工程材料力学性能整理加强版
工程材料的力学性能
工程材料的力学性能
目录
contents
引言 弹性性能 塑性性能 强度性能 韧性性能 工程材料的实际应用
01
引言
力学性能是指材料在受到外力作用时表现出来的性质，包括强度、硬度、塑性、韧性等。
定义
工程材料的力学性能是决定其承载能力和耐久性的关键因素，对于工程安全和经济效益具有重要意义。
重要性
定义与重要性
提高材料的疲劳强度可以通过优化材料成分、改变加工工艺、强化表面处理等方法实现。
06
工程材料的实际应用
机械制造
钢铁材料是机械制造行业的基础材料，用于制造各种机械设备、交通工具和零部件，其耐磨、耐压、耐腐蚀的特性保证了设备的稳定性和可靠性。
建筑结构
钢铁材料广泛应用于桥梁、高层建筑、工业厂房等建筑结构中，以其高强度、高韧性、可塑性强的特点满足各种建筑需求。
韧性性能
冲击韧性是指材料在受到冲击载荷时抵抗破坏的能力。
材料的冲击韧性与其内部结构、温度、杂质等因素有关。
冲击韧性通常用冲击功、冲击强度等参数来衡量。
冲击韧性对于材料的抗冲击性能和安全使用具有重要的意义。
冲击韧性
断裂韧性是指材料抵抗裂纹扩展的能力，是评价材料抵抗脆性断裂的重要指标。
材料的断裂韧性与其内部结构、温度、加载速率等因素有关。
详细描述
剪切模量是指在剪切应力作用下，材料抵抗剪切变形的能力。它是材料剪切刚度的度量。剪切模量越大，材料抵抗剪切变形的能力越强。
应用场景
在工程设计中，剪切模量是重要的设计参数，用于计算结构件的剪切强度和稳定性，以及预测材料在受力条件下的变形行为。
03
塑性性能
总结词
屈服强度是工程材料在受到外力作用时，开始发生屈服现象的应力极限。
工程材料力学性能各章节复习知识点
工程材料力学性能各个章节主要复习知识点第一章弹性比功：又称弹性比能，应变比能，表示金属材料吸收弹性变形功的能力。
滞弹性：对材料在弹性范围内快速加载或卸载后随时间延长附加弹性应变的现象。
包申格效应：金属材料经预先加载产生少量塑性变形（残余应变为1%~4%），卸载后再同向加载，规定残余伸长应力（弹性极限或屈服极限）增加，反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。
塑性：指金属材料断裂前发生塑性变形的能力。
脆性：材料在外力作用下（如拉伸，冲击等）仅产生很小的变形及断裂破坏的性质。
韧性：是金属材料断裂前洗手塑性变形功和断裂功的能力，也指材料抵抗裂纹扩展的能力。
应力、应变；真应力，真应变概念。
穿晶断裂和沿晶断裂：多晶体材料断裂时，裂纹扩展的路径可能不同，穿晶断裂穿过晶内；沿晶断裂沿晶界扩展。
拉伸断口形貌特征？①韧性断裂：断裂面一般平行于最大切应力并与主应力成45度角。
用肉眼或放大镜观察时，断口呈纤维状，灰暗色。
纤维状是塑性变形过程中微裂纹不断扩展和相互连接造成的，而灰暗色则是纤维断口便面对光反射能力很弱所致。
其断口宏观呈杯锥形，由纤维区、放射区、和剪切唇区三个区域组成。
②脆性断裂：断裂面一般与正应力垂直，断口平齐而光亮，常呈放射状或结晶状。
板状矩形拉伸试样断口呈人字形花样。
人字形花样的放射方向也与裂纹扩展方向平行，但其尖端指向裂纹源。
韧、脆性断裂区别？韧性断裂产生前会有明显的塑性变形，过程比较缓慢；脆性断裂则不会有明显的塑性变形产生，突然发生，难以发现征兆拉伸断口三要素？纤维区，放射区和剪切唇。
缺口试样静拉伸试验种类？轴向拉伸、偏斜拉伸材料失效有哪几种形式？磨损、腐蚀和断裂是材料的三种主要失效方式。
材料的形变强化规律是什么？层错能越低，n越大，形变强化增强效果越大退火态金属增强效果比冷加工态是好，且随金属强度等级降低而增加。
在某些合金中，增强效果随合金元素含量的增加而下降。
材料的晶粒变粗，增强效果提高。
第二章应力状态软性系数：材料某一应力状态，τmax和σmax的比值表示他们的相对大小，成为应力状态软性系数，比为α，α=τmaxσmax缺口敏感度：缺口试样的抗拉强度σbn 与等截面尺寸光滑试样的抗拉强度σb的比值表示缺口敏感度，即为NSR=σbnσb第三章低温脆性：在实验温度低于某一温度t2时，会由韧性状态变为脆性状态，冲击吸收功明显降低，断裂机理由微孔聚集性变为穿晶解理型，断口特征由纤维状变为结晶状，这就是低温脆性。
2024年材料力学性能总结
2024年材料力学性能总结材料科学与工程是一个不断发展的领域，随着科技的进步和经济的发展，新材料的研发和应用越来越受到关注。
在2024年，材料力学性能方面取得了一系列的突破和进展。
以下是对2024年材料力学性能的总结。
一、新材料的涌现在2024年，新材料的研发持续推进，涌现了一批具有优异力学性能的新材料。
其中包括高性能金属材料、高强度复合材料、高韧性陶瓷材料等。
这些新材料的力学性能远超传统材料，具有更高的强度、硬度、韧性、耐磨性等特点，为各行各业提供了更多的选择和可能。
二、金属材料的强度与塑性提升在金属材料领域，研究人员通过优化合金配方和热处理工艺，成功提升了金属材料的强度和塑性。
新型高强度钢材广泛应用于汽车、轨道交通、航空航天等领域，有效提高了产品的安全性和使用寿命。
同时，新型金属材料的塑性也得到了极大改善，使其更容易成形和加工，满足不同行业对材料的需求。
三、复合材料的应用扩展复合材料在2024年得到了进一步的应用扩展。
高强度复合材料被广泛应用于航空、航天、船舶等领域，可以减轻结构重量，提高载荷能力，提升产品性能。
新型的纳米复合材料在电子、光电、能源等领域也得到了广泛应用，具有优异的电、磁、光等特性，为新一代电子产品和能源装置的研发提供了重要支持。
四、陶瓷材料的韧性提升传统陶瓷材料脆性大，容易破裂，限制了其在工程应用中的广泛使用。
在2024年，陶瓷材料的韧性得到了重大突破。
通过引入纤维增强、晶体设计等手段，成功提升了陶瓷材料的韧性。
新型韧性陶瓷材料在航空、航天、汽车等领域得到了广泛应用，具有较高的强度和韧性，能够承受更大的载荷和冲击，提高了产品的安全性和可靠性。
五、仿生材料的发展仿生材料是以自然界生物体结构和性能为蓝本设计的新型材料。
在2024年，仿生材料得到了更多的关注和研究。
通过模仿昆虫翅膀、植物叶片等自然结构，研究人员开发出了一系列具有优异力学性能的仿生材料。
这些材料具有轻量化、高强度、高韧性的特点，适用于飞行器、船舶、建筑等领域。
工程材料复习总结超棒
1、力学性能⑴刚度：材料抵抗弹性变形的能力——指标为弹性模量：E=σ/ε⑵强度：材料抵抗变形和破坏的能力。
指标：抗拉强度σ b—材料断裂前承受的最大应力。
屈服强度σ s—材料产生微量塑性变形时的应力。
条件屈服强度σ 0.2—残余塑变为0.2%时的应力。
疲劳强度σ -1—无数次交变应力作用下不发生破坏的最大应力。
⑶塑性：材料断裂前承受最大塑性变形的能力。
指标为δ、ψ。
⑷硬度：材料抵抗局部塑性变形的能力。
指标为HB、HRC。
⑸冲击韧性：材料抵抗冲击破坏的能力。
指标为αk.材料的使用温度应在冷脆转变温度以上。
⑹断裂韧性：材料抵抗内部裂纹扩展的能力。
指标为K1C。
2、化学性能⑴耐蚀性：材料在介质中抵抗腐蚀的能力。
⑵抗氧化性：材料在高温下抵抗氧化作用的能力。
3、耐磨性：材料抵抗磨损的能力。
㈡工艺性能1、铸造性能：液态金属的流动性、填充性、收缩率、偏析倾向。
2、锻造性能：成型性与变形抗力。
3、切削性能：对刀具的磨损、断屑能力及导热性。
4、焊接性能：产生焊接缺陷的倾向。
5、热处理性能：淬透性、耐回火性、二次硬化、回火脆性二、晶体结构㈠纯金属的晶体结构1、理想金属⑴晶体：原子呈规则排列的固体。
晶格：表示原子排列规律的空间格架。
晶胞：晶格中代表原子排列规律的最小几何单元.⑶立方晶系的晶面指数和晶向指数①晶面指数：晶面三坐标截距值倒数取整加（）②晶向指数：晶向上任一点坐标值取整加[ ]立方晶系常见的晶面和晶向⑷晶面族与晶向族指数不同但原子排列完全相同的晶面或晶向。
⑸密排面和密排方向——同滑移面与滑移方向在立方晶系中，指数相同的晶面与晶向相互垂直。
2、实际金属⑴多晶体结构：由多晶粒组成的晶体结构。
晶粒：组成金属的方位不同、外形不规则的小晶体.晶界：晶粒之间的交界面。
⑵晶体缺陷—晶格不完整的部位①点缺陷空位：晶格中的空结点。
间隙原子：挤进晶格间隙中的原子。
置换原子：取代原来原子位置的外来原子。
②线缺陷——位错晶格中一部分晶体相对另一部分晶体沿某一晶面发生局部滑移, 滑移面上滑移区与未滑移区的③面缺陷——晶界和亚晶界亚晶粒：组成晶粒的尺寸很小、位向差也很小的小晶块。
2024年材料力学性能总结（三篇）
2024年材料力学性能总结摘要：材料力学性能是材料科学研究中非常重要的一个方面，它描述了材料在力学作用下的行为和性能。
2024年，随着科学技术的进步和工程需求的不断提高，材料力学性能也将取得许多重要的突破和进展。
本文将对2024年材料力学性能的发展进行总结，并对未来可能的应用和研究方向进行展望。
关键词：材料力学性能；2024年；发展总结；应用展望一、引言材料力学性能是材料科学研究中的一个重要方向，它考察材料在外力作用下的响应和变形行为。
材料力学性能的研究不仅对于理论研究有重要意义，也对工程应用具有重要影响。
2024年，随着科学技术的不断进步，材料力学性能也将迎来许多新的挑战和机遇。
本文将对2024年材料力学性能的发展进行总结，并对未来可能的应用和研究方向进行展望。
二、材料力学性能的发展总结2024年，预计会有以下几个方面的材料力学性能发展和突破：1.高强度材料的研发随着科技进步和工程需求的不断提高，对于高强度材料的需求将越来越迫切。
2024年，预计会有许多新型的高强度材料得到开发和研究。
这些材料不仅具有优良的力学性能，还具有其他良好的特性，如轻质、高温稳定性等。
这些高强度材料的研发和应用将对于航空航天、汽车和能源等领域具有重要的意义。
2.新型复合材料的研究复合材料是一种具有多种材料组成的材料，它的力学性能往往比单一材料更优越。
2024年，预计会有许多新型的复合材料被研发和应用。
这些新型复合材料具有更好的强度、刚度和韧性，并且可以具备一些其他功能，如导电性、光学性能等。
这些新型复合材料的研究将有助于解决一些工程问题，同时也为制造行业提供更多的选择。
3.纳米材料的应用拓展纳米材料是一种具有纳米尺度结构的材料，具有许多特殊的力学性能。
2024年，预计纳米材料的应用范围将进一步拓展。
纳米材料不仅可以应用于催化剂、传感器等领域，还可以用于制备高强度和高韧性材料。
纳米材料的研究将有助于改进传统材料的性能，并带来许多新的应用领域。
工程材料力学性能每章重要知识点
第一章1.应力-应变曲线（拉伸力-伸长曲线）。
拉伸力在Fe以下阶段，为弹性变形阶段，到达Fa后，试样开始发生塑性变形，最初试样局部区域产生不均匀屈服塑形变形，曲线上出现平台或锯齿，直至C点结束。
继而进入均匀塑形变形阶段。
达到最大拉伸Fb时，试样在此产生不均匀塑形变形，在局部区域产生缩颈。
最终，在拉伸力Fk处，试样断裂。
2.弹性变形现象及指标弹性变形：是可逆性变形，是金属晶格中原子自平衡位置产生可逆位移的反映。
弹性变形指标：①弹性模量，是产生100%弹性变形所需应力。
②弹性比功（弹性比能、应变比能），表示金属吸收弹性变形功的能力。
③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。
④循环韧性：金属材料在交变载荷（振动）下吸收不可逆变形功的能力。
3.塑性变形现象及指标金属材料常见塑性变形方式主要为滑移和孪生。
滑移：金属材料在切应力作用下位错沿滑移面和滑移方向运动而进行切变得过程。
孪生：金属材料在切应力作用下沿特定晶面和特性晶向进行的塑性变形。
塑性变形特点：①各晶粒变形的不同时性和均匀性；②各晶粒变形的相互协调性。
塑性变形指标：⑴屈服强度，屈服强度及金属材料拉伸时，试样在外力不增加（保持恒定）仍能继续伸长时的应力。
屈服现象：金属材料开始产生宏观塑形变形的标志。
屈服现象相关因素：①材料变形前可动位错密度很小；②随塑性变形的发生，位错能快速增殖；③位错的运动速率与外加应力有强烈的依存关系。
屈服现象指标：规定非比例伸长应力；规定残余伸长应力；规定总伸长应力。
影响屈服强度因素：①内在因素：金属本性和晶格类型；晶粒的大小和亚结构；溶质元素；第二相。
②外在因素：温度、应变速率、应力状态。
⑵应变硬化：金属材料阻止继续塑形变形的能力，塑性变形是硬化的原因，硬化是结果。
⑶缩颈：韧性金属材料在拉伸试验时变形集中于局部区域的特殊现象，是应变硬化与截面减小共同作用的结果。
抗拉强度：韧性金属试样拉断过程中最大力所对应的应力。
材料力学性能总结
材料力学性能总结首先是强度。
强度是材料在受力时抵抗变形和破坏的能力。
常见的强度指标包括抗拉强度、抗压强度、抗扭强度和抗剪强度。
抗拉强度是材料在拉伸状态下抵抗断裂的能力，抗压强度是材料在受压状态下抵抗压碎破坏的能力，抗扭强度是材料在扭转状态下抵抗破坏的能力，抗剪强度是材料在受剪应力状态下抵抗破坏的能力。
强度越高，材料的承载能力越强。
其次是刚度。
刚度是材料在受力时抵抗形变的能力。
刚度可以用杨氏模量来衡量，杨氏模量是材料在弹性阶段的应变应力比。
刚度越高，材料的刚性越好，在受力时形变较小，保持较好的形状稳定性。
再次是韧性。
韧性是材料在受力时能够吸收大量能量而不断延展的能力。
韧性可以用抗拉伸功和冲击韧性来衡量。
抗拉伸功是材料断裂前吸收的能量，冲击韧性是材料在受冲击载荷作用下的能量吸收能力。
高韧性的材料能够在受力时吸收更多的能量，具有较好的抗震和耐久性能。
此外，还有硬度。
硬度是材料抵抗刮痕或压痕的能力，常用硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等。
硬度越高，材料越难被刮伤或压痕，具有较好的耐磨性能。
最后是塑性。
塑性是材料在受力时变形能保留在材料内部的能力。
塑性可以用屈服强度和延伸率来衡量，屈服强度是材料在破坏前的最大抗拗力，延伸率是材料在断裂前拉伸变形的百分比。
高塑性的材料能够在受力时发生大量变形而不破裂，具有较好的可塑性。
总结起来，材料力学性能是评价和选择材料时需要考虑的重要因素，包括强度、刚度、韧性、硬度和塑性等指标。
不同材料的力学性能差异很大，根据具体应用需求进行选择合适的材料，以实现最佳性能。
工程材料的力学性能
冲击韧度：αk=Ak/S 单位：J/cm2
一次摆锤冲击试验
第三节 材料的冲击韧度
图1-8 标准夏比缺口冲击试样
第三节 材料的冲击韧度
材料的冲击韧性随温度下降而下降。在某一温度范围内 Ak值发生急剧下降的现象称为韧脆转变，发生韧脆转变 的温度范围称为韧脆转变温度。
图1-9 韧脆转变温度曲线示意图
第三节 材料的冲击韧度
第五节 材料的断裂韧度
第五节 材料的断裂韧度
油轮断裂和北极星导弹发动机壳体爆炸与材料中存在缺陷有关。
断裂力学认为，材料中存在缺陷是绝对的，常见的缺陷 是裂纹。在应力的作用下，这些裂纹将发生扩展，一旦 扩展失稳，便会发生低应力脆性断裂。材料抵抗内部裂 纹失稳扩展的能力称为断裂韧性。
第五节 材料的断裂韧度
维氏硬度的试验原理
第二节 材料的硬度
表1-2 维氏硬度的测定方法(GB/T 4340.1-1999) 载荷范围/N P≥49.03 1.961≤P＜49.03 0.09807≤P＜1.961 实验名称 维氏硬度试验
小负荷维氏硬度试验
显微维氏硬度试验
优点：既可测量由极软到极硬的材料的硬度，又能互 相比较。既可测量大块材料、表面硬化层的硬度，又 可测量金相组织中不同相的硬度。
硬度 符号
压头类型
初载荷 P0/N
主载荷 P1/N
应用举例
A
HRA
金刚石圆锥
98.07
490.3
碳化物、硬质合金、 表面淬火钢等 软钢、退火钢、铜 合金等 淬火钢、调质钢等
B
HRB
1.588mm钢球
98.07
882.6
C
HRC
金刚石圆锥
98.07
1373
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《工程材料力学性能》课后答案机械工业出版社 2008第2版第一章 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。
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：E 弹性模量 G 切变模量 r σ规定残余伸长应力 2.0σ屈服强度 gt δ金属材料拉伸时最大应力下的总伸长率 n 应变硬化指数 【P15】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：主要决定于原子本性和晶格类型。
合金化、热处理、冷塑性变形等能够改变金属材料的组织形态和晶粒大小，但是不改变金属原子的本性和晶格类型。
组织虽然改变了，原子的本性和晶格类型未发生改变，故弹性模量对组织不敏感。
【P4】4、 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？5、 决定金属屈服强度的因素有哪些？【P12】答：内在因素：金属本性及晶格类型、晶粒大小和亚结构、溶质元素、第二相。
外在因素：温度、应变速率和应力状态。
6、 试述韧性断裂与脆性断裂的区别。
为什么脆性断裂最危险？【P21】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。
7、 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？【P23】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。
8、 何谓拉伸断口三要素？影响宏观拉伸断口性态的因素有哪些？答：宏观断口呈杯锥形，由纤维区、放射区和剪切唇三个区域组成，即所谓的断口特征三要素。
上述断口三区域的形态、大小和相对位置，因试样形状、尺寸和金属材料的性能以及试验温度、加载速率和受力状态不同而变化。
9、 论述格雷菲斯裂纹理论分析问题的思路，推导格雷菲斯方程，并指出该理论的局限性。
【P32】答： 212⎪⎭⎫ ⎝⎛=a E s c πγσ，只适用于脆性固体,也就是只适用于那些裂纹尖端塑性变形可以忽略的情况。
第二章 金属在其他静载荷下的力学性能一、解释下列名词： （1）应力状态软性系数—— 材料或工件所承受的最大切应力τmax 和最大正应力σmax 比值，即：()32131max max 5.02σσσσσστα+--== 【新书P39 旧书P46】（2）缺口效应—— 绝大多数机件的横截面都不是均匀而无变化的光滑体，往往存在截面的急剧变化，如键槽、油孔、轴肩、螺纹、退刀槽及焊缝等，这种截面变化的部分可视为“缺口”，由于缺口的存在，在载荷作用下缺口截面上的应力状态将发生变化，产生所谓的缺口效应。
【P44 P53】（3）缺口敏感度——缺口试样的抗拉强度σbn 的与等截面尺寸光滑试样的抗拉强度σ b 的比值，称为缺口敏感度，即： 【P47 P55 】 （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。
【P49 P58】（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度【P51 P60】。
（6）维氏硬度——以两相对面夹角为136。
的金刚石四棱锥作压头，采用单位面积所承受的试验力计算而得的硬度。
【P53 P62】二、说明下列力学性能指标的意义（1）σｂｃ——材料的抗压强度【P41 P48】（2）σｂｂ——材料的抗弯强度【P42 P50】（3）τｓ——材料的扭转屈服点【P44 P52】（4）τｂ——材料的抗扭强度【P44 P52】（5）σｂｎ——材料的抗拉强度【P47 P55】（6）NSR ——材料的缺口敏感度【P47 P55】（7）HBW ——压头为硬质合金球的材料的布氏硬度【P49 P58】（8）HRA ——材料的洛氏硬度【P52 P61】（9）HRB ——材料的洛氏硬度【P52 P61】（10）HRC ——材料的洛氏硬度【P52 P61】（11）HV ——材料的维氏硬度【P53 P62】五、缺口试样拉伸时的应力分布有何特点？【P45 P53】在弹性状态下的应力分布：薄板：在缺口根部处于单向拉应力状态，在板中心部位处于两向拉伸平面应力状态。
厚板：在缺口根部处于两向拉应力状态，缺口内侧处三向拉伸平面应变状态。
无论脆性材料或塑性材料，都因机件上的缺口造成两向或三向应力状态和应力集中而产生脆性倾向，降低了机件的使用安全性。
为了评定不同金属材料的缺口变脆倾向，必须采用缺口试样进行静载力学性能试验。
七、试说明布氏硬度、洛氏硬度与维氏硬度的实验原理，并比较布氏、洛氏与维氏硬度试验方法的优缺点。
【P49 P57】原理布氏硬度：用钢球或硬质合金球作为压头，计算单位面积所承受的试验力。
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。
维氏硬度：以两相对面夹角为136。
的金刚石四棱锥作压头，计算单位面积所承受的试验力。
布氏硬度优点：实验时一般采用直径较大的压头球，因而所得的压痕面积比较大。
压痕大的一个优点是其硬度值能反映金属在较大范围内各组成相得平均性能；另一个优点是实验数据稳定，重复性强。
缺点：对不同材料需更换不同直径的压头球和改变试验力，压痕直径的测量也较麻烦，因而用于自动检测时受到限制。
洛氏硬度优点：操作简便，迅捷，硬度值可直接读出；压痕较小，可在工件上进行试验；采用不同标尺可测量各种软硬不同的金属和厚薄不一的试样的硬度，因而广泛用于热处理质量检测。
缺点：压痕较小，代表性差；若材料中有偏析及组织不均匀等缺陷，则所测硬度值重复性差，分散度大；此外用不同标尺测得的硬度值彼此没有联系，不能直接比较。
维氏硬度优点：不存在布氏硬度试验时要求试验力F 与压头直径D 之间所规定条件的约束，也不存在洛氏硬度试验时不同标尺的硬度值无法统一的弊端；维氏硬度试验时不仅试验力可以任意取，而且压痕测量的精度较高，硬度值较为准确。
缺点是硬度值需要通过测量压痕对角线长度后才能进行计算或查表，因此，工作效率比洛氏硬度法低的多。
第三章 金属在冲击载荷下的力学性能冲击韧性:材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力。
【P57】冲击韧度: :U 形缺口冲击吸收功 KU A 除以冲击试样缺口底部截面积所得之商，称为冲击韧度，αku=Aku/S （J/cm2）, 反应了材料抵抗冲击载荷的能力,用KU a 表示。
P57注释/P67冲击吸收功: 缺口试样冲击弯曲试验中，摆锤冲断试样失去的位能为mgH1-mgH2。
此即为试样变形和断裂所消耗的功，称为冲击吸收功，以K A 表示，单位为J 。
P57/P67低温脆性： 体心立方晶体金属及合金或某些密排六方晶体金属及其合金，特别是工程上常用的中、低强度结构钢（铁素体-珠光体钢），在试验温度低于某一温度k t 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型变为穿晶解理型，断口特征由纤维状变为结晶状，这就是低温脆性。
二、（1） K A ：冲击吸收功。
含义见上面。
冲击吸收功不能真正代表材料的韧脆程度，但由于它们对材料内部组织变化十分敏感，而且冲击弯曲试验方法简便易行，被广泛采用。
A KV (CVN)：V 型缺口试样冲击吸收功.A KU ：U 型缺口冲击吸收功.（2）FATT50：冲击试样断口分为纤维区、放射区（结晶区）与剪切唇三部分，在不同试验温度下，三个区之间的相对面积不同。
温度下降，纤维区面积突然减少，结晶区面积突然增大，材料由韧变脆。
通常取结晶区面积占整个断口面积50%时的温度为k t ，并记为50%FATT ，或FATT50%，t50。
（新书P61，旧书P71） 或:结晶区占整个断口面积50%是的温度定义的韧脆转变温度.四、试说明低温脆性的物理本质及其影响因素低温脆性的物理本质：宏观上对于那些有低温脆性现象的材料，它们的屈服强度会随温度的降低急剧增加，而断裂强度随温度的降低而变化不大。
当温度降低到某一温度时，屈服强度增大到高于断裂强度时，在这个温度以下材料的屈服强度比断裂强度大，因此材料在受力时还未发生屈服便断裂了，材料显示脆性。
从微观机制来看低温脆性与位错在晶体点阵中运动的阻力有关，当温度降低时，位错运动阻力增大，原子热激活能力下降，因此材料屈服强度增加。
影响材料低温脆性的因素有（P63，P73）：1．晶体结构：对称性低的体心立方以及密排六方金属、合金转变温度高，材料脆性断裂趋势明显，塑性差。
2．化学成分：能够使材料硬度，强度提高的杂质或者合金元素都会引起材料塑性和韧性变差，材料脆性提高。
3．显微组织：①晶粒大小，细化晶粒可以同时提高材料的强度和塑韧性。
因为晶界是裂纹扩展的阻力，晶粒细小，晶界总面积增加，晶界处塞积的位错数减少，有利于降低应力集中；同时晶界上杂质浓度减少，避免产生沿晶脆性断裂。
②金相组织：较低强度水平时强度相等而组织不同的钢，冲击吸收功和韧脆转变温度以马氏体高温回火最佳，贝氏体回火组织次之，片状珠光体组织最差。
钢中夹杂物、碳化物等第二相质点对钢的脆性有重要影响，当其尺寸增大时均使材料韧性下降，韧脆转变温度升高。
第四章 金属的断裂韧度1、名词解释低应力脆断：高强度、超高强度钢的机件 ，中低强度钢的大型、重型机件在屈服应力以下发生的断裂。