冲击韧性

一、基本概念（填空）30'

冲击韧性：冲击韧性是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。（Ak ） 应力腐蚀断裂：金属在拉应力和特定的化学介质共同作用下，经过一点时间后所产生的低应力脆断现象

应变硬化：金属整个变形过程中，当外力超过屈服强度之后，塑性变形并不是像屈服平台那样连续流变下去，而需要不断增加外力才能继续进行，这表明金属材料有一种阻止继续塑性变形的能力，这就是应变硬化。

持久强度极限：在规定温度下，达到规定的持续时间而不发生断裂的最大应力。

过载持久值：疲劳曲线高应力区直线段各应力水平下发生疲劳断裂的应力循环周次。 屈服强度：呈现屈服现象的金属材料拉伸时，试样在外力保持恒定下，仍能继续伸长时的应力称为屈服强度。

©弹性比功: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金属材料吸收弹性变形功的能力。（a e =σ*σ/2E ）

耐磨性：材料抵抗磨损的性能，通常是用磨损量来表示材料的耐磨性。

©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，规定残余伸长应力增加，反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。

抗拉强度：韧性金属试样拉断过程中最大力所对应的应力称为抗拉强度（σs =Ps/Fo ） 氢脆断裂：由于氢和应力的共同作用而导致金属材料产生脆性断裂的现象。

硬度：表征金属材料软硬程度的一种性能。

松弛稳定性：金属材料抵抗应力松弛的性能。

断裂韧度：当Ki 增大到临界值时，也就是在裂纹尖端足够大的范围内达到了材料的断裂强度裂纹便失稳扩展而导致材料断裂，此时临界Ki 值记作Kic 或Kc 。

©循环韧性：表示材料吸收不可逆变形功的能力。

©低温脆性：中、低强度结构钢中，当试验温度低于某一温度T k ，会由韧性状态变为脆性断裂，冲击吸收功明显下降断裂机理由微孔聚集型变为穿晶解理型，断口特征由纤维状变为结晶状。

冲击吸收功：试样变形和断裂所消耗的功。

强度因子：表示应力场的强弱程度。

应力比 ：r=σmax σmin

疲劳极限：当循环应力水平降低到某一临界值时，低应力段变为水平线段，表明试样可以经无限次应力循环也不发生疲劳断裂，故将对应的应力称为疲劳极限

疲劳寿命：材料在疲劳破坏前所经历的应力循环次数称为疲劳寿命。

疲劳裂纹门槛值：ΔKth 是疲劳裂纹不扩展的ΔK 临界值，表示材料阻止疲劳裂纹开始扩展的性能。

低周疲劳：金属在循环载荷作用下，疲劳寿命为102~105次的疲劳断裂称为低周疲劳。 蠕变极限：金属材料在高温长时载荷作用下的塑料变形的最大应力。

剩余应力：在应力松弛试验中，任一时间试样上所保持的应力称为剩余应力。

二、简答题15'

1、格雷菲斯理论的前提：承认实际金属材料中已经存在裂纹，不涉及裂纹的来源问题。

2、Sk和σb有何异同：均表示应力，Sk表示真实应力，而σb为抗拉强度，即为金属试样拉断过程中最大力所对应的应力。

3、金属发生氢脆断裂的宏观断口形貌特征：①氢蚀断裂的宏观断口形貌呈氧化色，颗粒状，②白点：微裂纹断面呈圆形或椭圆形，颜色为银白色。③氢化物致脆：在断口上可以见到氢化物。④氢致延带断裂：较平齐光滑，常呈放射状，人字纹或结晶状，在光线照射下转动断口，有时可见闪闪发亮的小晶面。

4、单向压缩、弯曲、扭转特点及应用：单向压缩：⑴应力状态软性系数α=2，比拉伸、扭转、弯曲的应力状态都软;⑵拉伸时塑性很好的材料在压缩时只发生压缩变形而不会断裂。压缩应用：测定脆性材料抗压强度σbc，压缩屈服点σsc。弯曲：⑴内部应力主要为正应力，⑵表面最大，中心为零⑶力点处作用力最大。弯曲应用：测定脆性或低塑性材料的抗弯强度，还可测定弯曲弹性模量，断裂挠度fbb和断裂能量U。扭转：⑴扭转的应力状态软性系数α=0.8比拉伸α大，易于显示金属的塑性行为。⑵圆柱形试样扭转时，整个长度上塑性变形是均匀的，没有颈缩现象，所以能实现大塑性变形量下的实验。⑶能较敏感的反映出金属表面缺陷及表明硬化层的性能。⑷扭转时式样中的最大正应力与最大切应力在数值上大体相等，而生产上所用的大部分金属材料的正断强度大于切断强度。扭转应

用：切变模量G，扭转屈服点t s，抗扭强度t b。

5、硬度的种类及应用：1，布氏硬度：测定灰铸铁、轴承合金等具有粗大晶粒或组成相的金属材料的硬度。 2，洛氏硬度①HRA:硬质合金、硬化薄钢板、表面薄层硬化钢②HRB：低碳钢，铜合金、铁素体、可锻铸铁③HRC：淬火钢、高硬度铸件、珠光体、可锻铸铁

3维氏硬度：金属箔，极薄的表面层的硬度以及合金中各种组成相的硬度4、其他硬度试验方法：①努视硬度：表面淬硬层或渗层、镀层等薄层区域的硬度测定一级渗层截面上硬度分布。②肖氏硬度和里氏硬度。

6、现检验材料的冲击韧性，判断是否开缺口？

通常情况下，试样需要开缺口，而测量球铁、工具钢或铸铁等脆性材料的冲击吸收功不需要开缺口，模具钢开缺口。（附： 40CrNiMo， 30CrMnSi ， 20CrMnTi开；W18Cr4V，Cr12MoV， 3Cr2W8V铸铁不开）答案：为了显示加载速度和缺口效应对金属材料韧性的影响，需要进行缺口试样冲击弯曲试验，测定材料的冲击韧性，测量球铁或工具钢等脆性材料的冲击吸收功，常采用10mm×10mm×55mm的无缺口冲击试样。

7、金属材料蠕变变形机理：位错滑移蠕变，扩散蠕变

8、金属中氢的来源：⑴内含的：金属在熔炼过程中及随后加工制造过程（如焊接、酸洗、电镀等）中吸收的氢⑵金属机件在服役时从含氢环境禁止中吸收的氢

9、工程陶瓷材料常用的硬度检验方法：常用洛氏硬度HRA、HR45N、维氏硬度HV或努式硬度HK表示

10、接触疲劳宏观形态特征：在接触表面上出现许多小针状或痘状凹坑，有时凹坑很深，呈贝壳状、有疲劳裂纹扩展线的痕迹

11、工程陶瓷力学性能特点：耐高温，硬度高，弹性模量高，耐磨。耐蚀。抗蠕变性能好

12、磨损基本类型：粘着磨损、磨粒磨损，冲蚀磨损，疲劳磨损（接触疲劳）腐蚀磨损，和微动磨损。

13、防止应力腐蚀的措施：⑴合理选择金属材料⑵减少或消除机件中的残余拉应力⑶改善化学介质⑷采用电化学保护