材料力学性能重点总结

名词解释:

1加工硬化:试样发生均匀塑性变形,欲继续变形则必须不断增加载荷,这种随着随性变形得增大形变抗力不断增大得现象叫加工硬化。

２弹性比功:表示金属材料吸收弹性变形功得能力。

3滞弹性：在弹性范围内快速加载或卸载后，随着时间延长产生附加弹性应变得现象。

4包申格效应:金属材料通过预先加载产生少量塑性变形（残余应变小于１%－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得现象。

5塑性：金属材料断裂前发生塑性变形得能力。常见塑性变形方式:滑移与孪生

6弹性极限:以规定某一少量得残留变形为标准,对应此残留变形得应力。

７比例极限:应力与应变保持正比关系得应力最高限。

8屈服强度:以规定发生一定得残留变形为标准,如通常以0、2%得残留变形得应力作为屈服强度。

9韧性断裂就是材料断裂前发生产生明显得宏观塑性变形得断裂,这种断裂有一个缓慢得断裂过程，在裂纹扩展过程中不断得消耗能量。韧性断裂得断裂面一般平行于最大切应力并于主应力成４5度角。

10脆性断裂就是突然发生得断裂,断裂前基本上不发生塑形变形，没有明显征兆，危害性很大。断裂面一般与主应力垂直,端口平齐而光亮,常呈放射状或结晶状。

1１剪切断裂就是金属材料在切应力作用下,沿着滑移面分离而造成得断裂,又分滑断与微孔聚集性断裂。

1２解理断裂：就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得穿晶断裂,总就是脆性断裂。

13缺口效应：由于缺口得存在,在静载荷作用下，缺口截面上得应力状态发生变化,产生所谓“缺口效应“

①缺口引起应力集中,并改变了缺口应力状态,使得缺口试样或机件中所受得应力由原来得

单向应力状态改变为两向或者三向应力状态。

②缺口使得材料得强度提高，塑性降低,增大材料产生脆断得倾向。

８缺口敏感度：有缺口强度得抗拉强度σbｍ与等截面尺寸光滑试样得抗拉强度σb得比值、NSR＝σbｎ/ σｓNSR越大缺口敏感度越小

９冲击韧性:Aｋ除以冲击式样缺口底部截面积所得之商

10冲击吸收功:式样变形与断裂所消耗得功,称为冲击吸收功以Ａk表示,单位J

11低温脆性:一些具有体心立方晶格或某些秘排立方晶格得金属,当温度降低到、某一温度时,会由韧性状态变为脆性状态,冲击吸收功明显下降,断裂机理由微孔聚集变为穿晶解理,断口特征由纤维状变为结晶状,这种现象称为低温脆性

1２脆性转变温度:当温度降低时,材料屈服强度急剧增加，而塑形与冲击吸收功急剧减小。材料屈服强度急剧升高得温度,或断后延伸率,断后收缩率，冲击吸收功急剧减小得温度就就是韧脆转变温度tk,tk就是一个温度区间

１6应力场强度因子KI:表示应力场得强弱程度，对于某一确定得点得大小直接影响应力场得大小，ＫＩ越大，则应力场各应力分量也越大

1７应力腐蚀:金属在拉应力与特定得化学介质共同作用下，经过一段时间后产生得低应力脆断现象

第一章

3、金属得弹性模量主要取决于什么因素?为什么说它就是一个对组织不敏感得力学性能指标？

答:由于弹性变形时原子间距在外力作用下可逆变化得结果,应力与应变关系实际上就是原子

间作用力与原子间距得关系,所以弹性模量与原子间作用力有关，与原子间距也有一定关系，原子间作用力决定于金属原子本性与晶格类型,故弹性模量也主要决定于金属原子本性与晶格类型。

合金化,热处理,冷塑性变形对弹性模量得影响较小,所以金属材料得弹性模量就是一个对组织不敏感得力学性能指标,温度加载速率等外在因素对其影响也不大

7.决定金属屈服强度得因素有哪些?

1)影响屈服强度得内在因素:１、结合键2、组织结构:固溶强化、形变强化、沉淀强化及弥散强化、晶界与亚晶强化,前３个提高强度得同时降低了塑性,最后一个既可以提高强度又可以提高塑性３原子本性

２)影响屈服强度得外因：温度，应变速率、应力状态。一般得,升高温度,强度降低;应变速率增大,强度增加;应力状态也影响屈服强度,切应力分量越大,强度越低。

13、何谓拉伸断口三要素？影响宏观拉伸断口形态得因素有哪些?

答:拉伸断口三要素就是纤维区、放射区、剪切唇

宏观拉伸断口性态因试样形状、尺寸金属材料得性能以及试样温度、加载速度与受力状态不同而变化,一般来说,材料强度提高，塑性降低,则放射区比例增大,试样尺寸加大，放射区增大明显而纤维区变化不大

试述韧性断裂与脆性断裂得区别,为什么脆断更危险?

金属材料得脆性与韧性就是金属材料在不同条件下表现得力学行为或力学状态,两者就是相对得并可以相互转化,在一定条件下,金属材料为脆性还就是韧性取决于裂纹扩展过程,如果裂纹扩展时,其前沿地区能产生显著塑性变形或受某种障碍所阻,使断裂判据中表面能最大,则裂纹扩展便会停止下来,材料遂显示为韧性,反之。若在裂纹扩展中始终能满足脆性断裂判据得要求,则材料便显示为脆性。

第四章金属得断裂韧度

2说明下列断裂韧度指标得意义及相互关系

KI C与KI

KI C为平面应变下得断裂韧度,表示在平面应变条件下材料抵抗裂纹失稳扩展得能力。

KI 为平面应力断裂韧度,表示在平面应力条件下材料抵抗裂纹失稳扩展得能力。

ＫI C与KI都就是I型裂纹得材料断裂韧度指标,但KI 值与试样厚度有关。当试样厚度增加,使裂纹尖端达到平面应变状态时,断裂韧度趋于一稳定得最低值,即为KI C。它与试样厚度无关，而就是真正得材料常数。

6、试述K判据得意义及用途

KＩ≥ＫI C Yδ√ａ≥KIＣ

裂纹体在受力时,只要满足上述条件,就会发生脆性断裂,反之,即使存在裂纹,若

ＫI

Ｋ判据将材料断裂韧度同机件得工作应力及裂纹尺寸得关系定量得联系起来了，因此可以直接用于设计计算,如用以估算裂纹体得最大承载能力得δ,语序裂纹尺寸a。以及用于正确选择机件材料,优化工艺等。

第五章

2、解释下列疲劳性能指标得意义

2)疲劳缺口敏感度qf=(kｆ-1）/（kt-１）kf—理论应力集中系数,kt—疲劳缺口系数

3、试叙述金属疲劳断裂得特点

(1）疲劳就是低应力循环延时断裂,即具有寿命得断裂

(2)、疲劳就是脆性断裂。

(3）疲劳对缺陷（缺口,裂纹及组织缺陷)十分敏感

(4)疲劳断裂也就是裂纹萌生与扩展得过程。

7、试述疲劳裂纹得形成机理及阻止疲劳裂纹萌生得一般方法

形成机理:疲劳微观裂纹都就是有不均匀得局部滑移与显微开裂引起得。主要方式有表面滑移带开裂，第二相,夹杂物或其界面开裂，晶界或亚晶界开裂等。

措施(1)提高材料得滑移抗力(采用固溶强化,细晶强化)

(2）降低第二相或夹杂物得脆性

(3)凡使晶界强化,净化与细化晶粒得因素,均能抑制晶界裂纹形成，提高疲劳强度。

金属材料得失效形式:变形、断裂(含疲劳断裂）、磨损、腐蚀,以及加工失误

第一章:金属在单向静拉伸载荷下得力学性能单向应力、静拉伸

§1-1 应力应变曲线

应力应变曲线得几个阶段:弹性变形、均匀塑变（弹塑性变形)、集中塑变(缩颈)、断裂

§1－２弹性变形弹性变形得力学性能指标

材料得弹性模量又称为刚度，但与工程构件得刚度不同, 工程上:构件刚度＝材料刚度E×构件截面积

弹性模量就是组织不敏感因素指标,仅与原子间作用力有关

四、弹性比功:应力-应变曲线下弹性范围内所吸收得变形功

表征材料吸收弹性变形能得能力,可作储能减震材料得力学指标。

因弹性模量E就是对组织不敏感得常数指标,故需提高材料得弹性极限σe才能提高弹性比功Aｅ

五、弹性不完整性:

1)包申格效应:先加载致少量塑变,卸载,然后在再次加载时,出现σe(残余伸长应力)升高或降低得现象。

一般认为与位错运动受阻有关。

２）弹性后效----滞弹性、弹性蠕变

指加卸载速度相对较快时,应变落后于应力得现象。

弹性后效可有两种表现:①快速加载后保持应力不变,应变滞后并逐渐增加

②快速加载后保持应变不变,应力逐渐松驰

§1－３塑性变形

一、塑性变形得定义与机理：

１)定义：指撤去外力后仍不能回复得变形部份

2)机理:滑移孪生高温蠕变晶界滑移(动）

二、塑性变形得两个阶段:

均匀变形阶段:材料抗力得增加跟得上应变得增加,也称为形变强化阶段

集中变形阶段:材料抗力得增加跟不上应变得增加,也称为颈缩阶段

三、屈服现象：

泛指:金属材料开始发生明显塑性变形

四、四大强化机理：形变、固溶、细化晶粒(组织)、弥散强化。

九、颈缩现象及判据：

当材料得加工硬化率等于该处得真应力S时，材料发生颈缩。

§１-４金属得断裂

一、分类:

1、按断裂时得塑性变形量:１、脆性及韧性:塑性变形量就是否达到5％

2、按裂纹扩展途径：穿晶或沿晶:裂纹扩展途径就是否沿晶界进行；

3、按断裂机理：解理断裂及微孔聚集型断裂、纯剪切断裂。

韧性断裂：断裂前有明显塑性变形，断口呈纤维状，呈暗灰色,危害相对较轻。脆断断裂:断裂前无明显塑性变形,断口平整光亮,有放射状花样，危害相对较重。穿晶断裂:裂纹穿过晶内得断裂

沿晶断裂:裂纹沿晶界扩展得断裂

二、断口得宏观特征

1．光滑圆柱形试样得静拉伸断口:分三区:纤维区、放射区、剪切唇区;

2．板状试样：也分为三区,只就是其放射区得花纹为人字纹，裂纹源区为椭圆形纤维状花样。

3.沿晶断口：断口显现冰糖状晶体特征,有闪烁状光泽;为极脆得脆性断裂断口。一般认为与第二类回火脆有关。

三、解理断裂:

1、定义:金属材料在一定条件下，当外加正应力达到一定数值后，沿解理平面快速分离得穿晶断裂。

3、宏观形貌:严格地沿一定平面(解理面)分离,断口即为这些多个小解理平面得组合，为脆性断裂,与大理石断裂时得机理相似,故叫解理断裂;

４、微观形貌:————解理台阶:河流花样,舌状花样

四、微孔聚集断裂:——塑性断裂

1、机理:成核→长大→聚合→断裂

由晶内得微孔长大聚合所致,又叫韧窝断裂

3、微观形貌:断口表现为韧窝

五、断裂强度

1、理想断裂强度:σm = (Eγs)1／2σｍ>＞σｓ

αo1/2

αo:晶格常数或原子间距E:弹性模量γs：表面能

2、格理菲斯理论:

1) 前提：①脆性材料;②材料内部有微裂纹存在

2）格理菲斯公式:

格理菲斯公式只适用于如玻璃、超高强度钢等脆性材料,对于大多数材料尤其就是金属,裂纹尖端会产生较大得塑性变形，会消耗大量得塑性功，远大于材料得表面能,此时需对之进行修正:

3) 格理菲斯—奥罗万—欧文公式:

奥罗万与欧文认为：格理菲斯公式中得表面能2γs项此时应由(2γs+γp）构成:

即:σc [E（γs +γp)]1／2

(πα)1/２

γp为形成单位面积裂纹表面所需消耗得塑性功,(γs+γp)称为有效表面能

第三章金属缺口试样得力学性能

§3－1缺口效应

一、缺口及缺口效应:

缺口:一般指试样或工件得截面急剧变化处;

缺口效应:在缺口处由于缺口得存在,影响了应力得分布状态,使之：

①应力状态变硬(由单向拉应力变为三向拉应力);

②产生应力集中;促发裂纹得生成与扩展,不利于材料得塑变(位错运动)，使材料在该处处于脆性状态（即使该材料为塑性材料),易于发生脆性断裂；

此应力分布状态得改变,即缺口效应。

二、弹性状态下得缺口应力分布：

圆柱型缺口试样,单向拉伸:

１、在远离缺口处，仅有轴向应力σL，且其应力线分布均匀;切向应力σｔ与法向应力σr均为零;tr

2、在缺口附近,轴向应力得应力线在缺口根部发生弯曲,变成非均匀分布(于近根部处分布较密),形成应力集中,并产生三向拉应力：轴向应力σL、法向应力σr、切向应力σt;在缺口根部:σL分布不均匀，且由于缺口上下出现无应力区,将阻止缺口附近截面得正常收缩，因而出现了σr、σt,其分布见上图左半部,图得右半部为应力状态柔性系数α得分布曲线(α<0、5）

而应力分布得不均匀程度可用应力分配系数K表示。

综上分析所述,缺口:

1)引起应力集中(或分布不均匀):包括轴向应力σL,法向应力σr与切向应力σt;

2)引起三向拉应力; 此即为缺口效应之二个方面得表现

三、塑性状态下缺口得应力分布:

由于应力分布不均匀,在拉伸过程中屈服时得塑性变形将不会在材料内部同时均匀进行,就是由缺口根部先局部进行并逐渐过度到材料内部τｍａx=（σ

１-σ3）/２ = (σL-σr)/2 表面τmａx仍为最大;当τmax＞τs =σs／２,即σL-σr>σｓ(表面σr=0)时,材料发生屈服并使表面得应力发生松驰，σL 应力峰值向内移动;由于τmａx= (σL-σr)/2,而在表面σr=０，并在一定深度σr达到最大值,即开始时σr就是增加得，故σL也须增加才能使屈服与塑性变形继续向内移,即需提高P。但提高Ｐ也会使得σｒ增加,且塑性变形时变形量远较弹性变形得变形量大，为维持整体得连续变形,σr须增加较多。也必然使σL 得峰值大大增加。随着外力Ｐ得继续增加，屈服也由表及里地进行着，σL

分布则出现最大值,并且该最大值随着应力得增加而也由表及里地移动着,并标志着屈服区与纯弹性变形区得分界，并最终可能使得缺口试样总得σs（记为σs N)大幅提高并超过光滑位伸试样得σs，且σb也可有同样现象出现：即:σs N ＞σs;σｂN>σｂ；又叫“缺口强化”,此即为缺口效应得第三种表现。

§3－4低温脆性

一、冷脆转变：

现象:当试验温度T℃低于某一温度T K时,材料将由韧性状态转变为脆性状态,断口机理由微孔聚集型转变为穿晶解离型,断口形状也由纤维状转变为结晶状。

该现象称为冷脆转变或低温脆性，T K为冷(韧)脆转变温度。

物理本质:——σs与σb与温度T℃得关系曲线:

σs与σb均就是Ｔ℃得减函数,随着T℃得增加而降低,但σs受T℃影响变化更大一些，故二者将会有一个交叉点K：其温度Ｔ℃= T K,当T℃

就直接发生了断裂,即为脆性断裂。

二、冷脆转变温度T

Ｋ

：

§3－5冲击韧性及冷脆转变温度得影响因素

一、材质因素:化学成分、晶粒尺寸、显微组织

二、外界因素：

1.温度T℃:

２.加载速度V

加:一般地：V

加

↗，使材料脆性倾向↗,但对T K影响不大;

3．试样尺寸大小与形状:试样尺寸↗==>αK↘,且T K↗

工件缺口半径↘==>αK↘↘与ＴK↗

尺寸效应:——尺寸得增加,将会使得构件得力学性能下降。

尺寸得增加:①将使得缺陷出现得机率增加;②使应力集中程度增加;③使构件易于出现平面应变状态,使其应力状态变硬(约束作用加大)。

4.取样部位

第四章:金属得断裂韧性

§４-1线弹性条件下断裂韧性K IC

1、裂纹扩展得三种基本方式

裂纹沿裂纹面扩展方式:张开型（Ⅰ型）滑(移)推开型（Ⅱ型) 撕开型(Ⅲ型)

引起裂纹扩展得应力: 拉应力切应力剪切应力

其中：Ⅰ型扩展方式最为危险,最易引起低应力脆断,材料对该型裂纹扩展得抗力最低,故其它型式或混合型式得裂纹扩展也常按Ⅰ型裂纹处理,会更安全。

2、裂纹尖端应力场强度因子K1 :对于裂纹尖端区某一确定得点,其应力分量就由Ｋi决定，这样,Ki就可以表示应力场得强弱程度,所以称为应力场强度因子。KＩ得量纲为:ｋｇf／ｍｍ３/2或ｋgｆ、mm-３／2

对应地,对于Ⅱ、Ⅲ型扩展裂纹,其对应得应力场强度因子为K

Ⅱ、K

Ⅲ

对于一般情况:Ｋ1=Yσ√α,其中：α=1/２裂纹长度;

而Y为常数,与裂纹形状，加载方式、含裂纹得构件得几何因素等有关,无量纲;对于中心有穿透裂纹得无限宽板：Y=√π

３、平面应力及平面应变:

平面应力:就是两向拉应力状态,一般为薄板得应力表现状态;

平面应变:为三向拉应力状态,为厚板得应力表现状态。

4、临界裂纹尖端应力场强度因子——断裂韧性K IC

K1＝Yσ√α

对于带有裂纹得构件在受力时，当应力增大, K I也随之增大，当KＩ达到一个临

界值Ｋ

ＩC 时，构件会突然断裂。该临界值K I

Ｃ则被称之为临界应力场强度因子

K IC，即断裂韧性ＫIC

断裂韧性K IC综合了应力σ及裂纹尺寸α两方面得因素,就是仅与材料得内部品质如成分、相结构与组织结构、压力加工状态与热处理状态等相关得常数，与构件得尺寸、构件所受到得应力，构件内部所含得裂纹尺寸无关；表征材料抗裂纹失稳扩展得最大能力，也可认为就是裂纹扩展得阻力(裂纹扩展得动力即就是外加应力σ或裂纹尖端应力场强度因子K I）

平面应变条件下该临界值称为K IC;平面应力条件下临界值则称为K C;且有:K C ＞K I

Ｃ

对于Ⅱ、Ⅲ型扩展裂纹,其对应得临界裂纹尖端应力场强度因子为Ｋ

ⅡC 、K

ⅢC

,且

有：K

ＩＣ> K

ⅢC

> K

ⅡＣ

一般地，只讨论K IC,其状态较为危险。

当K1≥K IC时,裂纹将失稳快速扩展,材料将发生断裂;——裂纹失稳扩展判据

该判据成为描述脆性材料断裂得力学条件

5、裂纹失稳扩展得判据成为：①K1≥KＩC; ②σ≥σC; ③α≥αC

三者均就是一个判据得三个表现方面,具有同等得效应。

α

Ｃ

与σC就是相互对应得，在一定条件下：KＩC＝YσC√α= Yσ√αC

由此可见，ＫIC越高，则材料断裂得临界应力与临界裂纹尺寸越大,裂纹扩展时所需要得外力或其内部所允许含有裂纹尺寸就越大,该材料抵抗断裂得能力就越强。

§4-2裂纹扩展能量释放率G I及断裂韧性GＩC

一、裂纹扩展能量释放率ＧI

1.裂纹扩展得能量分析

线弹性断裂力学处理带裂纹体构件得裂纹扩展判据问题，有两种方式:

①应力场得应力应变分析;②能量分析。

格里菲斯公式:σc= (2Eγ／πα)1/2 ===＞σc √πα= 常数γ：表面能

就就是在能量平衡得基础上建立得，它将材料断裂后新增加得表面能作为裂纹扩

展得阻力，与通过裂纹尖端得应力场得应力分析而得出得结论:σc √πα=K

ＩC =常数完全吻合

2.裂纹扩展能量释放率G I

根据弹性理论结论，单位厚度得无限宽板,在受单向拉应力σ时,如出现长度为２α得裂纹，则其释放出来得弹性应变能为：

平面应力:U ＝-σ2πα2/ Ｅ

平面应变:U’＝-(1－μ2）σ2πα2/ E

二、临界裂纹扩展能量释放率——断裂韧性G IC

2．裂纹得失稳扩展判据:

裂纹发生失稳扩展得条件为:ＧI≥G IC

同样也有相应得临界应力σc与临界裂纹尺寸αc:

其σc或αc也对应地有裂纹失稳扩展判据：①σ≥σc;②α≥αｃ

三、G1与K1,ＧＩＣ与KＩC关系

平面应力:G I =σ2πα/E＝K I2/E G IC =ＫIC2/E

平面应变:G I’＝(1－μ2)σ2πα／Ｅ=(1-μ2)ＫI2/ＥGＩC’= (1-μ2)K ＩC

2／E

§4-5断裂韧性得测试

断裂韧性ＫIC ——ＧB４161-84 (平面应变）一、试样:分三点弯曲试样，紧凑拉伸试样(图）

试样要求:

1）加工:①对四个加工面有平行度及垂直度得要求;②开缺口：一般为线切割（1/4Ｗ)

2)预制疲劳裂纹:在高频疲劳试验机上进行，产生于线切割缺口得根部,裂纹尺寸α= ?(W± 0、10ｍm);

3）为满足小范围屈服及平面应变，须要求:

①B≥2、５(K I

Ｃ／σs)2;②α≥２、５（K IC /σs)2;③Ｗ-α≥2、５(ＫIC /σｓ)2；

Ｂ:试样厚度,W:试样宽度或高度，α:预制疲劳裂纹长度

二、测试：万能材料试验机

试样长:S=4W±２ｍm

并在裂纹两端贴上刃口,以便于安放引伸仪，

测量裂纹张开位移V及压力Ｐ(或拉力P)之间得得关系曲线(由动态应变仪及x －ｙ函数记录仪记录绘制)。

第五章金属得疲劳

过载持久值：材料在高于σ

得工作应力下工作，其工作得极限循环周次(至断

-1

裂时为止)即为其过载持久值。它表示了材料在超过疲劳极限得应力下工作直到断裂所能承受得循环周次，表现为σ－N曲线得倾斜部分,也称之为有限疲劳时,该持久值即为疲劳极限。

寿命；当σ=σ

－1

该倾斜线得倾斜度越高、越陡,则其持久值越高，表示材料得抗过载能力越强。

得应力下循环一定周次后,次负荷锻炼:发现新制造得金属构件首先在低于σ

－1

其疲劳极限将会提高,该现象称为次负荷锻炼。故新车空载饱合、新机器空载跑合均可使其齿轮系统啮合得更好;

影响疲劳强度得因素

外部因素

一、工作条件:

1．载荷特性:载荷频率、次载锻炼、间歇

2．环境温度

4.环境介质

二、表面状态及构件尺寸：

1.表面状态:表现粗糙度、缺口效应

2.构件尺寸:尺寸效应

三、表面强化:提高表面组织强度水平或在表面形成一定得残余压应力。

强化手段:表面热处理、表面加工硬化、表面化学热处理、表面涂层

内部因素

化学成分、显微组织、内部缺陷等

第七章金属得磨损

一、磨擦与磨损

磨损:分三个阶段①跑合阶段；②稳定磨损阶段；③剧烈磨损阶段。

开始磨损时,因接触表面刚接触间凹凸不平，接触面积较小，局部压应力较大,故磨损量较大；随磨损时间得增加,接触面之间相互啮合，接触面积增大,使磨损量(速率)降低,而进入稳定磨损阶段;稳定磨损阶段:该阶段磨损速率决定了材料得耐磨性能(为机件正常服役阶段)。其它得如测量润滑性能，改进工艺求改善耐磨性得评估也要求在此阶段进行；随机件工作时间得增加,磨擦面间距也增加,磨擦表面得啮合性降低,磨擦表面质量下降,机件传动工作质量变坏，磨损速率大大增加,机件很快失效；机件如：工作环境恶劣、跑合不良或质量太差，在跑合阶段就发生强烈粘着。此时只有激烈磨损阶段(无合阶段后期稳定磨损阶段）。二、磨损类型以及耐磨性:

磨损类型：按磨损机理来分有:粘着磨损、磨粒磨损、腐蚀磨损、表面疲劳磨损用磨损量来表示,只有相互比较意义:用相同材料作成摩擦副。

相对耐磨性ε标准试样磨损量

被测试样磨损量

一般用耐磨性提高几倍(即:相对耐磨性)来描述

三、磨损机理:分粘着磨损及磨粒磨损二种，常同时发生

1.粘着磨损:

定义:就是通过接触面局部发生粘着,在相对运动时粘着又分开,导致接触面上有小颗粒被拉拽出来,如此反复多次而导致机件产生磨损失效。

影响因素:材料特性得影响:互溶性大、塑性材料较脆性、单相较多相更一粘着;

接触压力得影响：在摩擦速度一定时,法向应力越大,磨损越大；

滑动速度:当接触压力一定时，磨损先随滑动速度得增大而增加，后随之而减小。

机件表面得光洁度、摩擦面得温度以及润滑状态也对粘着磨损有影响。

２．磨粒磨损:

定义:由于硬颗粒或硬突起物使材料产生迁移而造成得一种磨损。

特点:有明显划痕(沟槽）(与咬合不同)，其磨损机理为切削为主。

磨粒磨损得机制有:微观切削、微观犁沟、微观剥落

影响因素:材料性能得影响:如材料成分、显微组织、力学性能等

磨粒性能:包括磨粒得形状、大小、硬度、强度。

工作条件:荷载与滑动距离，荷载越高,滑动距离越远,磨损越严重。

四、影响材料耐磨性得因素

１．强度(硬度):尤其指表面硬度;

２．碳化物（或硬得第二相质点)得含量及其形态与分布;

3.润滑:其作用:①降低磨擦系数②分离磨擦面;

4.表面处理:

①化学热处理,均大幅提高材料得耐磨性能,其中以渗N作用最佳;

②渗硼Ｂ,目得：a)提高表面强度;ｂ)降低相互间粘接力;c)减磨擦系数、摩擦力；

③镀金:增加润滑，提高表面硬度;

④渗Ｓ、渗Ｐ，增加润滑(特别就是高温下工作得工件,此时不能加润滑剂);

5.表面光洁度；

五、接触疲劳

两机件间作相互滚动(或作滑动)时,因交变压应力循环长期作用，而致接触表面产生压疲劳损伤,致使厚部区域产生小块金属剥落(形成蚀点,凹坑中见到微观疲劳辉纹。常与咬合磨损、磨粒磨损共同出现）。

第八章金属高温力学性能

一节:蠕变现象

蠕变:

蠕变变形机理：主要有位错滑移、攀移、原子扩散与晶界滑动，对于高分子材料还有分子链段沿外力得舒展。

蠕变断裂机理:蠕变断裂主要就是沿晶断裂。

金属材料蠕变断裂断口特征:宏观特征为:一就是使断裂机件表面出现龟裂现象；另一个特征就是由于高温氧化,断口表面往往被一层氧化膜所覆盖。微观特征主要就是冰糖状花样得沿晶断裂。

蠕变极限得意义表示材料在高温下受到载荷长时间作用时,对于蠕变变形得抗力。影响聚合物实际强度得因素总结

1、高分子本身结构得影响:极性基团或氢键、主链上含有芳杂环、适度交联、分子量增大,都会使拉伸强度增加;分子链支化,则会使拉伸强度降低。

2、结晶与取向得影响:适当增加结晶度与控制球晶大小,强度增加;取向可大幅度提高材料强度。

3、应力集中物得影响:锐口缺陷得应力集中系数比钝口得要大得多。

4、增塑剂得影响：一方面增塑剂得加入使强度降低,另一方面随着增塑剂含量得增加使得材料得冲击强度提高。

5、填料得影响:填料对聚合物得影响比较复杂——既可以增加聚合物得强度也可以降低聚合物得强度。

6、应变速率得影响:随着应变速率得增加，材料得屈服强度有所提高；如果进一步提高拉伸速度,材料终将发生脆性断裂。

７、温度得影响温度升高,聚合物冲击强度逐渐增加,到接近玻璃化温度时,冲击强度将迅速增加。

陶瓷增韧方法:

颗粒增韧

纤维/晶须增韧

自增韧

相变增韧

纳米增韧

残余应变能增韧

微裂纹增韧

复合增韧

影响陶瓷强度得主要因素如下:

组织因素对强度得影响

气孔率对强度得影响:气孔就是绝大多数陶瓷得主要组织缺陷之一，气孔率增加,强度降低。

晶粒尺寸对强度得影响:室温断裂强度无疑随晶粒尺寸得减小而增高

晶界相得性质、厚度、晶粒形状对强度得影响:晶界相含量适当尽量减少玻璃相,晶粒尺寸均匀、等轴

温度对强度得影响:低温范围内，温度对陶瓷强度得影响不大;当温度提高时，随着温度得提高,陶瓷得强度出现下降趋势。

加载速率对强度得影响:当加载速率较低时，加载速率对陶瓷得弯曲强度影响不大;当加载速率高于某一数值时,随着加载速率得增大,陶瓷得弯曲强度急剧下降。影响蠕变极限与持久强度得主要因素

由蠕变变形与断裂机理可知,要降低蠕变速率提高蠕变极限必须控制位错攀移得速率,要提高持久强度必须抑制晶界得滑动与空位扩散。

(一)?合金化学成分得影响

耐热钢及合金得基体材料一般选用熔点高、自扩散激活能大或层错能低得金属及合金。

在基体金属中加入铬、钼、钨、铌等合金元素形成单相固溶体,可以提高蠕变极限。

合金中如果有弥散相，就是提高高温强度更有效得方法。

在合金中添加稀土等,能提高孺变极限,特别就是持久强度。

(二)冶炼工艺得影响:高温合金要求更高得冶炼工艺以降低合金中得夹杂物与某些缺陷,如可以采用真空冶炼与定向凝固工艺。

（三)热处理工艺得影响

珠光体耐热钢一般采用正火加高温回火工艺。

奥氏体耐热钢或合金一般进行固溶强化处理与时效处理。

采用形变热处理,可使合金进一步强化。

(四)晶粒大小得影响

当使用温度低于等强温度时,细晶粒钢有较高得强度;

当使用温度高于等强温度时,粗晶粒钢及合金有较高得蠕变抗力与持久强度。影响断裂韧度得因素

1、材料因素（内在因素)?①晶体特征（晶体结构、位错)

②化学成分?③显微组织

④晶粒大小,基体相结构，第二相,杂质

2、(外因)环境因素

温度、应变速度等。

3、处理工艺：热处理、强化处理

为什么要对格里菲斯公式进行奥罗万修正？

格里菲斯公式成功解释了材料得实际强度远低于理论强度得原因,但就是它得对象主要就是脆性材料。对于大多数金属材料，它得断裂过程与陶瓷等脆性材料不同,它得裂纹扩展必须首先通过塑性区,且裂纹扩展功主要耗费在塑性变形上,而塑性变形功大约就是表面能得1０00倍,所以要对格里菲斯公式进行修正,修正后得结果就是:

另外，格里菲斯公式适用于裂纹尖端曲率半径＜8ａ。/π,奥罗万公式则适用于裂纹尖端曲率半径＞８a。/π