5.金属的断裂
金属材料与热处理期末考卷
专业课原理概述部分一、选择题（每题1分，共5分）1. 下列哪种材料属于有色金属？A. 铁B. 铝C. 钢D. 铅2. 金属的晶体结构中，下列哪种属于面心立方晶格？A. 铁素体B. 渗碳体C. 钼D. 铜锌合金A. 回火B. 正火C. 渗碳D. 淬火4. 金属的疲劳断裂通常发生在什么部位？A. 表面B. 内部C. 晶界D. 相界面5. 下列哪种现象是金属的蠕变现象？A. 脆性断裂B. 塑性变形C. 疲劳断裂D. 长时间承受恒定载荷下的缓慢变形二、判断题（每题1分，共5分）1. 金属材料的强度和硬度成正比关系。
（×）2. 冷加工可以提高金属的塑性和韧性。
（×）3. 热处理工艺可以改变金属的晶体结构。
（√）4. 金属的疲劳寿命与应力集中无关。
（×）5. 金属材料在高温下的力学性能主要取决于其蠕变性能。
（√）三、填空题（每题1分，共5分）1. 金属的晶体结构主要有体心立方、面心立方和______三种。
2. 金属材料的力学性能主要包括强度、塑性、韧性、硬度和______。
3. 常用的热处理工艺有退火、正火、淬火和______。
4. 金属的疲劳断裂过程通常经历裂纹萌生、裂纹______和断裂三个阶段。
5. 评价金属高温性能的指标有高温强度、高温______和高温抗氧化性。
四、简答题（每题2分，共10分）1. 简述金属材料的物理性能和化学性能。
2. 什么是金属的冷加工硬化？它对金属材料有什么影响？3. 简述淬火工艺的基本原理及其目的。
4. 什么是金属的疲劳极限？如何测定？5. 简述金属材料在高温环境下的主要失效形式。
五、应用题（每题2分，共10分）1. 给定一种碳钢材料，如何通过热处理工艺提高其硬度？2. 如何通过调整热处理工艺参数来改善金属的疲劳性能？3. 某一金属零件在工作过程中出现断裂，试分析可能的原因。
4. 如何选择合适的金属材料和热处理工艺以满足特定的工作条件？5. 设计一种热处理工艺，以改善金属材料的蠕变性能。
金属材料_面试题目(3篇)
第1篇一、面试题目1. 请简要介绍金属材料的分类及其特点。
2. 金属材料的力学性能有哪些？请举例说明。
3. 请解释金属材料的腐蚀现象，以及如何防止金属腐蚀。
4. 金属材料的加工工艺有哪些？请举例说明。
5. 金属材料的表面处理方法有哪些？请举例说明。
6. 请谈谈你对金属材料在汽车、航空航天、建筑等领域的应用了解。
7. 金属材料的回收利用有哪些途径？请举例说明。
8. 金属材料的未来发展有哪些趋势？9. 请分析一下金属材料在环保方面的挑战和应对措施。
10. 金属材料的研发与创新有哪些途径？11. 请谈谈你对金属材料在智能制造、3D打印等领域的应用前景。
12. 请解释金属材料的磁性、导电性、导热性等特性，并举例说明。
13. 金属材料的生物相容性有哪些要求？请举例说明。
14. 请谈谈你对金属材料在新能源领域的应用了解。
15. 金属材料的焊接技术有哪些？请举例说明。
16. 请解释金属材料的固溶强化、析出强化等强化方法。
17. 金属材料的加工工艺对材料性能有哪些影响？18. 请谈谈你对金属材料在海洋工程、核能等领域的应用了解。
19. 金属材料的组织结构对其性能有哪些影响？20. 请解释金属材料的塑性变形、断裂等力学行为。
二、解析金属材料主要分为：纯金属、合金、金属间化合物、非晶态金属等。
纯金属具有良好的导电性、导热性、延展性等，但强度、硬度较低。
合金通过添加其他元素，可以改善材料的性能，如强度、硬度、耐腐蚀性等。
金属间化合物具有优异的力学性能和耐腐蚀性。
非晶态金属具有高强度的特点。
2. 金属材料的力学性能：金属材料的力学性能主要包括：强度、硬度、韧性、塑性等。
强度指材料抵抗外力的能力；硬度指材料抵抗局部变形的能力；韧性指材料抵抗断裂的能力；塑性指材料在外力作用下产生变形而不破坏的能力。
3. 金属材料的腐蚀现象及防止方法：金属腐蚀是指金属在自然环境或介质作用下，表面发生氧化、溶解、电化学腐蚀等现象。
防止金属腐蚀的方法有：涂层保护、阴极保护、阳极保护、电镀等。
失效分析之五
2.0
2.4
试样直径
2
10
5.1 过载断裂的基本形式和特征
3、载荷性质的影响
载荷性质不仅对断口中“三要素”的相对大小有影响， 载荷性质不仅对断口中“三要素”的相对大小有影响，而且其断 裂的 性质有时也会发生很大的变化。 性质有时也会发生很大的变化。
冲击断口形貌示意图 a—一般情况，ｂ—材料塑性较好，c—材料脆性较大，ｄ—脆性断口 一般情况， 材料塑性较好， 材料脆性较大 材料脆性较大， 一般情况 材料塑性较好 脆性断口 F—纤维区，R—放射区，S—剪切唇 纤维区， 放射区， 纤维区 放射区 剪切唇
2
7
5.1 过载断裂的基本形式和特征
（3）中碳钢及中碳合金钢的调质状态，断口的主要特征是具 中碳钢及中碳合金钢的调质状态， 有粗大的放射剪切花样，基本上无纤维区和剪切唇。 有粗大的放射剪切花样，基本上无纤维区和剪切唇。放射剪切是一 种典型的剪切脊。这是在断裂起裂后扩展时， 种典型的剪切脊。这是在断裂起裂后扩展时，沿最大切应力方向发 生剪切变形的结果。其另一特点是放射元不是直线的， 生剪切变形的结果。其另一特点是放射元不是直线的，这是因为变 形约束小，裂纹钝化，致使扩展速度较慢等。 形约束小，裂纹钝化，致使扩展速度较慢等。 （4）塑性较好的材料，由于变形约束小，断口上可能只有纤 塑性较好的材料，由于变形约束小， 维区和剪切唇而无放射区。 维区和剪切唇而无放射区。 （5）纯金属还可能出现一种全纤维的断口或45°角的滑开断口 纯金属还可能出现一种全纤维的断口或45° 45 （6）脆性材料的过载断裂，在其断口上可能完全不出现“三 脆性材料的过载断裂，在其断口上可能完全不出现“ 要素”的特征，而呈现细瓷状、结晶状及镜面反光状等特征。 要素”的特征，而呈现细瓷状、结晶状及镜面反光状等特征。
金属构件产生应力腐蚀断裂的三个基本条件
金属构件产生应力腐蚀断裂的三个基本条件
金属构件产生应力腐蚀断裂需要满足以下三个基本条件：
1. 材料应力状态
金属构件的应力状态是应力腐蚀断裂的重要因素。
当金属构件受到作用于其表面的应力时，可能会产生应力集中，引起局部应力增加。
而这种局部应力增加可能会导致金属表面的腐蚀，并最终导致裂纹的形成和扩展。
因此，应力状态是应力腐蚀断裂的重要条件之一。
2. 腐蚀环境
金属构件所处的腐蚀环境也是应力腐蚀断裂的关键因素之一。
腐蚀环境能够对金属表面产生腐蚀作用，并在一定程度上影响金属表面的物理和化学性质，从而影响金属表面对应力的抵抗能力。
对于某些金属来说，即使是微弱的腐蚀作用也可能会导致应力腐蚀断裂的发生。
3. 处理工艺和材料的性质
金属构件的处理工艺和材料性质也是应力腐蚀断裂的关键因素之一。
不同的处理工艺和材料性质可能会对金属表面的物理和化学性质产生影响，从而影响金属表
面对应力的抵抗能力。
此外，金属构件的材料性质也可能会影响金属表面的耐腐蚀性能，进而影响应力腐蚀断裂的发生。
因此，处理工艺和材料性质也是应力腐蚀断裂的重要条件之一。
金属的性能测试题一
1.工程中使用的金属材料在拉伸试验时，多数会出现显著的屈服现象。（）
2•维氏硬度测量压头为正四棱锥体金刚石（）
3.洛氏硬度值无单位。（）
4•做布氏硬度测试时，当试验条件相同时，其压痕直径越小，材料的硬度越低。（）
5.在实际应用中，维氏硬度值是根据测定压痕对角线长度再查表得到的。（）
A强度B硬度C韧性
2•金属材料的变形随外力消除而消除为（）
A弹性形变B屈服现象C断裂
3.做疲劳试验时，试样承受的载荷为（）
A.静载荷B冲击载荷C交变载荷
4.用压痕的深度来确定材料的硬度值为（）
A.布氏硬度B洛氏硬度C维氏硬度
5•现需测定某灰铸铁的硬度一般应选用何种方法测定（）
A.布氏硬度机B洛氏硬度机C维氏硬度机
力
占
107I脚
第8题图
9.洛氏硬度常用标尺有、、三种。
二，选择题
1.拉伸试验时，试样拉断前所能承受的最大应力称为材料的（）
A•屈服点B•抗拉强度C•弹性极限
2.材料抵抗局部变形，压痕及划痕的能力称为（）
A.强度B.韧性C。硬度
3.洛氏硬度C标尺所用的压头是（）
A.淬硬钢球B.金刚石圆锥体C.硬质合金球
金属的性能测试题一
一 •填空题（每空1分，共45分）
1•金属材料的性能一般分为两种，一类是使用性能，一类是工艺性能，前者包括
?
和，后者包括，，，
和。
2•力学性能是指金属在外力作用下所表现出来的性能，包
括,,,,及疲劳强度
等。
3•强度是指金属材料在载荷作用下，抵抗或的能力，
强度常用的衡量指标有和。
4•如果零件工作时所受的应力低于材料的或则不会产生过量
金属加工与实训题一
一、填空题（60分）1.金属材料的性能的性能包括和2.力学性能包括3.圆柱形拉伸试样分为4.低碳钢拉伸试样从开始到断裂要经过、、四个阶段。
5.金属材料的强度指标主要有和6.金属材料的塑性指标主要有和7.硬度测定方法有、、8.夏比摆锤冲击试样有9.载荷的形式一般有载荷和10.钢铁材料的循环基数为为。
11.提高金属疲劳强度的方法有。
12.50HRC表示用“C”标尺测定的13.150HRW10/1000/30表示用压头直径为的硬质合金球，在试验力作用下，保持时测得的布氏硬度值为。
14.金属材料的工艺性能包括二、判断题（25分）1.金属的工艺性能是指金属在各种加工中所表现出的性能。
（）2.金属的力学性能是指在力作用下所显示的与弹性和非弹性反应相关或涉及应力-应变关系的性能。
（）3.拉伸试验时，试样的伸长量与拉伸力总成正比。
（）4.屈服现象是指拉伸过程中拉伸力达到Fs时，拉伸力不增加，变形量却继续增加的现象。
（）5.拉伸试样上标距的伸长量与原始标距长度的百分比，称为断后伸长率，用符号A表示。
（）6.现有标准圆形截面长试样A和短试样B，经拉伸试验测得δ10、δ5均为25%，表明试样A的塑性比试样B好。
( )7.常用的硬度试验方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。
（）8.做布氏硬度试验，当试验条件相同时，压痕直径越小，则材料的硬度越低。
（）9.洛氏硬度值是根据压头压入被测材料的的深度来确定的。
（）10.洛氏硬度HRC测量方便，能直接从刻度盘上读数，生产中常用于测量退火钢、铸铁和有色金属件。
（）11.一般来说，硬度高的金属材料耐磨性也好。
（）12.韧性是指金属在断裂前吸收变形能量的能力。
（）13.金属的使用性能包括力学性能、物理性能和铸造性能。
( )14.拉伸试验中拉伸力和伸长量的关系曲线称为力一伸长曲线，又称为拉伸曲线。
（）15.材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力，称为硬度。
（）16.韧性的大小通常通过小能量多次冲击试验来测定。
金属工艺学各章习题及思考题
第一篇机械工程材料基础金属材料的力学性能1．机器零件或构件工作时，通常不允许发生塑性变形，所以多以σS作为强度设计的依据。
(判断)2．一般来说，硬度越高，耐磨性越好，强度也越高。
(判断)3．材料的δ值越大，其塑性就越好。
(判断)4．材料承受小能量的多次重复冲击的能力，主要取决于冲击韧度值，而不是决定于强度。
(判断)5．金属材料发生疲劳断裂前有显著的塑性变形，且断裂是突然发生的，因此危险性很大。
(判断)6．锉刀硬度的测定方法常用（）。
(单选)A、HBS硬度测定法B、HBW硬度测定法C、HRB硬度测定法D、HRC硬度测定法7．表示金属材料屈服点的符号是（）。
(单选)A、σeB、σSC、σbD、σ-18．下列可用来作为金属材料塑性好坏的判据的是（）。
(单选)A、σbB、ψC、HBSD、HRC9．HRC硬度测定法中，所用压头是（）。
(单选)A、φ1、588mm钢球B、1200金钢石圆锥C、锥面夹角为136°的金刚石正四棱锥体D、硬质合金球10．下列说法错误的是（）。
(单选)A、金属材料的强度、塑性等可通过拉伸试验来测定B、普通铸铁可以进行压力加工C、布氏硬度实验测定的数据准确、稳定、数据重复性好D、疲劳强度常用来作为受循环交变载荷作用的零件选材、检验的依据铁碳合金1．金属结晶时，冷却速度越快，则晶粒越细。
(判断)2．金属的同素异晶转变过程实质上也是一种结晶过程。
(判断)3．固溶强化是指因形成固溶体而引起的合金强度、硬度升高的现象。
(判断)4．碳的质量分数对碳钢力学性能的影响是：随着钢中碳的质量分数的增加，其钢的硬度、强度增加，塑性、韧性也随着增加。
(判断)5．钢中磷的质量分数增加，其脆性增加(判断)6．凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶。
(判断)7．结晶就是原子从不规则排列（液态）过渡到按一定几何形状做有序排列（固态）的过程。
(判断)8．在其他条件相同时，铸成薄件的晶粒比铸成厚件的晶粒更粗。
(判断)9．在其他条件相同时，浇注时采用振动的铸件晶粒比不采用振动的铸件晶粒更细。
金属力学性能题库
问题1: 金属的强度指标包括？塑性指标包括?解答: 抗拉强度，屈服强度，比例极限；延伸率，断面收缩率问题2：采纳5倍试样测试金属的极限延伸率，比用10倍试样测试的数值______？解答: 大问题3：测试布氏硬度前需要确信的测量参数包括______，______。
解答: 载荷；压头尺寸，保压时刻，P/D2问题4：单晶体的弹性模量具有各向异性，缘故是______ ，______。
解答: 不同晶向上原子间结合能不同了；且面间距不同问题5：金属的塑性变形机制包括______。
解答: 位错滑移机制，孪生机制，扭折机制问题6：金属应变时效现象是______，形成的缘故是______。
解答: 具有物理屈服现象的金属应变超过屈服平台后，低温长时刻保温后材料强度升高，但塑性韧性下降的现象；应变超过屈服平台后，材料位错密度增大，保温后溶质原子从头钉扎高密度位错问题7：Al－4.5Cu合金过时效状态比峰时效状态具有更大的形变强化能力，缘故是______。
解答: 过时效形成的析出相尺寸大、且不可切过问题8：金属强化实质是______ 。
解答: 提高位错运动的阻力问题9: 细晶强化的本质是______。
解答: 晶粒细化后晶粒内容纳的位错塞积群中位错数量减小，需要更大的外力才能促使相邻晶粒中的位错开动问题10：杯锥状断口通常包括下面几个区域______解答: 剪切唇，星芒区，纤维区问题11：河流花腔是指______，形成的缘故是______。
解答: 解理裂纹穿越晶界扩展进程中形成的类似河流的纹理；解理裂纹穿越晶界时第一在相邻晶粒中一系列的平面上形成裂纹，随后裂纹发生汇合而形问题12：缺口致脆的缘故是______。
解答: 缺口尖端产生三向应力状态，塑性变形等效屈服强度提高问题13：阻碍裂纹尖端塑性区尺寸的因素包括______。
解答: 应力场强度因子，材料等效屈服强度，泊松比问题14：平面应变断裂韧性测量进程中试样需要处于______应力状态，缘故是______。
金属的断裂应变
金属的断裂应变全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：金属的断裂应变主要包括静态应变和动态应变两种类型。
静态应变是指金属在受力作用下产生的变形，通常发生在金属受到持续不断的外力作用或受到变形限制时。
动态应变则是指金属在受到瞬时或周期性外力冲击时产生的变形，通常表现为金属发生瞬间的拉伸、挤压或扭曲。
不同金属材料在受到外力作用时会表现出不同的断裂应变特性，其表现形式也有所不同。
金属的断裂应变受到多种因素的影响，其中最主要的是金属的性质和材料结构。
金属的性质包括硬度、韧性、延展性、强度等因素，这些性质决定了金属在受到外力作用时的变形和断裂特性。
材料结构则包括晶粒结构、晶界、缺陷等因素，这些结构特征对金属的强度和断裂应变也有着重要的影响。
金属的断裂应变是由金属内部的原子结构和晶粒结构决定的。
金属材料的原子结构呈现出一定的有序性，原子之间通过金属键相互连接形成结晶结构。
在金属材料的晶粒结构中，晶界是金属原子排列的分界线，其特性决定了金属材料的断裂强度和韧性。
金属材料中的缺陷，如气孔、夹杂物、晶界间的错位等也会影响金属的断裂应变特性。
在金属的断裂应变中，除了金属的性质和结构外，外力的大小、作用方向和加载速度也会对金属的断裂应变产生影响。
外力作用越大，金属的断裂应变越容易发生；外力的作用方向不同，金属的断裂形式也会有所不同；加载速度的快慢则会影响金属的断裂速度和特性。
金属的断裂应变在工程实践中具有重要的意义。
了解金属的断裂应变特性可以帮助设计人员选择合适的金属材料，确保工程结构的安全可靠性。
对金属的断裂应变进行研究可以指导材料的加工和处理工艺，提高金属材料的机械性能和使用寿命。
对金属的断裂应变进行研究还可以为材料科学的发展提供重要的参考和理论基础。
金属的断裂应变是金属材料在受到外力作用时产生的变形和断裂现象。
金属的断裂应变受到多种因素的影响，包括金属的性质、结构、外力大小和加载速度等。
了解金属的断裂应变特性对于材料的设计和选用具有重要意义，可以指导工程实践和科学研究。
金属断裂甲氧基
金属断裂甲氧基
金属断裂甲氧基是指在某些化学反应中，金属与甲氧基（CH₃O-）之间的化学键发生断裂，导致甲氧基从金属上脱落下来。
这种情况通常发生在有机金属化合物中，其中金属与碳原子之间形成了化学键。
金属断裂甲氧基的反应可以是有机金属化学中的一个重要步骤，例如在合成有机化合物时，可能需要通过断裂金属与甲氧基之间的化学键来得到所需的产物。
这种反应通常需要适当的条件和催化剂来促进。
需要注意的是，金属断裂甲氧基的具体反应条件和机理可能因金属的种类、反应条件和反应物的结构等因素而有所不同。
因此，在实际应用中，需要根据具体情况进行研究和探索，以找到最适合的反应条件和催化剂。
此外，金属断裂甲氧基的反应也可能涉及到一些安全问题，例如在某些情况下可能会产生有毒或易燃的气体或液体。
因此，在进行此类反应时，需要严格遵守实验室安全规定，并采取必要的安全措施。
以上信息仅供参考，如需更专业的解释，建议咨询化学领域的专家或查阅相关文献资料。
机械工程材料试题(答案)
机械工程材料》试题一、名词解释(共15 分，每小题 3 分)1. 奥氏体( A) 3.固溶体4.自然时效5. 加工硬化二、填空题(共20 分，每空 1 分)1. 石墨为片状的灰口铸铁称为铸铁，石墨为团絮状的灰口铸铁称为__ 铸铁，石墨为球状的灰口铸铁称为铸铁。
其中铸铁的韧性最高，因而可以锻造。
2. 陶瓷材料中的气相是指，在程中形成的，它了陶瓷的强度。
3.根据采用的渗碳剂的不同，将渗碳分为________ 、_________ 和__________ 三种4.工程中常用的特殊性能钢有___________ 、_______ 、__________ 等。
5.金属的断裂形式有___________ 和______________________________ __ 两种。
6.金属元素在钢中形成的碳化物可分为___________________________________________ ___ 、___两类。
7.常见的金属晶体结构有______________ 、____________ 和____________ 三种。
三、选择题(共25 分，每小题 1 分)I. 40钢钢锭在1000 C左右轧制，有时会发生开裂，最可能的原因是()A. 温度过低；B. 温度过高；C. 钢锭含磷量过高；D. 钢锭含硫量过高2. 下列碳钢中，淬透性最高的是( )A.20 钢；B.40 钢；C.T8 钢；D.T12 钢3. Ni 在1Cr18Ni9Ti 钢中的主要作用是( )A.提高淬透性；B.固溶强化；C.扩大Fe-Fe3C相图中的Y相区；D.细化晶粒；4. W18Cr4V 钢锻造后，在机械加工之前应进行( )A. 完全退火；B. 球化退火；C. 去应力退火；D. 再结晶退火5. 下列材料中，最适合制造机床床身的是( )A.40 钢；B.T12 钢；C.HT300 ；D.KTH300-066. 下列材料中，最适合制造气轮机叶片的是A.1Cr13 钢；B.1Cr17 钢；C.3Cr13 钢；D.4Cr13 钢7. 下列材料中，最适合制造飞机蒙皮的是( )A.ZAISi12 ；B.2A50(旧牌号LD5) ；C.ZAIMglO ；D.2A12(旧牌号LY12)8. 下列材料中，最适合制造盛放氢氟酸容器的是( )A.1Cr17 ；B.1Cr18Ni9Ti ；C.聚四氟乙烯；D.SiO29. 下列材料中，最适合制造汽车板弹簧的是( )A.60Si2Mn ；B.5CrNiMo ；C.Cr12MoV ；D.GCr1510. 下列材料中，最适合制造汽车火花塞绝缘体的是( )A.AI2O3 ；B.聚苯乙烯；C.聚丙烯；D.饱和聚酯II. 铜只有通过冷加工并经随后加热才能使晶粒细化，而铁则不需冷加工，只需加热到一定温度即使晶粒细化，其原因是( )A. 铁总是存在加工硬化，而铜没有；B. 铜有加工硬化现象，而铁没有；C.铁在固态下有同素异构转变；而铜没有D.铁和铜的再结晶温度不同12. 常用不锈钢有铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢和( )A. 铁素体-奥氏体不锈钢；B. 马氏体-奥氏体不锈钢；C. 莱氏体不锈钢；D. 贝氏体不锈钢13. 以下哪种铸铁的断口呈灰黑色？( )A. 马口铁；B. 白口铸铁；C. 麻口铸铁；D. 灰铸铁14. 用于制造渗碳零件的钢称为( )。
第5章材料的断裂ppt课件
矩形截面板状试样脆性断口可见“人字纹花样”。
人字纹放射方向与裂纹扩展方向平行，其尖顶指向裂纹源。
（二）穿晶断裂与沿晶断裂
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（二）穿晶断裂与沿晶断裂： 穿晶断裂：裂纹穿过晶内，可韧性断裂、也可脆性断裂。 沿晶断裂：裂纹沿晶界扩展，多为脆断，断口呈冰糖状。 如应力腐蚀、氢脆、回火脆性、有些淬火裂纹、磨削裂纹等。
3）解理断裂
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2）解理断裂：
向拉应 力状态）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（解理面）产生的穿晶断裂。
解理断裂常见于:体心立方（bcc）和密排六方（hcp)金属中。
解理面：一般是低指数面或表面能最低的晶面。
晶体结构 bcc（体心立方）
一、断裂的类型
2
一、断裂的类型： 断裂过程大都包括裂纹的形成与扩展两个阶段。
按照不同的分类方法，将断裂分为以下几种： 1）按宏观塑性变形程度：韧性断裂、脆性断裂。
2）按裂纹扩展途径：穿晶断裂、沿晶断裂。
3）按断裂机理分类：纯剪切断裂、微孔聚集型、解理断裂。
4）按断裂面取向分类：正断；切断。
3）撕裂韧窝： 在拉、弯应力联合作用下，微
孔在拉长、长大时同时被弯曲， 形成两匹配断口上方向相反的 撕裂韧窝。 （三点弯曲、冲击韧断试样）
26
韧窝的大小(直径和深度)决定于： 1）第二相质点的大小和密度。
第二相密度增大或其间距减小，则韧窝尺寸减小。 2）基体材料塑变能力和应变硬化指数。
18
（2）微孔成核的位错模型： a）位错运动遇到第二相时，将绕过并在其周围形成位错环。 b）位错环在外加应力作用下，于第二相质点处堆积。 c）位错环移向质点与基体界面，即沿滑移面分离而成微孔。
金属材料与热处理试卷及答案
金属材料与热处理试题 1一、填空题（30分，每空1分）1、根据采用的渗碳剂的不同，将渗碳分为__________、__________和__________三种。
2、普通灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁及蠕墨铸铁中石墨的形态分别为__________、__________、__________和__________。
3、实际金属晶体的缺陷有__________、__________、__________。
4、工程中常用的特殊性能钢有_________、_________、_________。
5、金属的断裂形式有__________和__________两种。
6、按冶炼浇注时脱氧剂与脱氧程度分，碳钢分为_________、_________、_________和_________。
7、金属元素在钢中形成的碳化物可分为_________、_________两类。
8、常见的金属晶体结构有____________、____________和____________三种。
9、合金常见的相图有__________、__________、__________和具有稳定化合物的二元相图。
10、感应表面淬火的技术条件主要包括__________、__________及__________。
二、选择题（30分，每题2分）1、铜只有通过冷加工并经随后加热才能使晶粒细化，而铁则不需冷加工，只需加热到一定温度即使晶粒细化，其原因是（）A 铁总是存在加工硬化，而铜没有B 铜有加工硬化现象，而铁没有C 铁在固态下有同素异构转变，而铜没有D 铁和铜的再结晶温度不同2、常用不锈钢有铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢和（）A 铁素体-奥氏体不锈钢B 马氏体-奥氏体不锈钢C 莱氏体不锈钢D 贝氏体不锈钢3、以下哪种铸铁的断口呈灰黑色？（）A 马口铁B 白口铸铁C 麻口铸铁 D灰铸铁4、用于制造渗碳零件的钢称为（）。
A 结构钢B 合金钢C 渗碳钢D 工具钢5、马氏体组织有两种形态（）。
热处理工技师(中级)理论知识试卷(附答案)
热处理工技师（中级）理论知识试卷（附答案）试题编制：李培德一、填空题（请将正确答案填在横线空白处，每题1分，共20分）1、金属的机械性能主要包括强度、硬度、塑性、_____、疲劳强度等指标。
答案:韧性2、工程中常用的特殊性能钢有不锈钢、耐磨钢、______。
答案:耐热钢3、按冶炼浇注时脱氧剂与脱氧程度分，碳钢分为沸腾刚、镇静钢和________。
答案:半镇静钢4、实际金属晶体的缺陷有间隙原子、位错、 _______答案:空位5、金属的断裂形式有脆性断裂和____ 两种。
答案: 延性断裂6、常用的回火方法有低温回火、中温回火和_____。
答案:高温回火7、为了消除枝晶偏析，需要进行专门的热处理，这种热处理叫做（）。
答案:扩散退火8、将钢加热到奥氏体相区并保温一定的时间后在静止空气中冷却，这种热处理称为（）。
答案;正火9、正火处理在（）介质中冷却。
答案: 静止空气10、将钢加热到奥氏体相区后迅速在介质中冷却到室温，这种热处理称为（）。
答案: 淬火11、将钢加热到奥氏体相区并保温一定的时间后缓慢冷却到室温，通常是随炉冷却，这种热处理称为（）。
答案: 退火12、将具有马氏体组织的钢加热到共析温度以下改善其性能，这种热处理称为（）。
答案: 回火13、轴承钢的预备热处理采用的是哪种工艺（）答案：球化退火14、工件焊接后应进行( )。
答案：去应力退火15、完全退火主要用于（）。
答案：亚共析钢16、工模具用钢在球化退火前有时要先进行一次正火处理，其目的是（）。
答案:消除网状或片状碳化物17、弹簧钢淬火后要进行中温回火，以获得高的弹性极限，回火后的组织是（）。
答案：回火屈氏体18、钢丝在冷拉过程中必须经( )退火。
答案：去应力退火19、对于低碳钢要获得良好的综合机械性能，应采用何种热处理工艺（）答案：淬火+低温回火20、对于中碳钢，要获得良好的综合机械性能，应采用何种热处理工艺（）答案：淬火+高温回火二、选择题（每题1分，共15分）1、二次硬化属于（）。
第5讲 金属的断裂(断裂力学中格雷菲斯模型简介、断裂理论的应用)
Eq.(1-50)
平面应变状态（厚板缺口拉伸）
平面应变状态： z 0 （厚板 z 0 ），弹性变形
• 裂纹扩展的临界应力：
1
c
2E s (1 2 )a
2
• 临界裂纹长度：
Байду номын сангаас
ac
2E s (1 2 )
2
Eq.(1-51) Eq.(1-52)
应力集中（Stress Concentration）
1
c
E s
4aa 0
2
1
c
E s
4a
2
（1-54） （1-55）
格雷菲斯理论
格雷菲斯理论
（1-57）
裂纹扩展力学条件比较
五 断裂理论的应用
Fs Fb
塑性变形:外力
力—伸长卸载曲后线不能消失
F
的变形
缩颈
塑
b
性 屈服
变
形
s
e
弹 性 变 形
O
断裂
k
L
《断裂力学》中著名的Griffith模型
平面应力状态： z 0 （薄板），弹性变形
产生2c（2a）裂纹所释放的弹性能：
Ue
2a2
E
Eq.(1-46)
产生2c（2a）裂纹所需要的表面能：
W 4a s
Eq.(1-47)
则整个系统（包括裂纹和非裂纹部分）的总量：
Ue
W
2a2
E
4a s
是裂纹长度a的函数
2. 断裂强度的裂纹理论（Griffith裂纹理论）
1921年A. A. Griffith提出：Griffith Theory of Brittle Fracture
金属压缩断裂的原因
金属压缩断裂的原因有多种，其中最主要的是材料内在缺陷。
晶体的构成以及制造、加工过程中的热、化学、机械等因素都可能导致材料中存在缺陷，这些缺陷可能是微观的气泡或夹杂物，也可能是宏观的裂隙、孔洞、腐蚀等。
这些缺陷会弱化金属的结构，使其在承受外力时容易发生断裂。
此外，金属的断裂还可能与外部因素有关，如过载、温度过高、腐蚀介质等。
为了防止金属压缩断裂，我们需要采取一系列措施。
首先，应确保金属材料的质量和制造工艺符合标准要求，以消除材料内在缺陷。
其次，应合理设计金属结构，避免出现过载和应力集中的情况。
此外，还应注意控制外部环境因素，如温度、湿度、腐蚀介质等。
在使用过程中，应定期进行维护和检查，及时发现并处理问题。
总之，金属压缩断裂的原因是多方面的，需要综合考虑材料、工艺、外部环境等因素，并采取相应的措施进行预防和控制。
机械力学性能测试题及答案
机械力学性能测试题及答案一、选择题（每题2分，共10分）1. 金属材料的弹性模量是指（）。
A. 材料在弹性范围内，应力与应变的比值B. 材料在外力作用下，应力与应变的比值C. 材料在外力作用下，应变与应力的比值D. 材料在断裂时，应力与应变的比值答案：A2. 金属材料的屈服强度是指（）。
A. 材料在弹性变形阶段的最大应力B. 材料在塑性变形阶段的最小应力C. 材料在外力作用下，开始产生永久变形的应力D. 材料在外力作用下，达到断裂的应力答案：C3. 金属材料的硬度是指（）。
A. 材料抵抗塑性变形的能力B. 材料抵抗弹性变形的能力C. 材料抵抗断裂的能力D. 材料抵抗磨损的能力答案：A4. 金属材料的冲击韧性是指（）。
A. 材料在冲击载荷作用下吸收能量的能力B. 材料在静载荷作用下吸收能量的能力C. 材料在拉伸载荷作用下吸收能量的能力D. 材料在压缩载荷作用下吸收能量的能力答案：A5. 金属材料的疲劳强度是指（）。
A. 材料在循环载荷作用下达到断裂的应力B. 材料在循环载荷作用下达到屈服的应力C. 材料在静载荷作用下达到断裂的应力D. 材料在静载荷作用下达到屈服的应力答案：A二、填空题（每题2分，共10分）1. 金属材料的______是指材料在受到外力作用时，能保持其形状和尺寸不变的能力。
答案：刚度2. 金属材料的______是指材料在受到外力作用时，能够产生形变而不破坏的能力。
答案：塑性3. 金属材料的______是指材料在受到外力作用时，能够抵抗断裂的能力。
答案：韧性4. 金属材料的______是指材料在受到外力作用时，能够抵抗永久变形的能力。
答案：弹性5. 金属材料的______是指材料在受到外力作用时，能够抵抗磨损的能力。
答案：耐磨性三、简答题（每题5分，共20分）1. 简述金属材料的硬度测试方法有哪些？答案：金属材料的硬度测试方法主要包括布氏硬度测试、洛氏硬度测试、维氏硬度测试和肖氏硬度测试等。
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当σ＞ σc时，裂口迅速扩大，导致断裂
２．Griffith公式 (临界应力公式)
设有一块薄板，厚度=1个单位，内有 一椭圆形裂口，小裂口长度为 2c 薄板受均匀的拉应力σ作用 e —— 裂口扩展所需的能 e = e1+ e2 e1 —— 裂口扩展所降低的弹性能
e2 —— 裂口扩展所增加的表面能
e1=单位体积弹性能×裂口总体积 裂口所松驰的弹性能可近似看作形成直径为 2c 的无应 力区域所释放的能量 粗略估计值：e1 ≈ －1/2σ·ε×πc2 = －πc2σ2/2E
料先达到σf，但此时并不发 生断裂，因为此时材料中并 无裂口。只有当应力达到σs
时，裂口才成核，并随即迅
速扩展而导致断裂，没有明
显的塑性变形 ——脆性断裂
tk —— 脆性转化温度
二．变形速度 变形速度↑，材料趋向于 脆性断裂
k
: 临界变形速度
k
＞
σf＜σs —— 脆性断裂
＜
k
σf＞σs ——
韧性断裂
2．位错反应机理
二位错发生反应生成不易移动的新位错， 使位错塞积，产生大的应力集中，形成裂口
3．位错消毁机理 在两个滑移面间距 h＜ 10个原子层的滑移面 上，有着不同号的刃型位错，在切应力作用下， 它们相遇、相消，产生孔穴，剩余的同号刃型 位错进入穴中，造成严重的应力集中，形成裂口
4．位错墙侧移机理 由于位错墙一部分侧移，使滑移面产生弯 折，形成裂口
５．金属的断裂
本章重点：*研究金属在塑性变形时裂纹发生和 发展的规律性
*变形条件对金属断裂的影响
*塑性加工中金属的断裂
5.1 断裂的基本类型
弹性变形→塑性变形→断裂
1．脆性断裂
在正应力作用下，物体极快地
沿解理面发生 断裂
解理面一般指晶面指数较低的面
脆性解理断裂的裂纹传播速度可
达 1030 m/s
特点：① 裂口生成、发展均很快 断裂前没有明显的塑性变形，ε＜5% ②断口平整（破断面和拉应力接近于 正交）有金属光泽 断口⊥σmax 断口沿解理面
增加 ε，使变形深入到棒材的轴心区
八．挤压时的竹节状裂纹 １．产生原因 挤压时，挤压缸与模孔的摩擦作用，表面变形 小，产生附加拉应力 ２．防止措施 加润滑，减小 f ，减轻金 属流动的不均匀性
保持挤压件的表面温度
总结
１．断裂类型
２．断裂的发生和发展过程
影响因素
３．压加中断裂的主要形式及防止措施
不均匀变形 → 产生σ附(+) → 开裂
三．应力状态
用 软性系数 α= τmax/σmax 表示 τ—— 推动位错移动，决定位错堆积的数目， 对塑性变形和断裂的发生和发展过程都
有影响
σ—— 只影响断裂的发展过程，拉应力促使裂
缝的发展。
因此，软性系数值越大越易发生韧性断裂
采用如下公式计算τmax和σmax
τmax = (σ1－σ3)/2
杂质引起应力集中现象，产生
微孔
2．杂质本身的破碎 3．因位错塞积，造成应力集中，形成微裂纹
三．裂口的发展与修复
裂口的发展过程：亚显微破坏(形成微孔)→显微 破坏(形成小裂口)→宏观破坏(裂口发展)→断裂 裂口的修复过程：已形成的破坏在变形过程中得 以修复
影响裂口发展与修复的因素
1．变形温度 温度升高，有利于修复 2．应力状态 应力集中↑、拉应力 —— 裂口发展，不利修复 压应力 —— 破坏表面贴合，原子间联系力恢复 3．表面状态
σmax = σ1－υ(σ2＋σ3)
取 υ= 0.25
得到：三向等拉伸 α=0
单向拉伸 扭转 单向压缩 α=0.5 α=0.8 α=2
三向不等压缩α= ∞
压应力↑ α↑—— 韧断
一般 α＞0.5
α＜0.5
软应力状态
硬应力状态
韧性断裂
脆性断裂
5.5 塑性加工中金属的断裂 一．镦粗时的侧面开裂 1．产生原因 Ⅲ区鼓形处受有环向拉应力作用 T℃过高，晶界强度减弱，易沿晶界 拉裂 裂口⊥σ环 ，如图(a) T℃较低，穿晶切断，沿τmax 断裂
断裂前能产生显著的塑性变形
② 断口粗糙、无光泽，呈暗
灰色纤维状
电子显微镜下可看到韧窝、撕裂岭
韧性断裂的断口具体表现形式有：
低塑性材料：切变断裂 断口∥τmax 断裂面即是滑移面
如：密排六方的金属单晶
高塑性材料：拉缩成一点断开
如：Au、Pb、Fe等单晶体
一般塑性材料：断口呈杯锥状
杯锥状断口
钢与合金
emax
de/dc=0
4γ－2πσ2c/E=0
裂口传播的临界拉应力为：
σc= (2Eγ/πc)1/2 ≈ (Eγ/c)1/2
Griffith公式
σ＞ σc 时，裂口才能扩展 c↑、 σc ↓ 裂口长度越大，所需临界应力越小 Griffith理论较适合于非晶体和脆性材料
该理论的不完善性：未能反映塑性变形在
裂口表面干净、无污染，没有外来原子的吸附，易
愈合
5.4 影响断裂类型的因素
一．变形温度 σf —— 正断抗力 σs —— 塑性变形抗力 当温度t＞tk 时，σf＞σs ，材料 先达到σs，产生大量的塑性变形， 导致裂口成核。但此时裂口还不能
扩展，只有当应力达到σf 时才造
成断裂 ——韧性断裂
当温度t＜tk 时，σf＜σs ，材
在电镜下可看到解理亮面
二种情况： 沿解理面的穿晶断裂 —— 河流状、舌状花纹 沿晶界的晶间断裂 —— 冰糖状、颗粒状
穿晶断裂 ——断裂时裂纹发展穿过晶粒内部(韧断) 晶间断裂 ——断裂时裂纹发展沿着晶界 (脆断)
2．韧性断裂
在切应力作用下，先产生一定量的 塑性变形，然后断裂。 特点：① 裂口生成、发展均很慢
更精确计算出的值为粗略估计值的二倍，即：
e1 = －πc2σ2/E
e2 = 单位面积表面能×裂口总面积 = 4cγ
e = 4cγ
2σ2/E －πc
1
讨论
c＜ck c＞ck
c↑、e↑ c↑、e↓
ck：裂口扩展临界长度 裂口传播的条件 裂口的长度对应于能量 e = e1+ e2 的极大值，裂口 就可自发的扩展
双杯锥状断口
纯金属断口
韧性断裂主要表现为穿晶断裂
5.2 裂缝的生成和发展
一．理论断裂强度
概念：理想晶体在正应力作用下沿某一原子
面被拉断时的断裂强度
主要取决于原子间
结合力对断裂的抗力
原子间作用力与原子间距(X)的关系 σm
ac
X＜ac时，随外力↑(X↑)，结合力↑
X
X＞ac时，随外力↑(X↑)，结合力↓→ 0 最后导致断裂 X＝ac时，原子间结合力最大 σm
结论： 刃型位错合并、堆积→应力
集中→断裂源→达到σc条件 →裂口扩展→脆断
5.3 韧性断裂的裂口形成与发展 一．韧性断裂的形成过程
↑
↓ 均匀拉伸 产生细颈 在三向拉应力 作用下产生微孔 裂口沿垂直于拉 伸方向扩展，接 微孔合并长大 形成小裂口
沿τmax 方向断裂 形成杯锥状
近表面
二．微孔的形成 研究表明，微孔主要在析出物、夹杂物等第二相 粒子的地方形成 产生微孔的机理 1．杂质与基体界面发生剥离 这是由变形不协调产生的
断裂中的作用
Griffith-Orowan修正公式：
σc= {E(γ+ γ p)/c}1/2 ≈ (Eγp/c)1/2 γ p ：裂缝扩展时单位面积所需的塑性功 γ＜＜γ p
， γ可忽略不计
三．裂口形核机理 基本思想：位错理论 在外力作用下，刃型位错的合并可构成裂口的 胚芽
几种具体机理： 1．位错塞积机理 位错沿某一滑移面移动受阻，在障碍物前塞 积，产生极大的应力集中，形成裂口
③ 增加轧辊直径 D 有利于内部缺陷的焊合
四．锻压延伸及轧制时产生的角裂
1．产生原因 未及时倒棱，角部温降大，产生拉伸热应力 角部变形抗力大，延伸小，产生附加拉应力
2．防止措施
①及时倒棱
② 加热时防止角部过热或过烧
③ 适当轻打
五．锻压延伸及轧制时产生的端裂（劈头）
１．产生原因 锤击过重时，端面鼓形严重，Ⅱ区质点向 外鼓胀，使Ⅲ区外表面受拉力Q作用，在 此拉力的作用下，使轧件端面开裂。 2．防止措施 正常锻压前先锻头部，改善端
裂口与σ环成45°角，如图(b)
2．防止措施
σ环↓——不均匀变形↓，鼓形↓ ① f↓ 提高表面光洁度，采用润
滑剂
② 加软垫
压缩开始，软垫先变形，拖着工件端面一起向
外流动，使工件侧面成凹形，随后，软垫产生了
加工硬化，工件开始显著变形，凹→平→凸 ，
鼓形↓， σ环 ↓
③ 活动套环或包套镦粗
套环一般由普通钢制成，加热温度比坯料 低，变形抗力大，对坯料的流动起限制作用， 增加三向压应力。
部的塑性
避免轧件表面温度降低过大
六．轧板时的边裂和薄件的中部裂
１．产生原因
凸辊轧制：边部受纵向附加拉应力，出现边裂
凹辊轧制：中部受纵向附加拉应力，出现中部裂口 ２．防止措施 限制边部自由宽展，防止边裂 采用合适的辊型和坯料断面形状
七．拉拔时的内裂
１．产生原因
当 l/d0 较小时，只产生表面变形，中心部位受附加 拉应力 ２．防止措施 增加 l/d0 减小模孔锥角 α
思考题 1.写出Griffith 公式(临界应力公式).它有何意义? 它是如何推导出来的? 2.裂口形核的基本思想是什么?它有哪些具体的 机理? 3.以拉伸为例讨论杯锥断裂的形成过程.
4.什么叫软性系数?它与材料的韧脆性有何关系?
5.请分析压力加工中的各种断裂(原因?措施?).
当外力 P 使得 σ＞σm时，导致晶体断裂
称σm为理论断裂强度 σm 的估算公式： σm= (E·γ/a)1/2 E—— 弹性模量