材料性能

1、应力应变曲线几个阶段

弹性变形、屈服变形、均匀塑性变形以及不均匀集中塑性变形四个基本阶段。

2、塑性材料和脆性材料应力应变曲线区别

塑性材料：会有弹性变形、屈服变形、均匀塑性变形以及不均匀集中塑性变形四个基

本阶段。

脆性材料：拉伸断裂前，只发生弹性变形，无塑性变形，在最高载荷点处断裂。

3、真应力真应变与应力应变关系

真应力总是大于工程应力！

真应变总是小于工程应变，且变形量越大，两者差距越大！

4、弹性变形微观本质

都是构成材料的原子（离子）或分子自平衡位置产生可逆位移的反映

5、弹性模量、比例极限、弹性极限和弹性比功的意义和应用

弹性模量：在工程上，弹性模量表征材料对弹性变形的抗力，即材料的刚度。其值越大，表示在相同的应力作用下，材料的弹性变形量越小

比例极限：比例极限σP：能保持应力与应变成正比关系的最大应力，即在应力应变曲线上刚开始偏离直线时的应力。工程意义：对一些需要严格保持线性关系的零件，比

例极限很重要，如测力弹簧等。

弹性极限σe ：材料发生可逆的弹性变形的上限值。超过此值，材料开始发生塑性变形。工程意义：对于工作不允许产生微量塑性变形的零件，弹性极限是重要的设计指标。

弹性比功：又称弹性比能或应变比能，表示金属材料吸收弹性变形功的能力。通常以

弹性比功的高低来区分材料弹性好坏。

6、理想弹性的三个特征

（１）应变对于应力是线性关系；（２）应力和应变同相位（瞬时性）；（３）应变

是应力的单值函数（唯一性）

7、滞弹性、内耗、伪弹性的应用

多数金属材料，如果不是在微应变范围内精密测量，其滞弹性不十分明显，而少量金

属特别像铸铁、高铬不锈钢则有明显的滞弹性。

对工程上一些产生振动的零件很重要，可以减小振动，使振幅很快衰减下来。所以滞后环在生产上是一个重要的机械性能指标，具有很重要的意义。如机床的底座需要滞弹性高，乐器滞弹性低

伪弹性：形状记忆合金就是利用了这一原理．

8、塑性变形机理

材料在外力作用下发生塑性变形，依材料的性质、外界环境和受力方式不同，进行塑性变形的方式也不相同。

通常发生塑性变形的方式有

滑移、孪生、蠕变、晶界滑动。

9、滑移系个数和塑性的关系

晶体中滑移系愈多，晶体发生滑移的可能性便愈大，材料的塑性愈好。

滑移面密排程度高，滑移面上滑移方向个数越多，材料塑性越好。

10、屈服的柯氏气团钉扎理论（应变时效和解释应变时效现象）

退火状态的低碳钢试样拉伸到超过屈服点发生少量塑性变形后卸载，然后立即重新加载拉伸，则可见其拉伸曲线不再出现屈服点，此时试样不会发生屈服现象。如果将预变性试样在常温下放置几天或经200℃左右短时加热后再行拉伸，则屈服现象又复出现，且屈服应力进一步提高，塑性和韧性下降。此现象通常称为应变时效。

解释：间隙原子（如碳、氮等）由于畸变产生的应力场与位错发生弹性交互作用，使得它们倾向于扩散到位错线附近，形成“偏聚”气团，从而钉扎位错。位错要运动，必须要在较大的应力下挣脱钉扎，即上屈服点。一旦挣脱以后，位错运动容易，应力下降，出现下屈服点和平台。

11、屈服强度（σ0.2）

以规定发生一定的残余变形量为标准，即卸载后，其标距部分的残余伸长达到规定比例时的应力。一般有0.01%、0.2%、0.5%、1.0%等，相应的屈服强度记为σ0.01σ0.2 σ0.5。

12、影响屈服强度的因素——强化材料的四种方式（主要是细晶强化）

①晶界和细晶强化（晶粒大小和晶界）②固溶强化（溶质元素）③第二相颗粒强化（第二相）④形变强化（加工硬化）

13、塑性意义和塑性指标

塑性是指材料断裂前产生塑性变形的能力。在工程上一般以光滑圆柱试样的拉伸伸长率和断面收缩率作为塑性性能指标。

14、扭转、弯曲、压缩的特点和应用

扭转：无论是塑性材料还是脆性材料，都可采用扭转试验进行强度和塑性的测定，是一种较为理想的力学性能试验方法。尤其对承受剪切或扭转载荷的机件，如铆钉、传动主轴等

弯曲：弯曲试验试样形状简单、操作方便，且不受试样偏斜的影响，可以稳定的测定脆性材料和低塑性材料的抗弯强度。常用于测定铸铁、铸造合金、工具钢及硬质合金等脆性与低塑性材料的抗弯强度。弯曲试样时，试样表面应力最大，可较灵敏的反映材料表面缺陷。因此，常用来比较和鉴别渗碳层和表面淬火层等表面热处理机件的质量和性能。

压缩：由于裂纹缺陷对压缩载荷不敏感，所以在压缩时脆性材料能发生一定的塑性变形，脆性材料可以用于压缩试验。另外，抗压强度一般要高于抗拉强度。

15、缺口产生的三个效应

缺口效应1——应力集中；缺口效应2——两向或三向应力状态；缺口效应3——缺口强化

16、各硬度方式的适用性和表示方法

1．布氏硬度，用于退火钢、铸铁、有色金属等较软的材料以及粗大组织的材料，如灰铸铁。

数字+符号(HBS/HBW)+数字/数字/数字（HBS—压头是硬质淬火钢球；HBW—压头为硬质合金球）

如： 380 HBS 10/3000/30 ——10mm直径的淬火钢球，在3000kgf载荷下保持30s后的硬度值为380

2．洛氏硬度，淬火钢等较硬的材料，特别适用于生产现场的检测 HRA 、HRB、 HRC

3．维氏硬度，适用于各种金属，精度高，特别适用于科学研究

数字+HV+数字/数字：前面的数字表示硬度后面的数字表示所用载荷和载荷持续的时间

4.显微硬度，适用于金属各显微组织的硬度及微小零件的硬度 HV

5. 努氏硬度，适用于脆性材料及薄件及表面层的硬度试验 HK

6. 肖氏硬度，适合现场测量弹性模量相同的材料 HS

7. 莫氏硬度，适合与矿物质硬度的测试

滑石1（硬度最小），金刚石10（硬度最大）。

17、冲击试验主要应用

（1）反映原材料的冶金质量和热加工后的产品质量。（2）测定材料的韧脆转变温度

（3）评定材料对大能量冲击破坏的抗力指标（4）确定应变时效敏感性

18、韧脆转变温度的评价方法

（1）当低于某一温度材料吸收的冲击能量基本不随温度而变化，形成一平台，该能量称为“低阶能”．以低阶能开始上升的温度定义tc，并记为NDT，称为无塑性或者零塑

性转变温度。这是最严格定义tc的方法。NDT以下，断口由100%结晶区组成。

（2）高于某一温度材料吸收的能量也基本不变，形成一个上平台，称为“高阶能”．以高阶能对应的温度为tc，记为 FTP 。这是最保守定义tc的方法。FTP以上，断口为100%的纤维区.

（3）以低阶能和高阶能平均值对应的温度定义，并记为FTE

（4）以Akv=20.3N·m对应的温度定义tc ，记为V15TT。这一规定主要针对船用钢板，是根据大量实践经验总结出来的。实践表明，低碳钢船用钢板服役时，若冲击韧度大

于20.3N·m，或在V15TT以上温度工作就不易发生脆性断裂。

（5）根据断口形貌定义

19、断裂分类

⑴按照断裂性态分：断裂分为脆性断裂与韧性断裂；

⑵按照裂纹扩展途径分：穿晶断裂和沿晶（晶界）断裂；

⑶按照微观断裂机理分：解理断裂、微孔聚合断裂和剪切断裂；