。
所以这种场合下并不一定把第一类回火脆性视为必须避免的热处理缺陷，有时候甚至可以利用该温度回火出来的强度（硬度）峰值，来达到发挥材料潜力、延长使用寿命的目的。
材料力学性能参考答案
填空：1．影响材料弹性模数的因素有键合方式和原子结构、晶体结构、化学成分、微观组织、温度、加载条件和负荷持续时间等。
2．提供材料弹性比功的途径有二，提高材料的弹性极限，或降低弹性模量。
3．退火态和高温回火态的金属都有包申格效应，因此包申格效应是具有的普遍现象。
4．金属材料常见的塑性变形机理为晶体的滑移和孪生两种。
5．多晶体金属材料由于各晶粒位向不同和晶界的存在，其塑性变形更加复杂，主要有各晶粒变形的不同时性和不均匀性及各晶粒变形的相互协调性的特点。
6．影响金属材料屈服强度的因素主要有晶体结构、晶界与亚结构、溶质元素、第二相、温度等。
7．产生超塑性的条件是（1）超细晶粒；（2）合适的条件，变形温度≥0.4Tm，应变速率ε≤ 10－3s－1 ；（3）应变速率敏感指数较高0.3≤m≤1 。
8．材料的断裂过程大都包括裂纹的形成与扩展两个阶段，根据断裂过程材料的宏观塑性变形过程，可以将断裂分为韧性断裂与脆性断裂；按照晶体材料断裂时裂纹扩展的途径，分为穿晶断裂和沿晶断裂；按照微观断裂机理分为剪切断裂和解理断裂；按作用力的性质可分为正断和切断。
9.包申格效应：金属材料经过预先加载产生少量的塑性变形,而后再同向加载,规定残余伸长应力增加；卸载时降低的的现象。
10．剪切断裂的两种主要形式为滑断（纯剪切断裂）和微孔聚集性断裂。
11．解理断口的基本微观特征为解理台阶、河流花样和舌状花样。
12．韧性断裂的断口一般呈杯锥状，由纤维区、放射区和剪切唇三个区域组成。
13．韧度是衡量材料韧性大小的力学性能指标，其中又分为静力韧度、断裂韧度和冲击韧度。
14. 材料在受到三向等拉伸应力作用时压力状态最硬，其最大切应力分量分量为零，材料最易发生脆性断裂，适用于揭示塑性较好的金属材料的脆性倾向。
单向拉伸时，正应力分量较大，切应力分量较小，应力状态较硬。
一般用于塑性变形抗力与切断抗力较低的所谓塑性材料试验；弯曲、扭转时应力状态较软，材料易产生塑性变形，适用于在单向拉伸时容易发生脆断而不能充分反映其塑性性能的所谓脆性材料；材料的硬度试验属于三向压缩状态，应力状态非常软，可在各种材料上进行。
2.25Cr1Mo钢韧脆转变温度影响因素分析
冲击韧 性迅 速下 降 以及 韧脆 转变温 度升 高 。有 ］ 关 研究 认 为 ， 造成 材 料 韧 脆转 变温 度 变 化 的 主要
因素有 材料 的组 织 、 度及 杂质 原 子 的 晶 界偏 聚 硬 等 。 。为进一 步 弄 清 Ｃ Ｍｏ类 钢 韧 脆 转 变 温 度 。 ］ ｒ
最高 。
２ ２ 金相 组织 与硬度 对韧 脆转变 温度 的影 响 ． ３ ２２Ｃｌ 组 ． ５ ｒＭｏ钢 显 微 组 织 照 片 如 ５ ８ ３ ４ ０ ０ 】
０ Ｏ ２ ３ ０ ９ ５ ０ ０３ ０５ ２ ０ ． ５ ．０
脆转 变温 度为 ～２ ３ ５ Ｃ； 试 样 ４ ０ 时 效 １２ ０ ８ ０
ｈ后 韧脆 转变 温度 为 一１ 。由 此可 见 ， 同 的 ０Ｃ 不
时效工艺 下 ， 验钢 的韧脆 转 变温度 明显不 同 ， 试 其
中， １ 样 ６ ０。 试 ５ Ｃ时效 ２ｈ后 的韧脆 转 变温 度 最 低， 。 ３ 试样 ４ ０ Ｃ时效 １２ ０ｈ后 韧 脆转 变温 度 ８ ０
［ 任编辑 责
彭金旺］
表 １ ２２Ｃｌ ． ５ ｒ Ｍｏ钢 主 要 化 学 成 分 １ ％ ） ｗ／
Ｔａｂｅ １ Ｃｈｅ ｉａ ｏ ｐｏ ｉｉｎｓｏ ｘ ｅ ｉ ｅ ｔ ｌｍ ａ ｅ ｉ ｌ ｍ ｃ ｌｃ ｍ ｓｔｏ ｆｅ ｐ ｒｍ ｎ ａ ｔｒａｌ
Ｃ Ｓ ｉ Ｍｎ Ｐ Ｓ Ｃｒ Ｍｏ Ｎ
Ｆａ ｔ ｒ ｎｆｕ ｎ ｉ ｈ ｃ ｏ ｓ ｉ ｌ ｅ ｃ ｎｇ ｔ ｅ ＤＢＴＴ ｆ ２ ２ Ｃｒ Ｍ ｏ ｓ ｅ １ ｏ ５ ｌ ｔ ｅ
．
Ｓｈｅ ｏ ｇｄｏ ｇ ，Ｙｕ ｚｉ ｎＤ ｎ ｎ ａｎ Ｚｅ
材料力学性能总思考题（1）
材料力学性能总思考题（1）第一章1什么是材料力学性能？有何意义？材料在一定温度条件和外力作用下，抵抗变形和断裂的能力称为材料的力学性能。
2金属拉伸试验经历哪几个阶段？拉伸试验可以测定哪些力学性能？三个阶段：弹性变形阶段；塑性变形阶段；断裂可测定的性能：屈服强度，抗拉强度，断后伸长率，断面收缩率3拉伸曲线有何作用？拉伸曲线各段图形分别意味着什么？拉伸曲线可测定材料的屈服强度，抗拉强度，断后伸长率，断面收缩率等力学性能指标；4不同材料的拉伸曲线相同吗？为什么?不同；材料的组织结构不同，成分不同，所处温度、应力状态不同，拉伸曲线也不同。
5材料的拉伸应力应变曲线发现了哪几个关键点？这几个关键点分别有何意义？真实应力应变曲线关键点是颈缩点工程应力应变是屈服强度7 弹性变形的实质是什么？金属晶格中原子自平衡位置产生可逆位移的反映。
8弹性模量E的物理意义？E是一个特殊的力性指标，表现在哪里？材料在弹性变形阶段，其应力和应变成正比例关系（即符合胡克定律），其比例系数称为弹性模量。
E=ζ/ε。
弹性模量可视为衡量材料产生弹性变形难易程度的指标，其值越大，使材料发生一定弹性变形的应力也越大，即材料刚度越大，亦即在一定应力作用下，发生弹性变形越小。
弹性模量E是指材料在外力作用下产生单位弹性变形所需要的应力。
它是反映材料抵抗弹性变形能力的指标，相当于普通弹簧中的刚度。
特殊表现：金属材料的E是一个对组织不敏感的力学性能指标，温度、加载速率等外在因素对其影响不大，E主要决定于金属原子本性和晶格类型。
9比例极限、弹性极限、屈服极限有何异同？比例极限：应力应变曲线符合线性关系的最高应力（应力与应变成正比关系的最大应力）；弹性极限：试样由弹性变形过渡到弹-塑性变形时的应力；屈服极限：开始发生均匀塑性变形时的应力。
10你学习了哪几个弹性指标？弹性极限、比例极限、弹性模量、弹性比功11弹性不完整性包括哪些方面？金属在弹性变形阶段存在微小的塑性变形，即弹塑性变形之间无绝对的分界点，包括弹性滞弹性及内耗、包辛格效应等。
实验二 低碳钢韧脆转化温度
T8钢（1#）及纯铁（2#）,成分（wt%）如表所示：
Steel No.
C
Si
Mn
P
S
Fe
1
0.32
0.30
0.80
0.025
0.037
Bal.
2
0.0014
0.03
0.05
0.012
0.087
Bal.
试样外型尺寸：10mm*10mm*55mm。缺口部位为U型槽。
实验仪器：
冲击试样机：JB-30B，最大吸收功300/150J.
53
20
20
7
-1
Ak/J
>208
70(T)
>244
>262
16(T)
8
134
断口脆性区面积%
0%
71%
0%
0%
99%
99%
25%
温Ak/J
56
68
8(T)
9
断口脆性区面积%
91%
61%
99%
78%
本人测得数据：
温度/oC
-38
Ak/J
17
断口脆性区面积%
74%
断口形貌见右图手绘：
[分析与讨论]
影响试验材料韧脆转变温度的因素有材料结构与性质，而对一定的材料来说，影响他们的因素有：
1．力学状态
2．温度
3．应变速率
本次试验的纯铁试样的结构属于BCC结构，因此在一定温度内表现为韧性，而在另外的温度内表现为脆性，所有存在一定的韧脆转变区间，而T8钢由于碳含量高，因此为脆断，不存在韧脆转变区间。
力学状态的影响：受力过程中，应力状态软性系数 ，破坏前产生明显塑性变形，产生韧性断裂。而 时，应力状态变硬，变为脆性断裂。
材料性能学期末考试
中原工学院材料与化工学院材料性能学《材控专业课后习题》第一章材料在单向拉伸时的力学性能１-1名词解释1.弹性比功:材料在弹性变形过程中吸收变形功的能力.2.包申格效应:金属材料经预先加载产生少量塑性变形，而后再同向加载,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.其来源于金属材料中的位错运动所受阻力的变化。
可通过热处理(再结晶退火）消除。
3.塑性:材料断裂前产生塑性变形的能力4.韧性：材料变形时吸收变形力的能力5.脆性断裂(弹性断裂)：材料断裂前不发生塑性变形，而裂纹的扩展速度往往很快。
断口呈现与正应力垂直，宏观上比较齐平光亮,为放射状或结晶状。
6.韧性断裂（延性断裂或者塑性断裂)：材料断裂前及断裂过程中产生明显塑性变形的断裂过程。
断口呈现暗灰色、纤维状。
7.剪切断裂：材料在切应力作用下沿滑移面分离而造成断裂.断口呈现锋利的楔形或微孔聚集型,即出现大量韧窝。
8.河流花样：解理裂缝相交处会形成台阶,呈现出形似地球上的河流状形貌9.解理台阶：解理裂纹的扩展往往是沿晶面指数相同的一族相互平行,但位于“不同高度”的晶面进行的。
不同高度的解理面存在台阶。
10.韧窝：通过孔洞形核、长大和连接而导致韧性断裂的断口1—3材料的弹性模数主要取决于什么因素?答:影响弹性模数的因素:键合方式和原子结构、晶体结构、化学成分、微观组织、温度、加载条件和负荷持续时间1—4决定金属材料屈服强度的主要因素有哪些？答：１、晶体结构：屈服是位错运动，因此单晶体理论屈服强度=临界切应力2、晶界和亚结构:晶界是位错运动的重要障碍,晶界越多,常温时材料的屈服强度增加。
晶粒越细小，亚结构越多,位错运动受阻越多,屈服强度越大。
３、溶质元素：由于溶质原子与溶剂原子直径不同,在溶质原子周围形成晶格畸变应力场，其与位错应力场相互作用，使位错运动受阻，增大屈服强度.固溶强化、柯氏气团强化、沉淀强化、时效强化、弥散强化4、第二相：弥散分布的均匀细小的第二相有利于提高屈服强度5、环境因素对屈服强度的影响1)温度的影响：温度升高，屈服强度降低，但变化趋势因不同晶格类型而异。
q345r韧脆转变温度
q345r韧脆转变温度
摘要：
1.韧脆转变温度的定义
2.韧脆转变温度的重要性
3.影响韧脆转变温度的因素
4.测量韧脆转变温度的方法
5.应用韧脆转变温度的领域
正文：
韧脆转变温度（q345r）是指材料在温度变化时，其韧性和脆性发生转变的温度。
在这个温度下，材料的韧性和脆性达到平衡，超过这个温度，材料的韧性会逐渐减弱，脆性增强。
因此，了解韧脆转变温度对于材料的选用和使用具有重要意义。
韧脆转变温度受到多种因素的影响，如材料的化学成分、热处理过程、冷加工程度等。
为了准确地测量韧脆转变温度，通常采用金相法、冲击试验法、断裂力学试验法等方法。
韧脆转变温度在许多领域都有广泛应用，如金属材料、陶瓷材料、复合材料等。
在钢铁行业中，通过测量韧脆转变温度，可以有效地评估钢材的韧性和脆性，从而指导钢材的加工、使用和储存。
此外，在航空航天、汽车制造、建筑材料等行业，了解韧脆转变温度对于提高材料的性能和安全性也具有重要意义。
总之，韧脆转变温度是一个描述材料韧性和脆性转变的重要参数。
材料力学性能复习提纲(答案)
一、名词解释弹性：指物体在外力作用下发生形变，当外力撤消后能恢复原来大小和形状的性质塑性：指金属材料断裂前发生塑性变形（不可逆永久变形）的能力。
弹性模量：单纯弹性变形过程中应力与应变的比值，表示材料对弹性变形的抗力。
（工程上弹性模量被称为材料的刚度，表征金属材料对弹性变形的抗力，其值越大，则在相同应力下产生的弹性变形就越小）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，规定残余延伸强度（或屈服强度）增加；反向加载，规定残余延伸强度降低的现象。
滞弹性：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。
河流花样：是判断是否为解理断裂的重要微观证据。
解理面：指金属材料在一定条件下（如低温），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；因与大理石的断裂相似，所以称这种晶体学平面为解理面。
断裂韧度：在弹塑性条件下，当应力场强度因子增大到某一临界值，裂纹便失稳扩展而导致材料断裂，这个临界或失稳扩展的应力场强度因子即断裂韧度。
韧脆转变：（体心立方合金随着温度的降低表现出从延性到脆性行为的转变。
该转变发生的温度范围可以通过摆锤式或悬臂梁式冲击实验来确定。
【材科定义】）当温度低于某一数值时，某些金属的塑性（特别是冲击韧性）会显著降低而呈现脆性的现象。
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σbn与等截面尺寸光滑试样的抗拉强度σb的比值表示，称为缺口敏感度，记为NSR。
冲击韧性：指材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力，用标准试样的冲击吸收功A k表示。
应力松弛：在高温保证总应变不变的情况下，会发生应力随着时间延长逐渐降低的现象．该现象叫应力松弛。
疲劳贝纹线：贝纹线是疲劳区的最大特征，一般是由载荷变动引起的。
高周疲劳：指材料在低于其屈服强度的循环应力作用下，经10000-100000 以上循环次数而产生的疲劳。
低周疲劳：材料在循环载荷作用下，疲劳寿命为102~105次的疲劳断裂称为低周疲劳。
金属材料脆性转变温度和其影响因素
脆性转变温度和其影响因素(一)第一类回火脆性1.第一类回火脆性的主要特征及影响因素在200～350℃之间回火时出现的第一类回火脆性又称低温回火脆性。
如在出现第一类回火脆性后再加热到更高温度回火，可以将脆性消除，使冲击韧性重新升高。
此时若再在200～350℃温度范围内回火将不再会产生这种脆性。
由此可见，第一类回火脆性是不可逆的，故又可称之为不可逆回火脆性。
几乎所有的钢均存在第一类回火脆性。
如含碳不同的Cr-Mn钢回火后的冲击韧性均在350℃出现一低谷。
第一类回火脆性不仅降低室温冲击韧性，而且还使冷脆转变温度50％FATT（钢料的冲击韧性随测试温度的下降而出现显著下降，试样断口的塑性面积下降至50%时所对应的温度）升高，断裂韧性KIc下降。
如Fe-0.28 C-0.64 Mn-4.82Mo钢经225℃回火后KIc为117.4MN／m，而经300℃回火后由于出现了第一类回火脆性，使KIc降至73.5MN／m。
出现第一类回火脆性时大多为沿晶断裂，但也有少数为穿晶解理断裂。
影响笫一类回火脆性的因素主要是化学成分。
可以将钢中元素按其作用分为三类。
1)有害杂质元素，其中包括S、P、As、Sn、Sb、Cu、N、H、O等。
钢中存在这些元素时均将导致出现第一类回火脆性。
不含这些杂质元素的高纯钢没有或能减轻第一类回火脆。
2)促进第一类回火脆性的元素。
属于这一类的合金元素有M n、Si、Cr、Ni、V 等。
这一类合金元素的存在能促进第一类回火脆性的发展。
有的元素单独存在时影响不大，如Ni。
但当Ni与Si同时存在时则也能促进第一类回火脆性的发展。
部分合金元素还能将笫一类回火脆性推向较高的温度，如Cr与Si。
3)减弱第一类回火脆性的元素。
属于这一类的合金元素有Mo、W、Ti、A l等。
钢中含有这一类合金元素时第一类回火脆性将被减弱。
在这几种合金元素中以Mo的效果最显著。
除化学成分外，影响第一类回火脆性的因素还有奥氏体晶粒的大小以及残余奥氏体量的多少。
低碳钢焊接层间温度对焊缝金属冲击韧性的影响
低碳钢焊接层间温度对焊缝金属冲击韧性的影响摘要：本文就低碳钢对接平焊时，层间温度对焊缝金属性能的影响，特别是对冲击韧性的影响进行了初步探讨，结果表明，低碳钢焊接随层间温度的降低，冲击韧性增加。
本文也从理论上为该结论找到了依据。
希望从事焊接行业的员工在选择工艺参数时有所参照。
关键词：层间温度；ak；熔敷金属。
1引言许多机器零件在工作时要遇到冲击负荷，如锻锤的锤杆、冲床的冲头、火车和汽车在开车、刹车时的部分传动零件等，这些零件在冲击载荷的作用下，韧性差的材料往往易于发生突然断裂，造成严重的安全事故，因此研究材料的冲击韧性具有十分重要的意义。
在焊接行业，大家研究更多的是焊接热影响区的机械性能，应当说，目前对焊接热影响区的研究，已很成熟，零件设计时，充分考虑了热影响区这一影响因素。
但在有焊接零件的机器中，机器运行中焊缝同样也要受到冲击力，生产厂家大多做做无损检测，合格后就投入使用，但实际上，因焊缝质量造成事故的也不乏其例，因此，研究焊缝本身的熔焊机理、焊后的机械性能同样具有意义。
2 实验2．1．实验用材料○1、板材：材质C3，板厚：12mm，生产厂家：包头钢铁公司。
○2、焊接材料：E4303电焊条，规格：￠3.2，生产厂家：内蒙古集宁卫星焊材股份有限公司。
2．2．试样加工：将板材送加工车间，按图一制备试板，共加工12套。
图一焊接试板图二拉伸试样图三冲击试样2．3．焊制试板：在同一实验室，由同一焊工，在其它工艺参数不变，只改变层间温度的条件下完成12套试板的焊接，层间温度分别为50℃、100℃、150℃、200℃、250℃、300℃，每一温度下焊制两套试板。
焊接过程中用表面温度计测量层间温度，每一层烧完后，当层温降到规定的温度时，开始焊下一层。
2．4．试样加工：完成焊接，将试件进行X光检测，合格后按图一、图二、图三制备拉伸、冲击试样。
拉伸试样从焊缝中截出，冲击试样的V型缺口开在焊缝中间。
每块试板加工出一个拉伸试样，五个冲击试样。