材料结构与力学性能知识点总结

仅供参考, 自我感觉价值不大

一、解释下列名词

滞弹性：在外加载荷作用下，应变落后于应力现象。静力韧度：材料在静拉伸时单位体积材科从变形到断裂所消耗的功。弹性极限：试样加载后再卸裁，以不出现残留的永久变形为标准，材料能够完全弹性恢复的最高应力。

比例极限：应力—应变曲线上符合线性关系的最高应力。

二、金属的弹性模量主要取决于什么?为什么说它是一个对结构不敏感的力学姓能?

答案：金属的弹性模量主要取决于金属键的本性和原子间的结合力，而材料的成分和组织对它的影响不大，所以说它是一个对组织不敏感的性能指标，这是弹性模量在性能上的主要特点。改变材料的成分和组织会对材料的强度（如屈服强度、抗拉强度）有显著影响，但对材料的刚度影响不大。

三、什么是包辛格效应，如何解释，它有什么实际意义?

答案：包辛格效应就是指原先经过变形，然后在反向加载时弹性极限或屈服强度降低的现象。特别是弹性极限在反向加载时几乎下降到零，这说明在反向加载时塑性变形立即开始了。

包辛格效应可以用位错理论解释。第一，在原先加载变形时，位错源在滑移面上产生的位错遇到障碍，塞积后便产生了背应力，这背应力反作用于位错源，当背应力（取决于塞积时产生的应力集中）足够大时，可使位错源停止开动。背应力是一种长程（晶粒或位错胞尺寸范围）内应力，是金属基体平均内应力的度量。因为预变形时位错运动的方向和背应力的方向相反，而当反向加载时位错运动的方向与原来的方向相反了，和背应力方向一致，背应力帮助位错运动，塑性变形容易了，于是，经过预变形再反向加载，其屈服强度就降低了。这一般被认为是产生包辛格效应的主要原因。其次，在反向加载时，在滑移面上产生的位错与预变形的位错异号，要引起异号位错消毁，这也会引起材料的软化，屈服强度的降低。

实际意义：在工程应用上，首先是材料加工成型工艺需要考虑包辛格效应。其次，包辛格效应大的材料，内应力较大。另外包辛格效应和材料的疲劳强度也有密切关系，在高周疲劳中，包辛格效应小的疲劳寿命高，而包辛格效应大的，由于疲劳软化也较严重，对高周疲劳寿命不利。

一、解释下列名词：

（1）应力状态软性系数材料最大且盈利与最大正赢利的比值，记为a。

（2）缺口效应——缺口材料在静载荷作用下，缺口截面上的应力状态发生的变化。

（3）缺口敏感度——金属材料的缺口敏感性指标，用缺口试样的抗拉强度与等截面尺寸

光滑试样的抗拉强度的比值表示。

（4）布氏硬度——用钢球或硬质合金球作为压头，采用单位面积所承受的试验力计算而

得的硬度。

度。

( 6)维氏硬度——以两相对面夹角为136。的金刚石四棱锥作压头，采用单位面积所承5）洛氏硬度——采用金刚石圆锥体或小淬火钢球作压头，以测量压痕深度所表示的硬

受的试验力计算而得的硬度。

( 7)努氏硬度——采用两个对面角不等的四棱锥金刚石压头，由试验力除以压痕投影面

积得到的硬度。

(8)肖氏硬度——采动载荷试验法，根据重锤回跳高度表证的金属硬度。

(9)里氏硬度——采动载荷试验法，根据重锤回跳速度表证的金属硬度。

、说明下列力学性能指标的意义

(1 ) (T be 材料的抗压强度

(2)T bb 材料的抗弯强度

(3)T s ――材料的扭转屈服点

(4)T b——材料的抗扭强度

(5)T bn 材料的抗拉强度

(6)NS 材料的缺口敏感度

(7)HBS压头为淬火钢球的材料的布氏硬度

(8)HBV——压头为硬质合金球的材料的布氏硬度

(9)HRA材料的洛氏硬度

(10)HRB材料的洛氏硬度

(11)HRC材料的洛氏硬度

(12)HV材料的维氏硬度

(13)HK材料的努氏硬度

(14)HS――材料的肖氏硬度

(15)HL――材料的里氏硬度

三、缺口冲击韧性试验能评定那些材料的低温脆性?那些材料不能用此方法检验和评定？

答案：缺口冲击韧性试验能评定的材料是低、中强度的体心立方金属以及Bb, Zn，这些材料的冲击韧性对温度是很敏感的。对高强度钢、铝合金和钛合金以及面心立方金属、陶瓷材料等不能用此方法检验和评定。

四、在评定材料的缺口敏感应时，什么情况下宜选用缺口静拉伸试验?什么情况下宜选用缺口偏

斜拉伸?什么情况下则选用缺口静弯试验?

答案：缺口静拉伸试验主要用于比较淬火低中温回火的各种高强度钢，各种高强度钢在屈服强度小于1200MPa 时，其缺口强度均随着材料屈服强度的提高而升高；但在屈服强度超过1200MPa以上时，则表现岀不同的特性，有的开始降低，有的还呈上升趋势。

缺口偏斜拉伸试验就是在更苛刻的应力状态和试验条件下，来检验与对比不同材料或不同工艺所表现岀的性能差异。

缺口试样的静弯试验则用来评定或比较结构钢的缺口敏感度和裂纹敏感度。

一、解释下列名词

(1)冲击韧度——材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力。

(2)冲击吸收功——冲击弯曲试验中试样变形和断裂所消耗的功

(3)低温脆性——体心立方晶体金属及其合金或某些密派六方晶体金属及其合金在试验温度低于某一温度时，材料由韧性状态转变为脆性状态的现象。

(4)韧脆转变温度——材料呈现低温脆性的临界转变温度。

( 5)韧性温度储备——材料使用温度和韧脆转变温度的差值，保证材料的低温服役行为。

二、说明下列力学性能指标的意义

(1)A――材料的冲击吸收功

AKV (CVN)和AK ―― V型缺口和U型缺口试样测得的冲击吸收功

(2)FATT50――结晶区占整个端口面积50%是的温度定

义的韧脆转变温度

(3)NDT以低阶能开始上升的温度定义的韧脆转变温度

(4)FTE――以低阶能和高阶能平均值对应的温度定义的韧脆转变温度

(5)FTP――高阶能对应的温度

三、J 积分的主要优点是什么?为什么用这种方法测定低中强度材料的断裂韧性要比一般的KIC 测定方法其试样尺寸要小很多？

答案：J 积分有一个突出的优点就是可以用来测定低中强度材料的KIC。

对平面应变的断裂韧性KIC，测定时要求裂纹一开始起裂，立即达到全而失稳扩展，并

要求沿裂纹全长，除试样两侗表面极小地带外，全部达到平面应变状态。而JIC 的测定，不一定

要求试样完全满足平面应变条件，试验时，只在裂纹前沿中间地段首先起裂，然后有较长的亚临界稳定扩展的过程，这样只需很小的试验厚度，即只在中心起裂的部分满足平面应变要求，而韧带尺寸范围可以大而积的屈服，甚至全面屈服。因此．作为试样的起裂点．仍然是平面应变的断裂韧度，这时JIC 的是材料的性质。当试样裂纹继续扩展时，进入平面应力的稳定扩展阶段，此时的J 不再单独是材料的性质，还与试样尺寸有关。

四、如何提高陶瓷材料的热冲击抗力?

答案：在工程应用中，陶瓷构件的失效分析是十分重要的，如果材料的失效，主要是热震断裂，例如对高强、微密的精细陶宠，则裂纹的萌生起主导作用，为了防止热震失效提高热震断裂抗力，应当致力于提高材料的强度，并降低它的弹性模量和膨胀系数。若导致热震失效的主要因素是热震损坏，这时裂纹的扩展起主要作用，这时应当设法提高它的断裂韧性，降低它的强度。

一、解释下列名词

( 1 )低应力脆断：在屈服应力以下发生的断裂。

( 2)张开型裂纹：拉应力垂直作用于裂纹扩展面，裂纹沿作用力方向张开，沿裂纹面扩展。

( 3)应力强度因子：表示应力场的强弱程度。

( 4)小范围屈服：塑性尺寸较裂纹尺寸及净截面尺寸为小，小一个数量级以上的屈服。

( 5)有效屈服应力：发生屈服时的应力

（6）有效裂纹长度：将原有的裂纹长度与松弛后的塑性区相合并得到的裂纹长度

（7）裂纹扩展能量释放率：裂纹扩展单位面积时系统释放势能的数值。

（8）J 积分：裂纹尖端区的应变能，即应力应变集中程度

（9）COD裂纹尖端沿应力方向张开所得到的位移。

二、疲劳断口有什么特点?

答案：有疲劳源。在形成疲劳裂纹之后，裂纹慢速扩展，形成贝壳状或海滩状条纹。这种条纹开始时比较密集，以后间距逐渐增大。由于载荷的间断或载荷大小的改变，裂纹经过多次张开闭合并由于裂纹表面的相互摩擦，形成一条条光亮的弧线，叫做疲劳裂纹前沿线，这个区域通常称为疲劳裂纹扩展区，而最后断裂区则和静载下带尖锐缺口试样的断口相似。对于塑性材料，断口为纤维状，对于脆性材料，则为结晶状断口。总之，一个典型的疲劳断口总是由疲劳源，疲劳裂纹扩展区和最终断裂区三部份构成。

三、什么是疲劳裂纹门槛值，哪些因素影响其值的大小?

答案：把裂纹扩展的每一微小过程看成是裂纹体小区域的断裂过程，则设想应力强度因

子幅度△K=Kmax-Kmin是疲劳裂纹扩展的控制因子，当小于某临界值△Kth时，疲劳裂纹不扩展，所以△Kth叫疲劳裂纹扩展的门槛值。

应力比、显微组织、环境及试样的尺寸等因素对厶Kth 的影响很大。

一、解释下列名词腐蚀疲劳：材料或零件在交变应力和腐蚀介质的共同作用下造成的失效。应力腐蚀：材料

或零件在应力和腐蚀环境的共同作用下引起的破坏。氢脆：就是材料在使用前内部已含有足够的氢并导致了脆性破坏。

二、如何判断某一零件的破坏是由应力腐蚀引起的?

答案：应力腐蚀引起的破坏，常有以下特点：

1、造成应力腐蚀破坏的是静应力，远低于材料的屈服强度，而且一舶是拉伸应力。

2、应力腐蚀造成的破坏，是腕性断裂，没有明显的塑性变形。

3、只有在特定的合金成分与特定的介质相组合时才会造成应力腐蚀。

4、应力腐蚀的裂纹扩展速率一般在10-9 一10-6m/s ，有点象疲劳，是渐进缓慢的，这种亚临界的扩展状况一直达到某一临界尺寸，使剩余下的断面不能承受外载时，就突然发生断裂。

5、应力腐蚀的裂纹多起源于表面蚀坑处，而裂纹的传播途径常垂直于拉力轴。

6、应力腐蚀破坏的断口，其颜色灰暗，表面常有腐蚀产物，而疲劳断口的表面，如果是新鲜断口常常较光滑，有光泽。

7、应力腐蚀的主裂纹扩展时常有分枝。但不要形成绝对化的概念，应力腐蚀裂纹并不总是分技的。

8、应力腐蚀引起的断裂可以是穿晶断裂，也可以是晶间断裂。如果是穿晶断裂，其断口

是解理或准解理的，其裂纹有似人字形或羽毛状的标记。

三、如何识别氢脆与应力腐蚀？

答案：氢脆和应力腐蚀相比，其特点表现在：

1、实验室中识别氢脆与应力腐蚀的一种办法是，当施加一小的阳极电流，如使开裂加速，则为应力腐蚀；而当施加一小的阴极电流，使开裂加速者则为氢脆。

2、在强度较低的材料中，或者虽为高强度材料但受力不大，存在的残余拉应力也较小这时其断裂源都不在表面，而是在表面以下的某一深度，此处三向拉应力最大，氢浓集在这里造成断裂。

3、断裂的主裂纹没有分枝的悄况．这和应力腐蚀的裂纹是截然不同的。

4、氦脆断口上一般没有腐蚀产物或者其量极微。

5、大多数的氢脆断裂（氢化物的氢脆除外），都表现出对温度和形变速率有强烈的依赖关系。氢脆只在一定的温度范围内出现，出现氢脆的温度区间决定于合金的化学成分和形变速率。

一、和常温下力学性能相比，金属材料在高温下的力学行为有哪些特点? 答案：

1、首先，材料在高温将发生蠕变现象。材料在高温下不仅强度降低，而且塑性也降低。应变速率越低，载荷作用时间越长，塑性降低得越显著。

2、高温应力松弛。

3、产生疲劳损伤，使高温疲劳强度下降。二、提高材料的蠕变抗力有哪些途径?

答案：加入的合金元素阻止刃位错的攀移，以及阻止空位的形成与运动从而阻止其扩散。

第一章

1塑性 -- 材料在外力作用下发生不可逆的永久变形的能力

2穿晶断裂和沿晶断裂 --- 穿晶断裂，裂纹穿过晶界。沿晶断裂，裂纹沿晶扩展。

3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。

4E---应变为一个单位时，E即等于弹性应力，即 E是产生100%弹性变形所需的应力

5 c s----屈服强度，一般将 b 0.2定为屈服强度

6n—应变硬化指数 Hollo mon关系式：

S=ken （真应力S与真应变e之间的关系）

n—应变硬化指数；k—硬化系数

应变硬化指数n反映了金属材料抵抗继续塑性变形的能力。分析：n=1，理想弹性体;n=0

材料无硬化能力。大多数金属材料的n值在0.1?0.5之间。

7 3 10---长比例试样断后延伸率 L0=5d0或L0=10d0 L0标注长度d0名义截面直径）

J/m3 8静力韧度：静拉伸时，单位体积材料断裂所吸收的功（是强度和塑性的综合指标）。

9脆性断裂（ 1）断裂特点断裂前基本不发生塑性变形，无明显前兆；断口与正应力垂直。（2）断口特征平齐光亮，常呈放射状或结晶状；人字纹花样的放射方向与裂纹扩展方向平行。通常，脆断前也产生微量的塑性变形，一般规定Y <5%为脆性断裂；大于 5%时为韧

性断裂。

11屈服在金属塑性变形的开始阶段，外力不增加、甚至下降的情况下，变形继续进行的现象，称为屈服。12低碳钢在室温条件下单向拉伸应力—应变曲线的特点 p1-2

13解理断裂以极快速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂。解理面一般是指低指数晶面或表面能量低的晶面。

14韧性是金属材料塑性变形和断裂全过程吸收能量的能力，它是强度和塑性的综合表现，因而在特定条件下，能量、强度和塑性都可用来表示韧性。

15弹性比功a e（弹性比能、应变比能）物理意义：吸收弹性变形功的能力。

几何意义：应力-应变曲线上弹性阶段下的面积。 a e = （1/2） d e* ￡ e

16G裂纹扩展能量释放率 GI为裂纹扩展单位长度时系统势能的变化率。

17d b ——实际材料在静拉伸下的最大承载能力。

18eB －最大真实应变量

19““3”伸长率，“ 断面收缩率

20影响金属材料屈服强度的因素 --- 内因（1）金属本性及晶格类型（位错运动的阻力交互产生的阻力）（ 2）溶质原子和点缺陷（ 3）晶粒大小和亚结构（ 4）第二相（二）外因

温度提高，位错运动容易， d s J。应变速率提高， d sTo应力状态切应力T f, d s

J。

21滞弹性——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。

22弹性模量的特点表征金属材料对弹性变形的抗力,其值越大,则在相同应力下产生的弹性变形就越小。

23解理断裂的特点

解理断裂包括三个阶段：塑性变形形成裂纹；裂纹在同一晶粒内初期长大；裂纹越过晶界向相邻晶粒扩展。

24 塑性变形的特点1）各晶粒变形的不同时性和不均匀性（2）变形的相互协调性

25低碳钢在室温条件下单向拉伸应力—应变曲线的特点

26金属材料拉伸曲线四阶段 --- 弹性变形屈服塑性变形断裂（弹性变形、不均匀屈服变形、均匀屈服变形、断裂）

27金属材料常见的塑性变形方式 -- 滑移孪生形变带

28韧性断裂宏观断口特点 --- 断口呈纤维状，灰暗色。杯锥状。

断口特征三要素：纤维区F、放射区R、剪切唇S

F纤维区：裂纹快速扩展。撕裂时塑性变形量大，

R放射线粗。S剪切唇：切断。

29 3 5 S 10的区别-----材料断裂前发生塑性变形的能力。（3、屮）

比例试样： L0=5d0 或 L0=10d0 （ L0 标注长度、 d0 名义截面直径）

由于大多数材料的集中塑性变形量大于均匀变形量，??? 3 5>3 10（断后伸长率）

30怎样区分韧性断裂和脆性断裂---一般规定Y<5%为脆性断裂；大于 5%时为韧性断裂。

第二章

1a ---应力状态系数a表示材料塑性变形的难易程度。

a越大表示在该应力状态下切应力分量越大，材料就越易塑性变形。

2HBW---布氏硬度

（1 ）原理用一定直径 D的钢球或硬质合金球为压头，施以一定的试验力，将其压入试样表面，经规定保持时间后，卸除试验力。试样表面留下压痕。力除以压痕球形表面积的商就是布氏硬度。

（2）种类布氏硬度试验用压头直径 D（10， 5， 2.5， 2， 1mm。）

淬火钢球压头， HBS（适用450HB以下）；硬质合金压头，HBV（适用450HA 650HE）。（3）布氏硬度的优缺点

优点：能在较大范围内反映材料的平均性能。试验数据稳定，重复性好，应用广泛。缺点：属有损检测；不能连续检测。

3缺口效应 --- 由于缺口的存在，再静载荷作用下，缺口截面上的应力状态将发生变化，残生所谓的“缺口效应”

4如何根据材料来选择何种硬度试验方法渗碳层的硬度分布（努氏硬度）淬火钢（洛氏硬度 HRC）

灰铸铁（布氏硬度）

鉴别钢中的隐晶马氏体与残留奥氏体（显微维氏硬度试验）仪表小黄铜齿轮（洛氏硬度）

龙门刨床导轨（肖氏硬度）

渗氮层（努氏硬度）

高速钢刀具（洛氏硬度）

退火态低碳钢（洛氏硬度 HRB）硬质合金（洛氏硬度 HRA）

5压入法硬度值表征 --- 压入法硬度——表征材料的塑性变形抗力及应变硬化能力。其应力

状态软性系数最大（a >2），几乎所有的材料都能产生塑变。

6HRC--- 钢 k=0.26

锥头又分成 a =120o 的金刚石圆锥

主要应用于淬火钢高硬度铸件珠光体可锻铸铁

7缺口强化——在存在缺口的条件下由于出现了三向应力状态，并产生应力集中，试样的屈服应力比单向拉伸时高，产生了所谓的缺口强化现象。

8缺口敏感度 --- 通常用缺口敏感度 NSR（Notch Sensitivity Ratio）衡量静拉伸下缺口敏感

度指标：NSR=cbn/ d b

度。

NSR越大，表示缺口敏感度越小 .

脆性材料（如铸铁、高碳钢），NSR<1 T这些材料对缺口很敏感。高强度材料的NSF一般也小于1。塑性材料的NSR般大于1。

9扭转试验的特点 --- （ 1）能检测在拉伸时呈脆性的材料的塑性性能。（2）长度方向，宏

观上的塑性变形始终是均匀的。（3）能敏感地反映材料表面的性能（ 4）断口的特征最明显

10弯曲试验 ----- 弯曲试验的特点弯曲试验常用于测定脆性材料的力学性能。

分析：（ 1 ）正应力试样上表面为压应力，下表面为拉应力；（2）表面应力最大，中心

线区域为零；（ 3）加力点处的作用力最大；（ 4）对试样的要求比拉伸时的宽松。如铸铁、工具钢、表面渗碳钢等，常采用作弯曲试验。

11 缺口试样静拉伸试验分类 --- 缺口试样，有轴向拉伸和偏斜拉伸两种。

12布氏硬度、洛氏硬度与维氏硬度的试验原理

布氏硬度原理用一定直径 D的钢球或硬质合金球为压头，施以一定的试验力，将其压入试样表面，经规定保持时间后，卸除试验力。试样表面留下压痕。力除以压痕球形表面积的商就是布氏硬度。

洛氏硬度原理以压头留下的压痕深度来表示材料的硬度值。压痕深度 h 越大，硬度值越低。规定：不同的压头， k 值不同；金刚石 k=0.2 ；钢 k=0.26

锥头又分成a =1200的金刚石圆锥（HRC HRA或一定直径的淬火钢球（HRB）。

维氏硬度原理a =1360的金刚石正四棱锥体与布氏硬度相同

13应力状态软性系数 a a >2为应力状态软

14硬度表征材料软硬程度的一种性能

15脆性金属材料压缩试验特点？除能产生一定的塑性变形外，常沿与轴线呈 45°方向产生断裂，具有切断特征。

第三章

1.50%FATT--- 断口结晶区占整个断口面积 50％时的温度。

2AKV （CVN）--- V 形缺口摆锤冲击试验冲击吸收功

3韧脆转变温度 ----- 当试验温度低于某一温度从时，材料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型变为穿晶解理，断口特征由纤维状变为结晶状，这就是低温脆性。转变温度从称为韧脆转变温度，也称为冷脆转变温度。

4冲击吸收功——试样变形和断裂所吸收的功。

5低温脆性

6AKU---U 形缺口摆锤冲击试验冲击吸收功

7冲击弯曲试验的工程用途及影响韧脆转变温度的冶金因素

作用（1）揭示冶金缺陷的影响；（2）对d s大致相同的材料，评定缺口敏感性。

（ 3 ）评定低温脆性倾向。

影响韧脆转变温度的冶金因素间隙溶质元素溶人铁素体基体中，偏聚于位错线附近，阻碍位

错运动，致升高，钢的韧脆转变温度提高（图3-10）。

8冲击韧度---材料在冲击载荷作用下，吸收塑性变形功和断裂功的大小。单位，J ;或

kgf/cm2

9落锤试验的特点？

落锤实验的缺点是对脆性断裂不能给予定量评定。因为试验使用动载荷，其结果能否用于静载荷尚需研究。此外，板厚的影响也未考虑。

10按断口形貌定义韧脆转变温度 tk 的方法无塑性转变温度 NDT（Nil Ductility Temperature ）：断口由100％结晶区（解理区）组成时对应的温度。50 ％ FATT（ Fracture Appearance Temperature ）：断口结晶区占整个断口面积50％时的温度。

11低温脆性现象与晶格的关系

f.c.c 不存在低温脆性（如 Cu、Al 、奥氏体不锈钢）。

b.c.c金属及其合金存在低温脆性（如 Fe、Mo W等）。

第四章

1低应力脆性断裂——金属材料在屈服应力以下，应力较低的情况下发生的断裂。

2断裂 K 判据应用实例 p84

33 C

断裂韧度 3 c越大，说明裂纹尖端区域的塑性储备越大。

4KI C和 KC

当KI达到临界值即在裂纹尖端足够大的范围内应力达到了材料的断裂强度，裂纹便失

稳扩展，材料断裂。这个临界或失稳状态的KI记为KIC或KC称为断裂韧度。KC —平

面应力断裂韧度 KIC —平面应变， I 类裂纹时断裂韧度意义： KIC 表示材料在平面应变条件下抵抗裂纹失稳扩展的能力。

5断裂K判据应用p92-17

6张开型（ I 型）裂纹——拉应力垂直作用于裂纹扩展面，裂纹沿作用力方向张开，沿裂纹面扩展。

7KIc、GIc 与 KI、GI

KI 表示应力场的强弱程度，故称为应力场强度因子， KI 越大，则应力场各应力分量也越大。

GI 表示裂纹扩展单位面积时系统释放势能的数值称为裂纹扩展能量释放率，简称为能量释放率或能量率。

GI的临界值记为GIC,表示材料阻止裂纹失稳扩展时单位面积所消耗的能量。

8影响断裂韧度 KIc 的因素 1 、材料因素（内在因素）

①化学成分对KIC的影响和对AKv的影响相似

细晶，f 6和￡（塑性），f KIC ;当合金元素％ f ,f固溶强化时，因J ￡, KIC J;

形成金属间化合物并呈析出的合金元素，因J ￡ , KIC J

②基体相结构和晶粒大小面心立方（因为塑变抗力低、塑变能力强）比体心立方的 KIC

高；一般，晶粒越细，n和bs就越高，f KIC

③夹杂、第二相

若本身脆裂或在相界面开裂而形成微孔，KIC J;当夹杂物体积分数增多，使得分散的

脆性相数量越多，其平均间距越小，促进裂纹的扩展，KIC J .

第二相或夹杂物呈球状分布时，有利于减缓应力集中，f KIC;当碳化物沿晶界呈网状分

布（包括夹杂物沿晶界分布），裂纹易沿此扩展，KIC J。

④显微组织板条M体（位错型），因强度和塑性较高，对裂纹扩展的阻力大，常呈韧

性断裂，贝U KIC较高；针状 M硬而脆，KIC很低；回火S体的KIC较高，回火T体次之、回火M的KIC较低。

亚共析钢中，无碳B常因为热加工工艺问题而形成魏氏体组织（F从晶界沿针状向晶内分布），使KIC下降；上B因在F片层间分布有断续碳化物， KIC较低；下B因在过饱和F中分布着弥散细小的碳化物，对裂纹扩展的阻力大，与板条M相近，KIC较高。

残余A是一种韧性的第二相，对提高KIC有利，例如高锰钢；低碳M除了因为位错型结构

外，M板条间的AR薄膜也起了很大作用。

2、（外因）环境因素①温度结构钢的KIC都随toC J而J

②应变速率，增加应变速率相当于温度降低的作用。

9裂纹扩展基本形式及特点

张开型（ I 型）裂纹扩展（拉应力垂直作用于裂纹扩展面，裂纹沿作用力方向张开，沿裂纹面扩展）

滑开型（ II 型）裂纹扩展（切应力平行作用于裂纹面，而且与裂纹线垂直，裂纹沿裂纹面平行划开扩展）

撕开型（ III 型）裂纹扩展（切应力平行作用于裂纹面，而且与裂纹线平行，裂纹沿裂纹面撕开扩展）

10应力松弛对裂纹尖端附近塑性区尺寸的影响

第五章

1 疲劳 --- 材料在交变应力的作用下，经过一段时间，而发生断裂的现象，叫疲劳。

2b － 1 ---- 疲劳极限

3疲劳断裂的特点 --- （ 1）疲劳是低应力循环延时断裂，即具有寿命的断裂

（ 2）疲劳是脆性断裂（ 3）疲劳对缺陷（缺口、裂纹及组织缺陷）十分敏感

4疲劳宏观断口的特征及表面状态表面强化对疲劳强度的影响。在断口上，疲劳源一般在机件表面，常与缺口、裂纹、刀痕、蚀坑等缺陷相连，由于应力不集中会引发疲劳裂纹。从断口形貌看，疲劳源区的光亮度最大疲劳区断口比较光滑并分布有贝纹线(或海滩花样)。

瞬断区断口比疲劳区粗糙，同静载的裂纹件的断口一样，随材料的性质而变

5热疲劳机件在由温度循环变化时产生的循环热应力及热应变作用下发生的疲劳，称为热疲劳。

6A Kth---疲劳裂纹扩展门槛值，疲劳裂纹不扩展的△ K临界值。

7低周疲劳----低周疲劳(Nf= (104-105 )周次，》(T S,往往有塑性应变 )。

8疲劳现象及疲劳现象的特点机件在变动应力和应变长期作用下，由于累积损伤而引起的断裂现象。

特点( 1)疲劳是低应力循环延时断裂，即具有寿命的断裂

( 2)疲劳是脆性断裂( 3)疲劳对缺陷(缺口、裂纹及组织缺陷)十分敏感

9材料的过载损伤区

如果金属在高于疲劳极限的应力水平下运转一定周次后，其疲劳极限和疲劳寿命减小，这就

造成了过载损伤。

金属材料抵抗疲劳过载损伤的能力，用过载损伤界或过载损伤区表示。

10按照断裂寿命和应力高低不同疲劳分类 ------------- 高周疲劳、低周疲劳

11驻留滑移带 ----- 用电解抛光方法很难将已产生的表面循环滑移带去除，即使能去除，当

对试样重新循环加载时，则循环滑移带又在原处出现，这种永留或再现的循环滑移带称为驻留滑移带。

12低周疲劳的特点

①低周疲劳时，因局部区域产生宏观塑性变形，故循环应力与应变之间不再呈直线关系，形成滞后回线。

②低周疲劳试验时，或者控制总应变范围，或者控制塑性应变范围，在给定的△￡ t或△&

p 下测定疲劳寿命。

③低周疲劳破坏有几个裂纹源，这是由于应力比较大，裂纹容易形核，其形核期较短，只占

总寿命的 10%。

④低周疲劳寿命决定于塑性应变幅，而高周疲劳寿命则决定于应力幅或应力场强度因子范围，但两者都是循环塑性变形累计损伤的结果。

13对称交变应力------- (T m=0, r=-1

14 疲劳断口典型的微观特征？

①疲劳裂纹萌生阶段产生疲劳滑移带

②第二阶段的断口特征是具有略呈弯曲并相互平行的沟槽花样，成为疲劳条带。疲劳条带是疲劳断口最典型的微观特征。

1 应力腐蚀断裂------- 金属在拉应力和特定的介质共同作用下，经过一段时间后，所产生的低

应力脆断现象。

2应力腐蚀裂纹扩展速率 da/dt 与 KI 关系曲线特点

3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，称为氢脆

断裂

4氢致裂纹的扩展方式与应力腐蚀裂纹扩展方式孕育，亚稳扩展，失稳扩展。

5应力腐蚀现象金属在拉应力和特定的介质共同作用下，经过一段时间后，所产生的低应力脆断现象。第七章

1 磨损---- 机件表面相接触并作相对运动、表面逐渐有微小颗粒分离出来形成磨屑，使表面

材料逐渐损失，导致机件尺寸变化和质量损失，造成表面损伤的现象。

2相对耐磨性 ------ 相对耐磨性 ￡ =标准试样的磨损量/被测试样的磨损量

3 等强温度

4磨损三阶段

①跑合阶段（磨合阶段）

②稳定磨损阶段

③剧烈磨损阶段

5金属磨损形式

一、粘着磨损

二、磨粒磨损

三、腐蚀磨损

第八章 1 蠕变现象和应力松弛

材料在长时间、恒温、恒载作用下缓慢地产生塑性变形的现象。这种在温度及初始应力一定时，材料中的应力随时间增加而减小的现象称为应力松弛。

2蠕变极限（1）在规定温度（t ）下，使试样在规定时间内产生的稳态蠕变速率不超过

规定值时的最大应力。如b 6001*10-5表示材料在600摄氏度下，稳态蠕变变形为1*10-5%/h 的蠕变极限为60MPa。（2）在规定温度与试验时间内，使试样产生的蠕变总伸长率不超过规

定值的最大应力。如 b 5001/100000表示材料在500摄氏度下，100000h后总伸长率为1%的蠕变极限为100MPa。

3金属蠕变曲线的特点

按蠕变速率的变化，曲线可以分为三个阶段：

第一阶段： ab 减速蠕变阶段，又称过渡蠕变阶段（开始时蠕变速率很大，以后逐渐减小）第二阶段： bc 恒速蠕变阶段，又称稳态蠕变阶段（蠕变速率几乎保持不变）第三阶段： cd 加速蠕变阶段（随时间延长，蠕变速率不断增大）

4晶粒大小对金属高温力学性能的影响使用温度低于等强温度时，细晶粒钢有较高的强度，

使用温度高于等强温度时，粗晶粒钢有较高的蠕变极限和持久强度极限，但晶粒太大会降低高温下的塑性与韧性。晶粒度不均匀，会显著降低其高温性能，这是由于在大小晶粒交

界处易产生应力集中形成裂纹。

5持久强度极限的表示方法 -------- 高温长时载荷作用下的断裂强度，金属材料的持久强度极

限，是在规定的持续时间内不发生断裂的最大应力。

6持久强度——材料在高温长时载荷作用下的断裂强度；即在规定温度下，达到规定的持续时间而不发生断裂的最大应力。

7约比温度----温度的“高”或“低”是相对该金属的熔点来讲的，一般采用“约比温度（T/Tm）（试验温度 / 金属熔点）”更为合理。 >0.5 时为“高”温；反之为“低”温。

8 蠕变变形的机理

金属的蠕变变形主要通过位错滑移、原子扩散等机理进行，与温度及应力的变化有关。

（一）位错滑移蠕变

（二）扩散蠕变