冲击韧性与疲劳极限(模块一)
机械工程材料基础复习+答案
机械工程材料基础复习+答案机械工程材料基础复习题一、填空1.绝大多数金属的晶体结构都属于(体心立方)、(面心立方)和(密排六方)三种典型的紧密结构.2.液态金属结晶时，过冷度与其冷却速度有关。
冷却速度越快，金属的实际结晶温度越低。
此时，过冷度（更大）。
3（滑移）和（孪生）是金属塑性变形的两种基本方式4.形变硬化是一种非常重要的强化手段,特别是对那些不能用(热处理)方法来进行强化的材料.通过金属的(塑性变形)可使其(强度)、(硬度)显著提高.5.球化退火是钢中球化（渗碳体）的退火过程。
它主要用于（共析）和（过共析）钢。
其目的是（降低硬度）、改善（机加工）性能，并为后续（淬火）工艺做好准备6、大小不变或变化很慢的载荷称为静载荷，在短时间内以较高速度作用于零件上的载荷称为冲击载荷，大小和方向随时间发生周期性变化的载荷称为交变载荷。
7.变形一般分为弹性变形和塑性变形。
不能随着载荷的消除而消失的变形称为塑性变形。
8.填写以下机械性能指标符号：屈服点σ冲击韧性AK，疲劳极限σ-19、渗碳零件必须采用低碳钢或低碳合金钢材料。
10.铸铁是一种含碳量大于2.11%的铁碳合金。
根据石墨在铸铁中的存在和形状，铸铁可分为灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁。
11、灰铸铁中，由于石墨的存在降低了铸铁的力学性能，但使铸铁获得了良好的铸造性、切削加工性、耐磨性、减抗冲击性和低缺口灵敏度。
12、高分子材料是(以高分子化合物为主要组分的材料)其合成方法有(加聚)和(缩聚)两种，按应用可分为(塑料)、（橡胶），（纤维），（粘合剂），（涂层）。
13、大分子链的几何形状为(线型)、(支链型)、(体型),热塑性塑料主要是(线型)、分子链.热固性塑料主要是(体型)分子链14、陶瓷材料分(玻璃)、(陶瓷)和(玻璃陶瓷)三类,其生产过程包括(原料的制备)、(坯料的成形)、(制品的烧结)三步15、可制备高温陶瓷的化合物是(氧化物)、(碳化物)、(氮化物)、(硼化物)和(硅化物),它们的作用键主要是(共价键）和（离子键）16、yt30是(钨钴钛类合金)、其成份由(wc)、(tic)、(co)组成,可用于制作(刀具刃部).17、木材是由(纤维素)和(木质素)组成,灰口铸铁是由(钢基体)和(石墨)组成的.18.在纤维增强复合材料中，性能较好的纤维主要是（玻璃纤维），（碳纤维），（硼纤维）和（碳化硅纤维）。
《金属材料与热处理》课后习题答案
第1章金属的结构与结晶一、填空：1、原子呈无序堆积状态的物体叫，原子呈有序、有规则排列的物体称为。
一般固态金属都属于。
2、在晶体中由一系列原子组成的平面，称为。
通过两个或两个以上原子中心的直线，可代表晶格空间排列的的直线，称为。
3、常见的金属晶格类型有、和三种。
铬属于晶格，铜属于晶格，锌属于晶格。
4、金属晶体结构的缺陷主要有、、、、、和等。
晶体缺陷的存在都会造成，使增大，从而使金属的提高。
5、金属的结晶是指由原子排列的转变为原子排列的过程。
6、纯金属的冷却曲线是用法测定的。
冷却曲线的纵坐标表示，横坐标表示。
7、与之差称为过冷度。
过冷度的大小与有关，越快，金属的实际结晶温度越，过冷度也就越大。
8、金属的结晶过程是由和两个基本过程组成的。
9、细化晶粒的根本途径是控制结晶时的及。
10、金属在下，随温度的改变，由转变为的现象称为同素异构转变。
二、判断：1、金属材料的力学性能差异是由其内部组织结构所决定的。
（）2、非晶体具有各向同性的特点。
（）3、体心立方晶格的原子位于立方体的八个顶角及立方体六个平面的中心。
（）4、金属的实际结晶温度均低于理论结晶温度。
（）5、金属结晶时过冷度越大，结晶后晶粒越粗。
（）6、一般说，晶粒越细小，金属材料的力学性能越好。
（）7、多晶体中各晶粒的位向是完全相同的。
（）8、单晶体具有各向异性的特点。
（）9、在任何情况下，铁及其合金都是体心立方晶格。
（）10、同素异构转变过程也遵循晶核形成与晶核长大的规律。
（）11、金属发生同素异构转变时要放出热量，转变是在恒温下进行的。
（）三、选择1、α—Fe是具有（）晶格的铁。
A、体心立方B、面心立方C、密排六方2、纯铁在1450℃时为（）晶格，在1000℃时为（）晶格，在600℃时为（）晶格。
A、体心立方B、面心立方C、密排六方3、纯铁在700℃时称为（），在1000℃时称为（），在1500℃时称为（）。
A、α—FeB、γ—FeC、δ—Fe4、γ—Fe转变为α—Fe时，纯铁体积会（）。
金属材料与热处理 第2版课件第一单元
导读
• 金属材料之所以在现代工业中获得广泛应用，主要是由于其具有 加工过程和使用过程中所需要的各种优越性能，金属材料的性能 是选择材料的主要依据。
• 掌握各种金属材料的性能及其变化规律，对于正确选择和使用金 属材料、充分发挥其性能潜力、保证构件或零件质量是十分重要 的。
（一） 定义 金属材料断裂前发生塑性变形的能力。
（二）衡量指标 断后伸长率：试样拉断后，标距的伸长与原始标距的百分比。
断面收缩率：试样拉断后，颈缩处的横截面积的缩减量与 原始横截面积的百分比。
1.断后伸长率（ A ）
l1-l0
A=
×100%
l0
l1——试样拉断后的标距,mm; l0——试样的原始标距,mm。
• 材料在外力的作用下将发生形状和尺寸变化，称为变形。 • 外力去处后能够恢复的变形称为弹性变形。 • 外力去处后不能恢复的变形称为塑性变形。
力学性能
• 材料在力的作用下，诸如不同载荷所造成的弹性变形、塑性变形、 断裂（脆性断裂、韧性断裂、疲劳断裂等）以及金属抵抗变形和 断裂能力的衡量指标。
• 常用的力学性能有：强度、刚度、弹性、塑性、硬度、冲击韧性 及疲劳极限等。
a）安全，防止产生突然破坏； b）缓和应力集中；
c）金属锻压、轧制、冲压、位拔、冷弯等变形加工。
• 强度与塑性是一对相互矛盾的性能指标。 • 在金属材料的工程应用中，要提高强度，就要牺牲一部分塑性。
反之，要改善塑性，就必须牺牲一部分强度。 • 正所谓“鱼和熊掌二者不能兼得”。但通过细化金属材料的显微
的，有时却是互相矛盾的。 • 例如，一些要求高强度或高硬度或耐高温的材料常常会给压力
加工、机械加工、铸造等工艺带来不少困难，有时甚至会达到 否定某些材料的程度。
金属硬度 冲击韧性 疲劳
零件材料内部：
• 冶金缺陷 • 晶体滑移产生裂纹 • 相界面处产生裂纹 • 晶界处产生裂纹
疲劳断裂
最后断裂区的面积与所受载荷有关，面积大，说明过载越重。当 其面积小于断口面积的一半时，说明零件无过载或过载很小。
影响疲劳强度的因素
1．突发性：断裂前无明显的塑变；
2．疲劳断裂前零件一般经较长时间的使用；
3．工作应力小于材料的强度极限，甚至小于屈服强度；
4．零件的几何形状、尺寸、表面质量和表面受力状态直接影响 零件的疲劳断裂；
5．断口形貌特殊：分三个区（每个区对应一个过程）。 （1）疲劳源。 （2）裂纹扩展区：贝纹状，是裂纹扩展留下的痕迹。 以上两部分由于受长时间的研磨，呈磨光状态。 （3）最后断裂区：晶粒粗大。
一、高温疲劳和热疲劳
1.高温疲劳
定义：零件在高于材料的0.5Tm（Tm用绝对温度表示的熔点）或 高于其再结晶温度时，在交变应力（机械、热）作用下引起疲劳 破坏的过程。
• 中温疲劳：高于常温，低于0.5Tm的疲劳。
典型零件：汽轮机的叶片、柴油机的排气阀等。 在高温下，材料的蠕变极限、持久强度、疲劳极限均下降。
10 5 时，破坏后具有典型的疲劳断口特征，说明是各次冲 击损伤累积的结果，不同于一次冲击破坏过程，所以多次 冲击抗力不能用AK值简单代替。
强度和塑性对多冲抗力的响应
多冲抗力是一个取决于材料强度和塑性的
综合机械性能，随条件不同，对强度和塑性的
要求是不同的。一般来说：
• 冲击能量高时，材料多冲抗力取决于塑性；
硬度试验方法分类
第十二讲冲击韧性
作业
1、结合数控专业实训，请问为什么数控加工 用的刀具有一定的韧性要求？ 2、结合模具专业实训，请问为什么模具材料 韧性是一个重要的性能指标？ 3、影响金属疲劳强度的因素
五、疲劳现象
许多零件如轴、齿轮、轴承、弹簧等零件，是在大小和方 向变化的交变应力循环作用下工作的。 零件在循环应力作用下，常在远小于该材料的抗拉强度σb， 甚至小于屈服强度σs的情况下发生断裂。 零件在循环应力作用下，在一处或几处产生局部永久性累 积损伤，经一定循环次数后产生裂纹或突然发生完全断裂 的过程，称为金属疲劳 金属疲劳。 金属疲劳 由于疲劳断裂前无明显的塑性变形，断裂时突然发生的， 危险性很大。疲劳强度是衡量金属疲劳的依据。
七、影响金属疲劳强度的因素
金属疲劳强度的影响因素很多，如零件外形、表面质量、受力状态与周围 介质等。合理设计零件结构，避免应力集中，降低表面粗糙度值，进行表 面滚压、喷丸处理、表面热处理等，可以提高工件的疲劳强度。
八、模具的冷热疲劳失效
对于热作模具，工作时由于与热的坯料相互作用，引起了模具表面温度 常升至600～900℃的范围。为了不使模具的强度下降，必须要对脱模后 的模具喷洒冷却剂，使其降温。这样周而复始，使模具表面反复经历急冷 急热的过程。于模具表层便累积了相当的循环热应力。该应力最终以冷热 疲劳的方式进行释放，形成冷热疲劳裂纹。至于高温氧化、冷却剂的腐蚀 以及模具与高温坯料间的摩擦作用则更是加速了冷热疲劳的这一过程。 冷热疲劳裂纹通常都表现为网状(龟裂状)、平行状或放射状。常出现在 模具上受载荷较大和冷热温度变化最大之处。是热作模具中最为常见的一 种疲劳失效形式。
二、摆锤式一次冲击试验原理 摆锤式一次冲击试验原理
冲击试验是在摆锤式冲击试验机上 进行的。它利用能量守恒原理。 试验时，将试样安放在试验机的 机架上，使试样的缺口位于固定支座之间，背向摆锤的冲击 方向，试样被冲断过程中吸收的能量等于摆锤冲击试样前后 的势能差。
第二节 冲击韧性
改进
小结
制作人
第六节 提高和改善材料机械性质的途径 提高和改善材料机械性质的途径
1.材料的化学成分和微观组织结构与机械性质的关系 . （1）化学成分对机械性质的影响 ） （2）微观组织结构对机械性质的影响 ）
高温
冲击
交变
断裂
硬度
改进
小结
制作人
2.提高和改善材料机械性质的用途 . （1）调整、控制材料的化学成分和合金元素含量 ）调整、 （2）进行热处理 ） 3.进行冷热变形 . (1) 冷压使材料硬化 (2) 热锻使组织致密均匀
高温 冲击 交变 断裂 硬度 改进 小结 制作人
(2)用于含裂纹构件的安全计算或使用寿命估算 用于含裂纹构件的安全计算或使用寿命估算 发生脆断的条件： 发生脆断的条件：KI=KIC 裂纹缓慢扩展的速度与应力强度因子的变化幅度的关 系：
da n = c (∆K ) dN
高温
冲击
交变
断裂
硬度
改进
小结
制作人
高温
冲击
交变
断裂
硬度
改进
小结
制作人
1.交变应力的类型及其循环特征
应力每重复变化一次的过程称为应力循环。 应力每重复变化一次的过程称为应力循环。 应力循环中最小应力与最大应力之比， 应力循环中最小应力与最大应力之比，可用来表 循环特征。 示交变应力的变化的特点称为交变应力的循环特征 示交变应力的变化的特点称为交变应力的循环特征。 表示。 以r表示。
高温
冲击
交变
断裂
硬度
改进
小结
制作人
当应力循环中的最大应力值低于某一极限值时， 当应力循环中的最大应力值低于某一极限值时，试件经无限多次 应力循环也不断裂，这一极限值叫做材料的疲劳极限 应力循环也不断裂，这一极限值叫做材料的疲劳极限
金属材料的力学性能(冲击韧度、疲劳强度)
山东省轻工工程学校教案1-电机；2-皮带轮；3-摆臂；4-杆销；5-摆杆； 6-摆锤；7-试件；8-指示器；9-电源开关；10-指示灯图1 冲击试验结构及原理图摆锤在A 处所具有的势能为：E=GH=GL(1-COS α) (1) 冲断试样后，摆锤在C 处所具有的势能为：E 1=Gh=GL(1-COS β) (2) 势能之差E-E 1,即为冲断试样所消耗的冲击功A K :A K =E-E 1=GL(cos β-cos α) (3) 式中，G 为摆锤重力（N ）；L 为摆长（摆轴到摆锤重心的距离）（mm ）；α为冲断试样前摆锤扬起的最大角度；β为冲断试样后摆锤扬起的最大角度。
三﹑实验设备及试样1．JB-300/150手动冲击试验机，摆锤预扬角135°，冲击速度约5m/s 。
2．游标卡尺3．实验试样：若冲击试样的类型和尺寸不同，则得出的实验结βα果不能直接比较和换算。
因此，实验试样应严格控制其形状、尺寸精度及表面粗糙度。
试样缺口底部应光滑、无与缺口轴线平行的明显划痕。
四﹑实验步骤1．测量试样的几何尺寸及缺口处的横截面尺寸。
2．根据估计材料冲击韧性来选择试验机的摆锤和表盘。
3．试验前必须检查试验机是否处于正常状态，各运转部件及其紧固件必须安全可靠。
4．如下图安装试样。
使试样缺口背对刀刃，平放并挨紧在两个钳口支座上，用找正板找正，使试样缺口正好位于钳口跨距中间对正冲击刀刃。
5、进行试验。
将摆锤举起到高度为H处并锁住，然后释放摆锤，冲断试样后，待摆锤扬起到最大高度，再回落时，立即刹车，使摆锤停住。
值。
取下试样，观察断口。
试验6、记录表盘上所示的冲击功AKU完毕，将试验机复原。
7、冲击试验要特别注意人身的安全。
五﹑实验结果处理1.计算冲击韧性值αK.αK=(J/cm2) (4)式中，AKU 为U型缺口试样的冲击吸收功(J)；S为试样缺口处断面面积(cm2)。
冲击韧性值αK是反映材料抵抗冲击载荷的综合性能指标，它随着试样的绝对尺寸，缺口形状，试验温度等的变化而不同。
材料性能学复习资料
第一篇材料的力学性能第一章材料的弹性变形一、名词解释1、弹性变形：外力去除后，变形消失而恢复原状的变形。
P42弹性模量：表示材料对弹性变形的抗力，即材料在弹性变形范兩内，产生单位弹性应变的需应力。
P103、比例极限：是保证材料的弹性变形按正比例关系变化的最大应力。
P154、弹性极限：是材料只发生弹性变形所能承受的最大应力。
P155、弹性比功：是材料在弹性变形过程中吸收变形功的能力。
P156、包格申效应：是指金属材料经预先加载产生少量塑性变形（残余应变小于4%）, 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。
P207、内耗：在加载变形过程中，被材料吸收的功称为内耗。
P21二、填空题1、金属材料的力学性能是指在载荷作用下其抵抗（变形）和（断裂）的能力。
P22、低碳钢拉伸试验的过程可以分为（弹性变形）、（塑性变形）和（断裂）三个阶段。
P2三、选择题1、表示金属材料刚度的性能指标是（B ）。
P10A比例极限B弹性模量C弹性比功2、弹簧作为广泛应用的减振或储能元件，应具有较高的（C ）<> P16A塑性B弹性模量C弹性比功D硬度3、下列材料中（C ）最适宜制作弹簧。
A 08 钢B 45 钢C 60Si:Mn C T12 钢4、下列因素中，对金属材料弹性模量影响最小的因素是（D ）。
A化学成分B键合方式C晶体结构D晶粒大小四、问答题影响金属材料弹性模量的因素有哪些？为什么说它是组织不敬感参数？答：影响金属材料弹性模量的因素有：键合方式和原子结构、晶体结构、化学成分、温度及加载方式和速度。
弹性模量是组织不敬感参数，材料的晶粒大小和热处理对弹性模量的影响很小。
因为它是原子间结合力的反映和度量。
P11第二章材料的塑性变形一、名词解释1、塑性变形：材料在外力的作用于下，产生的不能恢复的永久变形。
P242、塑性：材料在外力作用下，能产生永久变形而不断裂的能力。
P523、屈服强度：表征材料抵抗起始塑性变形或产生微量塑性变形的能力。
硬度冲击韧性疲劳强度
(2)洛氏硬度 HR ( Rockwll hardness )
1HRC≈10HBS
洛氏硬度测试示意图
洛氏硬度
h1-h0
洛氏硬度有三种标尺 HRA: 加载50公斤，金刚石压头； HRB：加载100公斤，淬火钢球压头； HRC：加载150公斤，金刚石压头； 原理：测深度，硬度计内带有自测装置
塑性:
是指材料在载荷作用下产生塑性变形而不被破坏的能力。 • 断面收缩率: 是指试样拉断处横截面积的收缩量Δ S与原始横截面积S0之比。 S0 - S 1 ψ = ——-—× 100% S0 • 伸长率:是指试样拉断后的标距伸长量Δ L 与原 始标距L 0之比。 l 1 - l0 δ = ——-—× 100% l0
强度和塑性
拉伸实验与拉伸曲线
拉伸试样
GB6397-86规定《金属拉伸试样》有： 圆形、矩形、异型及全截面． 常用标准圆截面试样。 长试样：L0=10d0; 短试样：L0=5d0
拉伸试样
•
2.拉伸过程
拉 伸 试 样 的 颈 缩 现 象
拉伸试验机
拉伸曲线
F
e p s s b k
Fe Fs Fs Fp
硬 度
• 硬度( hardness ): 是指材料抵抗其他硬物 体压入其表面的能力 •常用测量硬度的方法
布氏硬度HB 洛氏硬度HR 维氏硬度HV 锉刀法
(1)布氏硬度 HB ( Brinell-hardness )
布氏硬度计
适用范围:
＜450HBS; ＜650HBW;
压头类型：Φ 10
ε = —— l0 原始长度( mm)
(3)应力－应变曲线（ σ- ε曲线）: 形状和拉伸曲线相同，单位不同
1-金属材料的性能(SK)-精简
块 一 金
——残余伸长量达到规定原始标距百分比时的应力。用符 号Rp表示，常用Rp0.2（旧：σ0.2） 。
属
材 ReL 料 的
Rp0.2
Fp0.2 S0
性 能
Fp0.2—试样发生屈服时最小载荷（N）; S0—试样的原始横截面积（mm2）。
Rp0.2用于无明显屈服现象的塑性 金属材料。
首页 返回 上一页 下一页 结束
块 一
低碳钢拉伸曲线：
金
属 oe——弹性变形阶段
材 料
es——屈服阶段
的 sb——均匀塑性变形阶段
性 能
（强化阶段）
k——缩颈阶段
低碳钢拉伸曲线
※oe的斜率即为材料的弹性模量E，又称材料的刚度。
首页 返回 上一页 下一页 结束
模 块 一
金
属
材
料 的
屈服——载荷基本不变而试样继续伸长的现象。
性
能 ※※屈服的产生标志着材料产生明显的塑性变形
缩颈——载荷达到最大值后，试样的局部截面急剧 缩小的现象。
首页 返回 上一页 下一页 结束
有些材料并无（或无明显）屈服阶段。几种钢的拉
模 伸曲线比较、铸铁的拉伸曲线如图: 块 一 金 属 材 料 的 性 能
几种钢的拉伸曲线比较
铸铁的拉伸曲线
首页 返回 上一页 下一页 结束
（二）强度
模 块
1.概念
模 项目
块 一
布氏 硬度
金
属 材 料
洛氏 硬度
的
性
能
维氏 硬度
优点
缺点
测得的硬度值 较稳定、准确
对金属表面的损伤 较大，且效率较低
操作简单迅速， 数据不够稳定和准
冲击韧性
一、1、强度，塑性，硬度，冲击韧性，2、拉伸及压缩，扭转，弯曲；3、大；4、螺栓联接、双头螺柱联接；5、平键、半圆键，花键；6、流量、压力、速度；7、直线往复、旋转；8、2、2；9、3、4 ；10、溢流；11、手柄和连接杆；12、手持式、头歉式；13、圆度、平行度；14、红丹粉、蓝油；二、1、B；2、AC；3、B；4、C；5、C；6、A；7、C；8、A；9、A；10、C；三、1、×；2、×；3、×；4、√；5、√；6、×；7、√；8、√；9、√；10、√；四、答：1、Q235AF：表示屈服强度为235MPa、磷、硫含量最高的采用沸腾方法脱氧的碳素结构钢。
QT400—18：表示最低抗拉强度为400MPa、最低延伸率为18%的球墨铸铁；35：表示平均含碳量为0.35%的优质碳素结构钢。
40Mn：表示平均含碳量为0.40%、含锰量为0.7%～1.2%的优质碳素结构钢。
HT200：表示最低抗拉强度为200MPa的灰铸铁；2、深沟球轴承，轻窄系列，轴承内径为60mm；细牙，公称直径为10，螺距为1，右旋，公差带代号为5g6g，旋合长度为短形；五、1、为了保证从动轴的转速保持不变，通常是将万向联轴节成对使用，并使中间轴的两个叉子位于同一平面内，且中间轴与主动轴的夹角和从动轴的夹角相等，主动轴的转速与从动轴的转速可保持恒等。
在汽车等机械中一般都是用双万向联轴器来传递相交轴之间的转动。
2、定向离合器也有多种形式，应用较广的是滚柱式定向离合器，主要由星轮1、外圈2、滚柱3和弹簧顶杆4组成。
弹簧顶杆4的作用是将滚柱压向星轮的楔形槽内，与星轮、外圈相接触。
星轮及外圈均可作为主动件它的工作原理是：当星轮为主动件并作顺时针旋转时，滚柱受磨擦力的作用于被楔紧在槽内，因而带动外圈一起转动，这时离合器处于接合状态；当星轮反转时，滚柱受磨擦力的作用，被子推到楔槽较宽的部分，这时离合器处于分离状态，防止了从动件的逆转，从而实现单向传动。
机械工程材料考试复习题与答案
一、填空题（）1。
机械零件在工作条件下可能受到力学负荷、热负荷和环境介质三种负荷的作用。
2.金属塑性的指标主要有延伸率和断面收缩率两种.3。
金属材料的机械性能是指在载荷作用下其抵抗变形或断裂的能力。
4。
刚度是指材料在外力作用下抵抗弹性变形的能力。
5.强度是指材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力.6。
常用测定硬度的方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度测试法.7。
材料按化学成分分为金属材料、高分子材料、陶瓷材料和复合材料四大类。
8。
金属材料的加工工艺性能包括铸造性、可锻性、可焊性、切削加工性和热处理工艺性。
9。
常见的晶体结构有体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格三种.10。
晶体缺陷按其几何特征可分为点缺陷、线缺陷和面缺陷三种。
11。
固溶体的晶体结构与溶剂晶体结构相同。
12。
当合金溶液凝固后，由于组元间的相互作用不同,可形成固溶体和金属化合物两种形式。
13。
铁从高温液态向室温冷却时发生的变化: . 14。
珠光体是铁素体相与渗碳体混合在一起形成的机械混合物。
15. 碳溶解在α—Fe中所形成的间隙固溶体称为铁素体.16。
在Fe—Fe3C相图中，共晶点的含碳量为4。
3% ,共析点的含碳量为0.77％17。
低温莱氏体是珠光体和渗碳体组成的机械混合物.18。
金属结晶的过程包括晶核形成和晶粒长大两个过程。
19。
晶核的形成包括自发形核和非自发形核两种形式.20。
晶核的长大包括枝晶长大和平面长大两种形式。
21.金属铸锭的宏观组织是由三个晶区组成，由外向内分别是细等轴晶离区、柱状晶粒区和中心等轴晶粒区。
22。
.铸锭的缺陷包括缩孔与缩松、气孔、非金属夹杂物和成分偏析。
23。
焊缝的组织是金属组织.24。
焊接接头是由焊缝和热影响区构成。
25.冷变形后金属在加热中，随温度的升高或加热时间的延长，其组织和性能一般经历回复、再结晶和晶粒长大三个阶段的变化。
26。
.细化晶粒的方法包括增大过冷度、加入形核剂和机械方法.二、名词解释）1。
工程材料力学性能
1.工程材料力学性能：强度、硬度、刚度、塑性、粘弹性、断裂韧性、冲击韧性、疲劳极限。
2. s:屈服强度。
0.2：试件标距范围内产生0.2%塑性变形时的应力值作为该材料的屈服强度。
ｂ：抗拉强度。
比强度：ｂ／ｐ．比刚度：Ｅ／ｐ．3.工程材料理化性能：密度、熔点、热膨胀性、导电性、导热性、磁学性能、光学性能、抗腐蚀性、耐磨性。
4.金属材料加工工艺性：铸造性、可锻性、可焊性、切削加工性、热处理工艺性。
5.晶体结构有3种：⑴体心立方：－Fe、Cr、V⑵面心立方：－Fe、Al、Cu、Ni⑶密排六方：Mg。
6.材料原子排列缺陷：空位；位错；晶界。
几何特征：排列不规律、形成以塌移区、排列不规律并且存在缺陷。
7.过冷：液态金属冷却至理论结晶温度时并不能立即开始结晶，而必须冷却至T。
以下某温度T1才开始结晶的现象。
过冷度：T。
-T1.金属结晶必须存在过冷度。
8.影响晶粒大小因素：形核率、长大速度。
9.晶粒细化方法：增大过冷度、加入形核剂、机械方法。
10.晶粒大小对机械性能影响：相同材料相同变形条件下晶粒越细晶界数就越多，晶界对塑性变形抗力越大，同时晶粒的变形越均匀，致使强度、硬度越高，塑性、韧性越好。
11.铸锭组织：表面细等轴晶区、柱状晶区、中心等轴晶区。
12.铸锭缺陷：缩孔与缩松、气孔、非金属夹杂物、成分偏析。
13.加工硬化：金属在塑性变形过程中，随着变形程度增加，强度、硬度上升，塑性韧性下降的现象。
影响：加大了金属进一步变形的抗力，甚至使金属开裂，对压力加工产生不利影响。
14.奥氏体形成：A形核、Ａ长大、残余Ｆｅ３Ｃ溶解、A均匀化。
15.钢材冷却方式：（1）将奥氏体急冷到A1以下某一温度进行等温转变，再冷却到室温。
（2）将奥氏体在连续冷却条件下进行转变。
16.预先热处理目的：改善毛坯或半成品的组织性能，为最终热处理及其它终加工处理做好组织准备。
种类：退火、正火、调质。
调质：淬火+高温回火。
17.最终热处理目的：为了大幅度提高钢材性能，获得最大程度的硬化。
材料的韧性和疲劳强度16P-完整版PPT课件
3
增韧PP
1 -
项目15引深部分内容
1
4
尼龙 PP
ABS
PET 玻璃钢
1
1
项目15引深部分内容
5
防爆警察为了保护自己生命安全――防弹 衣的材料是要求强度？还是韧性？
11Βιβλιοθήκη 项目16布置6• 第一组：从收缩度的解度为高精度塑料制品的生产选择合适的高分子材料；
• 第二组：从蠕变的解度为高精度塑料制品的生产选择合适的高分子材料；
1-7
1
8
项目15的六组任务
• 第一组：请为常温冲击强度＞400J/m的汽车保险杠的生产选择合适的高分子材料；
• 第二组：如果选择常温冲击强度在51～200J/m的高分子材料生产汽车保险杠时，需 要采取什么方法进行增韧；
• 第三组：请为大型电视机外壳的生产选择合适的高分子材料；
• 第四组：请为冰箱内胆的生产选择合适的复合高分子材料；
• 第三组：从热膨胀系数解度为高精度塑料制品的生产选择合适的高分子材 料。
点
教
学
疲劳的概念、表示
难
方法、提高疲劳强度措施。
点
1-2
1.3.1 韧性简介
外力的瞬时冲击作用所引起的变形和应力比静载荷大得 多，因此在设计承受冲击载荷的零件和工具时，不仅要满足 强度、塑性、硬度等性能要求，还必须有足够的韧性。 1、冲击吸收功
韧性是指金属材料在断裂前吸收变形能量的能力。 根据功能原理可知：摆锤冲断试样所消耗的功 AK=mgh1-mgh2。AK称为冲击吸收功，单位焦耳（J）， 用AK除以试样缺口处的横截面积Ｓ所得的商即为该材料 的冲击韧度，用符号αK表示，即：
1-5
1.3.2 疲劳强度简介
冲击韧性冲击韧性
南阳市高级技工学校
1
冲击韧性与疲劳强度
一、冲击韧性
冲击韧性——金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。材料的冲 击韧性用一次摆锤冲击弯曲试验来测定。
试样从一定高度被击断后，缺口处单位横截面面积上吸收的 功，即表示冲击韧度值。
k
Ak So
2
冲击韧性与疲劳强度
冲击实验
冲击韧性与疲劳强度
二、疲劳强度
由于所承受的载荷为交 变载荷，零件承受的应力虽 低于材料的屈服强度，但经 过长时间的工作后，仍会产 生裂纹或突然发生断裂。金 属这样的断裂现象称为疲劳 断裂。金属材料抵抗交变载 荷作用而不产生破坏的能力 称为疲劳强度。疲劳极限用 符号R－1表示。
疲劳断裂宏观断口示意图
4
冲击韧性与疲劳强度
提高零件的疲劳强度的措施 •合理选材 •细化晶粒 •均匀组织 •减少材料内部缺陷 •改善零件的结构形式 •减小零件表面粗糙度数值 •采取表面强化
5
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 冲击吸收能量的值越大，材料的韧性越大，越可以承受 较大的冲击载荷。
• 冲击吸收能量K或冲击韧性值K越大，材料的韧性越大， 越可以承受较大的冲击载荷。一般把冲击吸收能量低的 材料称为脆性材料，冲击吸收能量高的材料称为韧性材 料。
一次摆锤冲击试验原理
• 冲击韧性可以通过一次摆锤冲击试验来测定，试 验时将带有U型或V型缺口的冲击试样放在试验机 架的支座上，将摆锤升至高度H1，使其具有势能 mgH1；然后使摆锤由此高度自由下落将试样冲断， 并向另一方向升高至H2，这时摆锤的势能为mgH2。 • 所以，摆锤用于冲断试样的能量
疲劳极限
• 当应力低于某值时，材料经受无限次循环应力 也不发生疲劳断裂，此应力称为材料的疲劳极 限，记作σR。 • 通常，材料的疲劳极限是在对称弯曲疲劳条件 下测定的，对称弯曲疲劳极限记作σ-1。
• • •
对一般低、中强度钢：107周次 对高强度钢：108周次 对铝合金，不锈钢：108周次
•
建造中的Titanic 号
TITANIC
TITANIC的沉没
与船体材料的质量
直接有关
1912年4月号称永不沉没的泰坦尼克号（Titanic）首航沉没于冰海，成了 20世纪令人难以忘怀的悲惨海难。20世纪80年代后，材料科学家通过对打 捞上来的泰坦尼克号船板进行研究，回答了80年的未解之谜。由于Titanic 号采用了含硫高的钢板，韧性很差，特别是在低温呈脆性。所以，当船在 冰水中撞击冰山时，脆性船板使船体产生很长的裂纹，海水大量涌入使船 迅速沉没。下图中左面的试样取自海底的Titanic号，冲击试样是典型的脆 性断口，右面的是近代船用钢板的冲击试样。
一、冲击韧性
• 冲击载荷和冲击韧性:在很短时间内作用金属 材料上的载荷称为冲击载荷。金属材料抵抗冲 击载荷作用而不破坏的能力称为冲击韧性。 • 冲击试验：冲击试样——冲击试验机——一次 摆锤冲击试验——小能量多次冲击试验。
材料冲击韧性的表示方法
• 按照国标GB/T229－2007，U型缺口试样和V型缺口试 样的冲击能量分别表示为KU和KV，并用下标数字2或8 表示摆锤刀刃半径，如KU2 ，其单位是焦耳（J）。 • 冲击吸收能量的大小直接由试验机的刻度盘上直接读出。
对钛合金：107周次
提高疲劳极限的途径
(1)在零件结构设计中尽量避免尖角、缺口和截面突变。 (2) 提高零件表面加工质量。
(3) 对材料表面进行强化处理。
欢迎多提宝贵意见！
谢谢大家！
AK=mg（H1-H2），即为冲击功（焦耳/J）。
【小资料】GB/T 229－2007与GB/T 229－ 1994相比，在金属冲击韧性的名称和符号等方面 有较大变化，将关于金属材料冲击韧性的新、旧 标准名称和符号对照列于下表中。
新标准GB/T229－2007 名称 冲击吸收能量 U型缺口试样在2mm锤刃下的冲击吸收能量 U型缺口试样在8mm锤刃下的冲击吸收能量 V型缺口试样在2mm锤刃下的冲击吸收能量 符号 K KU 2 KU 8 KV 2
和无规则随机变动应力两种。
金属疲劳概念
• 金属材料在受到交变应力或重复循环应力时，往往在工作
应力小于屈服强度的情况下突然断裂，这种现象称为疲劳。
• 疲劳破坏的特征：疲劳断裂时无明显的宏观朔性变形，断 裂前没有预兆，而是突然破坏；引起疲劳断裂的应力很低， 常常低于材料的屈服点；疲劳破坏的宏观断口由三部分组 成，疲劳源、疲劳裂纹扩展区和瞬间断裂区。
课题3
冲击韧性与疲劳极限
强度、硬度、塑性等力学性能指标都是材料在静载荷 作用下的表现。 材料在工作时还经常受到动载荷的作用，冲击载荷就 是常见的一种。 在交变应力作用下，零件所承受的应力低于材料的屈 服点，但经过较长时间的工作后产生裂纹或突然发生完全 断裂的现象称为金属的疲劳。 在设计和制造受冲击载荷的零件和工具（如锻锤、冲床、 铆钉枪等）时，必须考虑所用材料除具有足够的静载荷作 用下得力学性能指标外，还必须具有足够的抵抗冲击载荷 的能力。
疲劳断口
疲劳断口
轴的疲劳断口
疲劳辉纹（扫描电镜照片）
• 1998年6月3日，德国发生了战后最惨重的一起铁路交通 事故。一列高速列车脱轨，造成100多人遇难。 • 事故的原因已经查清，是因为一节车厢的车轮“内部疲 劳断裂”引起的。首先是一个车轮的轮箍发生断裂，导 致车轮脱轨，进而造成车厢横摆，此时列车正好过桥， 横摆的车厢以其巨大的力量将桥墩撞断，造成桥梁坍塌， 压住了通过的列车车厢，并使已通过桥洞的车头及前5节 车厢断开，而后面的几节车厢则在巨大惯性的推动下接 二连三地撞在坍塌的桥体上，从而导致了这场近50年来 德国最惨重的铁路事故。
旧标准GB/T229－1994 名称 冲击吸收功 符号 AK
U型缺口冲击吸收功 (2mm锤刃)
AKU
V型缺口试样在2mm锤刃下的冲击吸收能量
转变温度
KV 8
Tt
V型缺口冲击吸收功 (2mm锤刃)
AKV
韧脆转变温度
TCBiblioteka • 低温脆性——随温度降低，材料由韧性状态转变 为脆性状态的现象 。 • 冷脆：材料因温度降低导致冲击韧性的急剧下降 并引起脆性破坏的现象。 • 冲击韧性与温度有密切的关系，温度降低，冲击 韧性随之降低。当低于某一温度时材料的韧性急 剧下降，材料将由韧性状态转变为脆性状态。这 一温度称为转变温度（ Tt ）。 • 转变温度（ Tt ）越低，表明材料的低温韧性越好， 对于在寒冷地区使用的材料要十分重要。 • 对压力容器、桥梁、汽车、船舶的影响较大。
二、疲劳极限
• 金属疲劳现象:变动载荷和循环应力——金属 疲劳概念。 • 疲劳曲线和疲劳极限：冲击试样——冲击试验 机——一次摆锤冲击试验——小能量多次冲击 试验。
变动载荷和循环应力
• 变动载荷：指载荷大小、甚至方向均随时间变化的
载荷，其在单位面积上的平均值即为变动应力。
• 变动应力可分为规则周期变动应力(也称循环应力)