工程材料力学性能 第三版课后题答案(束德林)
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Rp0.2 规定塑性延伸率为 0.2％时的应力。
Rr0.2 规定残余延伸率为 0.2％时的应力。
Rt0.5 规定总延伸率为 0.5％时的应力。
（3）Rm 抗拉强度，只代表金属材料所能承受的最大拉伸应力，表征金属材料对最大均匀塑性变形的抗力。 （4）n 应变硬化指数，反映金属材料抵抗均匀塑性变形的能力，是表征金属材料应变硬化行为的性能指标。 （5）A 断后伸长率，是试样拉断后标距的残余伸长（Lu-L0）与原始标距 L0 之比的百分率。
工程材料力学性能课后题答案 第三版（束德林）
第一章 单向静拉伸力学性能
1、 解释下列名词。 （1）弹性比功：金属材料吸收弹性变形功的能力，一般用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。 （2）滞弹性：金属材料在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象称为滞弹性，也就是应变
机械振动的石墨，具有很高的循环韧性。 5、 试述多晶体金属产生明显屈服的条件，并解释 bcc 金属及其合金与 fcc 金属及其合金屈服行为不同的原因。 答：产生屈服的条件：①材料变形前可动位错密度较小。②随塑性变形发生，位错能快速增殖。③位错运动速率与外加应
力有强烈依存关系。 bcc 金属的位错运动速率应力敏感指数数值较低，而此数值越低，则为使位错运动速率变化所需的应力变化越大，则 屈服现象越明显，而 fcc 的此数值较高，故屈服现象不明显。 6、 试述退火低碳钢、中碳钢和高碳钢的屈服现象在拉伸力-伸长曲线图上的区别？为什么？ 答：从退火低碳钢、中碳钢及高碳钢的拉伸力—伸长曲线图上可以明显看出，三种不同钢种的拉伸力—伸长曲线图有区别， 可以看出退火低碳钢的屈服现象最明显，其次是退火中碳钢，而高碳钢几乎看不到屈服现象。但根据条件屈服强度可 以判断出随着碳含量的增加，屈服强度在提高。这主要是因为随着碳含量的增加，百度文库原子对基体的强化作用越来越强， 阻碍了位错的运动。 7、 决定金属屈服强度的因素有哪些？ 答：内因：①金属本性和晶体结构：晶格阻力，位错交互阻力。②晶粒大小和亚结构：晶界，亚 晶界对位错阻力大。③ 溶质元素：固溶产生的晶格畸变给位错运动带来阻力。④第二相；固 溶强化，间隙强化，第二相强化，弥散强化， 细晶强化。 外因：①温度②应变速率（变形速率[正比]）③应力状态（切应力分量[反比]）。 8、 试述 A、Z 两种塑性指标评定金属材料塑性的优缺点？ 答：对于在单一拉伸条件下工作的长形零件，无论其是否产生缩颈，用 A 来评定材料的塑性，因为产生缩颈时局部区域 的塑性变形量对总伸长实际上没有什么影响。如果金属材料机件是非长形件，在拉伸时形成缩颈，则用 Z 作为塑性指 标。因为 Z 反映了材料断开前的最大塑性变形量，而此时 A 不能显示材料的最大塑性。Z 是在复杂应力状态下形成的， 冶金因素的变化对材料的塑性的影响在 Z 为突出，所以 Z 比 A 对组织变化更为敏感。 9、 试举出几种能显著强化金属而又不降低塑性的方法？ 答：固溶强化、形变硬化、细晶强化。 10、试述韧性断裂与脆性断裂的区别。为什么脆性断裂最危险？ 答：韧性断裂是金属材料断裂前产生明显的宏观塑性变形的断裂，这种断裂有一个缓慢的撕裂过程，在裂纹扩展过程中不 断地消耗能量；而脆性断裂是突然发生的断裂，断裂前基本上不发生塑性变形，没有明显征兆，因而危害性很大。 11、剪切断裂与解理断裂都是穿晶断裂，为什么断裂性质完全不同？ 答：剪切断裂是在切应力作用下沿滑移面分离而造成的滑移面分离，一般是韧性断裂，而解理断裂是在正应力作用以极快 的速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂，解理断裂通常是脆性断裂。
3、 金属的弹性模量主要取决于什么因素？为什么说它是一个对组织不敏感的力学性能指标？ 答：弹性模量主要取决于金属原子本性和晶格类型。由于合金化、热处理（显微组织）、冷塑性变形对弹性模量的影响较
小，因而金属材料的弹性模量是一个对组织不敏感的力学性能指标。 4、 今有 45、40Cr、35CrMo 钢和灰铸铁几种材料，你会选择哪种材料用作机床床身？为什么？ 答：选择灰铸铁，因为作为机床床身材料必须要求循环韧性高，以保证机器的稳定运转。灰铸铁中含有不易传送弹性
服强度或屈服极限。
σr0.2 规定残余伸长率为 0.2％时的应力。
σs—材料的屈服强度，用应力表示材料的屈服点或下屈服点，表征材料对微量塑性变形的抗力。 σb—抗拉强度，即金属试样拉断过程中最大力所对应的应力，表征金属材料所能承受的最大拉伸应力。
ReH 上屈服强度 ReL 下屈服强度 屈服强度是表示材料对微量塑性变形的抗力。
落后于应力的现象。 （3）循环韧性：金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力称为循环韧性。 （4）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。 （5）解理刻面：这种大致以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面。 （6）塑性：金属材料断裂前发生不可逆永久（塑性）变形的能力。
脆性断裂，这种现象称为韧脆转变。 2、 说明下列力学性能指标的意义。
答：（1）E（G）分别为拉伸杨氏模量和切边模量，统称为弹性模量表示产生 100％弹性变所需的应力。 （2） r 规定残余伸长应力，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时的应力。 0.2 名义屈服强度（点），对没有明显屈服阶段的塑性材料通常以产生 0.2％的塑性形变对应的应力作为屈
表征金属材料断裂前发生塑性变形的能力。
A11.3 原始标距 L0=10d0 的试样的断后伸长率。
1
A50mm 表示原始标距为 50mm 的断后伸长率。 Agt 最大力总延伸率，它是金属材料拉伸时产生的最大均匀塑性变形量。 Z 断面收缩率，它是指试样拉断后，缩颈处横截面积的最大缩减量与原始横截面积之比的百分率。
脆性：指材料在外力作用下(如拉伸、冲击等)仅产生很小的变形即断裂破坏的性质。 韧性：指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。 （7）解理台阶：当解理裂纹与螺型位错相遇时，便形成一个高度为 b 的台阶。 （8）河流花样：解理台阶沿裂纹前端滑动而相互汇合,同号台阶相互汇合长大,当汇合台阶高度足够大时,便成为河流花样。
是解理台阶的一种标志。 （9）解理面：是金属材料在一定条件下，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产生的穿晶断裂，
因与大理石断裂类似，故称此种晶体学平面为解理面。 （10）穿晶断裂：穿晶断裂的裂纹穿过晶内，可以是韧性断裂，也可以是脆性断裂。
沿晶断裂：裂纹沿晶界扩展，多数是脆性断裂。 （11）韧脆转变：具有一定韧性的金属材料当低于某一温度点时，冲击吸收功明显下降，断裂方式由原来的韧性断裂变为
Rr0.2 规定残余延伸率为 0.2％时的应力。
Rt0.5 规定总延伸率为 0.5％时的应力。
（3）Rm 抗拉强度，只代表金属材料所能承受的最大拉伸应力，表征金属材料对最大均匀塑性变形的抗力。 （4）n 应变硬化指数，反映金属材料抵抗均匀塑性变形的能力，是表征金属材料应变硬化行为的性能指标。 （5）A 断后伸长率，是试样拉断后标距的残余伸长（Lu-L0）与原始标距 L0 之比的百分率。
工程材料力学性能课后题答案 第三版（束德林）
第一章 单向静拉伸力学性能
1、 解释下列名词。 （1）弹性比功：金属材料吸收弹性变形功的能力，一般用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。 （2）滞弹性：金属材料在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象称为滞弹性，也就是应变
机械振动的石墨，具有很高的循环韧性。 5、 试述多晶体金属产生明显屈服的条件，并解释 bcc 金属及其合金与 fcc 金属及其合金屈服行为不同的原因。 答：产生屈服的条件：①材料变形前可动位错密度较小。②随塑性变形发生，位错能快速增殖。③位错运动速率与外加应
力有强烈依存关系。 bcc 金属的位错运动速率应力敏感指数数值较低，而此数值越低，则为使位错运动速率变化所需的应力变化越大，则 屈服现象越明显，而 fcc 的此数值较高，故屈服现象不明显。 6、 试述退火低碳钢、中碳钢和高碳钢的屈服现象在拉伸力-伸长曲线图上的区别？为什么？ 答：从退火低碳钢、中碳钢及高碳钢的拉伸力—伸长曲线图上可以明显看出，三种不同钢种的拉伸力—伸长曲线图有区别， 可以看出退火低碳钢的屈服现象最明显，其次是退火中碳钢，而高碳钢几乎看不到屈服现象。但根据条件屈服强度可 以判断出随着碳含量的增加，屈服强度在提高。这主要是因为随着碳含量的增加，百度文库原子对基体的强化作用越来越强， 阻碍了位错的运动。 7、 决定金属屈服强度的因素有哪些？ 答：内因：①金属本性和晶体结构：晶格阻力，位错交互阻力。②晶粒大小和亚结构：晶界，亚 晶界对位错阻力大。③ 溶质元素：固溶产生的晶格畸变给位错运动带来阻力。④第二相；固 溶强化，间隙强化，第二相强化，弥散强化， 细晶强化。 外因：①温度②应变速率（变形速率[正比]）③应力状态（切应力分量[反比]）。 8、 试述 A、Z 两种塑性指标评定金属材料塑性的优缺点？ 答：对于在单一拉伸条件下工作的长形零件，无论其是否产生缩颈，用 A 来评定材料的塑性，因为产生缩颈时局部区域 的塑性变形量对总伸长实际上没有什么影响。如果金属材料机件是非长形件，在拉伸时形成缩颈，则用 Z 作为塑性指 标。因为 Z 反映了材料断开前的最大塑性变形量，而此时 A 不能显示材料的最大塑性。Z 是在复杂应力状态下形成的， 冶金因素的变化对材料的塑性的影响在 Z 为突出，所以 Z 比 A 对组织变化更为敏感。 9、 试举出几种能显著强化金属而又不降低塑性的方法？ 答：固溶强化、形变硬化、细晶强化。 10、试述韧性断裂与脆性断裂的区别。为什么脆性断裂最危险？ 答：韧性断裂是金属材料断裂前产生明显的宏观塑性变形的断裂，这种断裂有一个缓慢的撕裂过程，在裂纹扩展过程中不 断地消耗能量；而脆性断裂是突然发生的断裂，断裂前基本上不发生塑性变形，没有明显征兆，因而危害性很大。 11、剪切断裂与解理断裂都是穿晶断裂，为什么断裂性质完全不同？ 答：剪切断裂是在切应力作用下沿滑移面分离而造成的滑移面分离，一般是韧性断裂，而解理断裂是在正应力作用以极快 的速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂，解理断裂通常是脆性断裂。
3、 金属的弹性模量主要取决于什么因素？为什么说它是一个对组织不敏感的力学性能指标？ 答：弹性模量主要取决于金属原子本性和晶格类型。由于合金化、热处理（显微组织）、冷塑性变形对弹性模量的影响较
小，因而金属材料的弹性模量是一个对组织不敏感的力学性能指标。 4、 今有 45、40Cr、35CrMo 钢和灰铸铁几种材料，你会选择哪种材料用作机床床身？为什么？ 答：选择灰铸铁，因为作为机床床身材料必须要求循环韧性高，以保证机器的稳定运转。灰铸铁中含有不易传送弹性
服强度或屈服极限。
σr0.2 规定残余伸长率为 0.2％时的应力。
σs—材料的屈服强度，用应力表示材料的屈服点或下屈服点，表征材料对微量塑性变形的抗力。 σb—抗拉强度，即金属试样拉断过程中最大力所对应的应力，表征金属材料所能承受的最大拉伸应力。
ReH 上屈服强度 ReL 下屈服强度 屈服强度是表示材料对微量塑性变形的抗力。
落后于应力的现象。 （3）循环韧性：金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力称为循环韧性。 （4）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。 （5）解理刻面：这种大致以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面。 （6）塑性：金属材料断裂前发生不可逆永久（塑性）变形的能力。
脆性断裂，这种现象称为韧脆转变。 2、 说明下列力学性能指标的意义。
答：（1）E（G）分别为拉伸杨氏模量和切边模量，统称为弹性模量表示产生 100％弹性变所需的应力。 （2） r 规定残余伸长应力，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时的应力。 0.2 名义屈服强度（点），对没有明显屈服阶段的塑性材料通常以产生 0.2％的塑性形变对应的应力作为屈
表征金属材料断裂前发生塑性变形的能力。
A11.3 原始标距 L0=10d0 的试样的断后伸长率。
1
A50mm 表示原始标距为 50mm 的断后伸长率。 Agt 最大力总延伸率，它是金属材料拉伸时产生的最大均匀塑性变形量。 Z 断面收缩率，它是指试样拉断后，缩颈处横截面积的最大缩减量与原始横截面积之比的百分率。
脆性：指材料在外力作用下(如拉伸、冲击等)仅产生很小的变形即断裂破坏的性质。 韧性：指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。 （7）解理台阶：当解理裂纹与螺型位错相遇时，便形成一个高度为 b 的台阶。 （8）河流花样：解理台阶沿裂纹前端滑动而相互汇合,同号台阶相互汇合长大,当汇合台阶高度足够大时,便成为河流花样。
是解理台阶的一种标志。 （9）解理面：是金属材料在一定条件下，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产生的穿晶断裂，
因与大理石断裂类似，故称此种晶体学平面为解理面。 （10）穿晶断裂：穿晶断裂的裂纹穿过晶内，可以是韧性断裂，也可以是脆性断裂。
沿晶断裂：裂纹沿晶界扩展，多数是脆性断裂。 （11）韧脆转变：具有一定韧性的金属材料当低于某一温度点时，冲击吸收功明显下降，断裂方式由原来的韧性断裂变为