材料性能总结

材料力学性能

第一章材料单向静拉伸的力学性能

1、名词解释

弹性比功：为应力-应变曲线下弹性范围所吸收的变形功的能力,又称弹性比能，应变比能。即弹性比功=ζe2/2E =ζeεe/2 其中ζe为材料的弹性极限，它表示材料发生弹性变形的极限抗力

包申格效应：指原先经过变形，然后反向加载时弹性极限（ζP）或屈服强度（ζS）降低的现象。

滞弹性：应变落后于应力的现象，这种现象叫滞弹性

粘弹性：具有慢性的粘性流变，表现为滞后环，应力松弛和蠕变。上述现象均与温度，时间，密切相关。内耗：材料在弹性范围加载和卸载时，有一部分加载变形功被材料所吸收，这部分功叫做材料的内耗.

塑性：指金属材料断裂前发生塑性变形的能力。

脆性断裂：材料断裂前基本上补产生明显的宏观塑性变形。断口一般与正应力垂直，宏观上比较齐平光亮，常呈放射状或结晶状。

韧性断裂：材料断裂前及断裂过程冲产生明显宏观塑性变形的断裂过程。断口往往呈暗灰色、纤维状。

解理断裂：在正应力的作用下，由于原子间结合键的破坏引起的沿特定晶面发生的脆性穿晶断裂。

剪切断裂：材料在切应力作用下沿滑移面滑移分离而造成的断裂。

河流花样：实际上是许多解理台阶，不是在单一的晶面上。流向与裂纹的扩展方向一致。

韧窝：材料发生微孔聚集型断裂时，其断口上表现出的特征花样。

2、设条件应力为ζ，真实应力为S，试证明S>ζ。

证明：设瞬时截面积为A，相应的拉伸力为F，于是S=F/A。

同样，当拉伸力F有一增量dF时，试样在瞬时长度L的基础上变为L+dL，于是应变的微分增量应为de=dL/L，试样自L0伸长至L后，总的应变量为e=lnL/ L0 式中e为真应变。于是e=ln（1+ε）

假设材料的拉伸变形是等体积变化过程，于是真应力和条件应力之间有如下关系：

S=ζ（1+ε）由此说明真应力S大于条件应力ζ

3、材料的弹性模数主要取决于什么因素？高分子材料的弹性模数受什么因素影响最严重？

答：材料弹性模量主要取决于结合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，可以说它是一个对组织不敏感的性能指标（对金属材料），而对高分子和陶瓷E对结构和组织敏感。

补充：影响聚合物的弹性模量的因素：下列因素的增加，E↑1)主键热力学稳定性的增加2）结晶区百分比的增加3）分子链填充密度的增加4）分子链拉伸方向取向程度的增加5) 集合物晶体中链端适应性增强6)链折叠程度的减小

4、决定金属材料屈服强度的主要因素有哪些？

答：内在因素:结合键,组织,结构,原子本性

结合键: 金属—金属键高分子—范德华力陶瓷—共价键或离子键键能越大，屈服强度越大。

组织: 四种强化机制影响ζrs ：①固溶强化②形变强化③沉淀和弥散强化④晶界亚晶强化其中沉淀强化和晶粒细化是工程上常使用提高ζrs 的手段。前三种机制提高ζys,但是降低δ,只有第四种提高ζrs又提高δ。

外在因素：温度+应变速率+应力状态

温度因素：一般升高温度，金属材料的屈服强度下降。但是金属晶体结构不同，其变化趋势各异。

应变速率与应变状态：应变速率对金属材料的屈服强度有明显的影响。在应变速率较高的情况下，金属材料的屈服应力将显著升高。应力状态的影响是切应力分量越大，越有利于塑性变形，屈服强度就越低。不同应力状态下的材料屈服强度不同。

补充：

ζ0.2屈服强度单位是Mpa，表示的是试样卸除拉伸力后，其标距部分的残余伸长达到规定的原始标距百分比是0.2%时的应力。

ζb抗拉强度单位是Mpa，代表产生最大均匀塑性变形抗力，但它表示了材料在静拉伸条件下的极限承载能力

以上两种强度都是在静载条件下的拉伸实验中测得。

穿晶断裂可以是韧性断裂，也可以是脆性断裂；而沿晶断裂则多数为脆性断裂。

准解离断裂实际上也有一定的塑性变形，如：贝氏体钢中、高强度钢

它是解理和微孔聚合的混合断裂

相似点:有解理面、河流花样

不同：①主裂纹的走向不太清晰，原因是主裂纹前方常产生许多二次裂纹；②晶粒内部有许多撕裂棱，撕裂棱附近有许多变形；③裂纹多萌生于晶粒内部，裂纹的扩展从解理台阶逐渐过渡向撕裂棱。

另外，加工硬化指数也是重点

第二章

一名词解释：

（1）应力状态软性系数（新书38页）

（2）缺口效应：缺口产生应力集中，引起三向应力状态,使材料脆化，由应力集中产生应变集中，使缺口附近的应变速率增高。

（3）缺口敏感度：缺口式样进行拉伸试验时，常用试样的抗拉强度ζbN与等截面尺寸光滑试样的抗拉强度ζb的比值作为材料的缺口敏感性指标，并称为缺口敏感度。

（4）布氏硬度：将单位压痕面积承受的平均压力（F/S）定义为布氏硬度。。。。。。。

（5）洛氏硬度:

2 说明下列力学性能指标的意义

（1）ζPC：规定非比例压缩应力；（2）ζbc:抗压强度；（3）ζpb：规定非比例弯曲应力;（4）ζ：弯曲强度；（5）ηs：扭转屈服强度；（6）ηp0.3：规定非比例扭转应力；（7）ηb：扭转强度bb

极限；（8）γmax：扭转相对残余切应变最大值;（9）HBS压头为淬火钢球时的布氏硬度值表示符号；

（10）HBW：压头为硬质合金球时的布氏硬度值表示符号；（11）HR30N（12）HR45T（13）HV：维氏硬度和显微硬度（14）HK努氏硬度（15）HS（16）q e：缺口敏感度，试样的抗拉强度ζbN与等截面尺寸光滑试样的抗拉强度ζb的比值；

3缺口对材料的拉伸力学性能有什么影响？

（1）缺口产生应力集中

（2）引起三向应力状态,使材料脆化

（3）由应力集中产生应变集中

（4）使缺口附近的应变速率增高

4今有如下工件需要测定硬度，试说明选用何种硬度测试方法为宜。

(1)渗碳层的硬度分析(2)淬火钢(3)灰铸铁(4)硬质合金(5)鉴别钢中的隐晶马氏体与残余奥氏体(6)仪表小黄

铜齿轮(7)龙门刨床导轨(8)氮化层(9)火车圆弹簧(10)高速钢刀具

答:布氏硬度：（3）（6）

洛氏硬度：（1）（4）（8）（2）（7）（3）（10）

显微硬度：（5）

第三章

1、名词解释

低温脆性：当温度低于某一温度~时，材料由韧性状态转变为脆性状态，冲击吸收功明显下降，断裂机理由微孔聚集变为穿晶解理，断口特征由纤维状变为结晶状。

蓝脆：碳钢和某些合金钢在冲击载荷或静载荷作用下，在一定温度范围内出现脆性，因为在该温度范围内加热钢时，表面氧化色为蓝色，故称为蓝脆。

迟屈服：指当用高于材料屈服极限的载荷以高加载速度作用于体心立方结构材料时，瞬间并不屈服，需要在该应力下保持一定时间后才发生屈服，且温度越低，持续时间越长。

韧脆转变温度：冷脆转变温度

韧脆温度储备：Δ=t0-tk

3、试说明低温脆性的物理本质及影响因素。