材料性能学作业及答案
材料力学性能学作业完整答案
材料力学性能学作业答案某校力学性能试验室装有液压万能材料试验机、扭转试验机和疲劳试验机等设备，今欲测定下列材料的塑性：1）40CrNiMo调质钢试样-拉伸2）20Cr渗碳淬火钢试样-弯曲或扭转3）W18Cr4V钢淬火回火试样-压缩或扭转4）灰铸铁试样-弯曲，扭转或压缩万能材料试验机-弯曲扭转试验机-扭转疲劳试验机-拉伸、压缩今有如下工件需测定硬度，试说明选用何种硬度试验为宜。
1)渗碳层的硬度分布显微2）淬火钢洛或维或布3）灰铸铁布4）硬质合金洛或维5）鉴别钢中的隐晶马氏体与残余奥氏体显微6）仪表小黄铜齿轮显微7）龙门刨床导轨肖氏（便携）8）氮化层显微9）火车圆弹簧布氏10）高速钢刀具布氏检验以下材料的冲击韧性，哪些需要开口，哪些不需要开口？W18Cr4v[NO] Cr12MoV[NO] 3Cr2W8V[YES] 40CrNiMo[YES] 30CrMnSi[YES] 20CrMnSiTi[YES] 铸铁［NO］试说明低温脆性的物理本质及其影响因素？答：物理本质：某些金属材料或合金，在试验温度低于某一温度时，由韧性状态变为脆性状态。
影响材料脆韧转变的因素有：?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，显微组织包含以下几个方面的影响：晶粒大小，细化晶粒可以同时提高材料的强度和塑性，韧性。
细化晶粒提高材料韧性原因为,细化晶粒可以使基体变形更加均匀，晶界增多可以有效的阻止裂纹的扩张，因塑性变形引起的位错的塞积因晶界面积很大也不会很大，可以防止裂纹的产生；金相组织；?4．温度的影响：温度影响晶体中存在的杂质原子的热激活扩散过程，定扎位错原子气团的形成会使得材料塑性变差。
5．加载速度的影响：提高加载速度如同降低材料的温度，使得材料塑性变差，脆化温度升高。
材料性能学答案
1. 下列3组试验中，每组第一个测试方法测试的韧脆转化温度较低的是（ C ）。
A. 拉伸和扭转B. 缺口静弯曲和缺口扭转弯曲C. 光滑试样拉伸和缺口试样拉伸2. 渗氮层应该选择何种硬度方法测试硬度（ A ）A. 显微维氏硬度；B. 洛氏硬度；C. 布氏硬度；D.肖氏硬度3. 下列不属于解理断裂的基本微观特征的是（ A ）A．韧窝 B.解理台阶 C.河流花样 D.舌状花样4. 空间飞行器用的材料，要保证结构的刚度又要求有较轻的重量，一般情况下衡量此种材料弹性性能的指标是（ D ）A．杨氏模数 B.切边模数 C.弹性比功 D.比弹性模数5．K I表示I型裂纹，I型裂纹指的是（ A）A.张开型B.滑开型C. 撕开型D. 混合型6. 韧度是衡量材料韧性大小的力学指标，韧性是指材料断裂前吸收（ A ）的能力。
A.塑性变形功和断裂功B.弹性变形功和断裂功C. 弹性变形功和塑性变形功D.塑性变形功12.顺磁矩来源于（ B ）。
A. 电子受外加磁场产生的抗磁矩B. 原子的固有磁矩C. 原子自旋磁矩；15. 下列因素中对材料弹性模数影响最小的是（ C ）。
A.键合方式和原子结构；B.晶体结构；C. 微观组织2. 下列对于真应力、真应变说法正确的是（ B ）A. 真应力＜工程应力；B. 真应力＞工程应力；C. 真应变＞工程应变；3. 下列因素对弹性模量E影响最大的是（ D ）A．碳钢加入合金元素 B.细化晶粒 C.钢进行淬火处理 D.升高温度5．中、低碳钢光滑试样静拉伸断裂开始于（ A）A.表面B.表层一定深度C. 心部D. 以上都有可能6. 在用压入法时，哪种情况会造成硬度值偏大（ A ）。
A.过于接近试样端面B.过于接近其它测量点C. 淬火钢试样底面氧化皮未清除7. 热膨胀与其他性能关系错误的是（ C ）。
A. 材料热容增大热膨胀系数增大；B.结合能大的材料热膨胀系数小；C.熔点高的材料热膨胀系数高14 .下列说法错误的是（C ）A.金属材料电阻率随温度升高而增大。
材料性能学答案
1.下列3组试验中，每组第一个测试方法测试的韧脆转化温度较低的是（C ）。
A.拉伸和扭转B.缺口静弯曲和缺口扭转弯曲C,光滑试样拉伸和缺口试样拉伸2.渗氮层应该选择何种硬度方法测试硬度（A ）A.显微维氏硬度；B.洛氏硬度；C.布氏硬度；D.肖氏硬度3.下列不属于解理断裂的基本微观特征的是（A ）A.韧窝B.解理台阶C.河流花样D.舌状花样4.空间飞行器用的材料，要保证结构的刚度又要求有较轻的重量，一般情况下衡量此种材料弹性性能的指标是（D ）A.杨氏模数B.切边模数C.弹性比功D.比弹性模数5.Ki表示I型裂纹，I型裂纹指的是（A）A.张开型B.滑开型C.撕开型D.混合型6.韧度是衡量材料韧性大小的力学指标，韧性是指材料断裂前吸收（A ）的能力。
A.塑性变形功和断裂功B.弹性变形功和断裂功C.弹性变形功和塑性变形功D.塑性变形功12.顺磁矩来源于（B ）。
A.电子受外加磁场产生的抗磁矩B.原子的固有磁矩C.原子自旋磁矩；15.下列因素中对材料弹性模数影响最小的是（C ）。
A.键合方式和原子结构；B.晶体结构；C.微观组织2.下列对于真应力、真应变说法正确的是（B ）A.真应力V工程应力；B.真应力〉工程应力；C.真应变 > 工程应变；3.下列因素对弹性模量E影响最大的是（D ）A.碳钢加入合金元素B.细化晶粒C.钢进行淬火处理D.升高温度5.中、低碳钢光滑试样静拉伸断裂开始于（A）A.表面B.表层一定深度C.心部D.以上都有可能6.在用压入法时，哪种情况会造成硬度值偏大（A ）。
A.过于接近试样端面B.过于接近其它测量点C.淬火钢试样底面氧化皮未清除7.热膨胀与其他性能关系错误的是（C ）。
A.材料热容增大热膨胀系数增大；B.结合能大的材料热膨胀系数小；C.熔点高的材料热膨胀系数高14 .下列说法错误的是（C ）A.金属材料电阻率随温度升高而增大。
B.大多数金属熔化为液态时电阻会降低C.冷塑性变形使金属的电阻增大。
【高等教育】材料性能学练习题及参考答案1
《材料性能学》习题1一．选择题（本题包括15小题，每小题只有一个合适选项，每小题2分，共30分）1. 断裂力学主要用来处理（d ）方面的问题。
a) 低塑性材料抗断裂b) 高塑性材料抗断裂c) 含缺口材料抗断裂d) 含缺陷材料抗断裂2. 多晶体金属塑性变形的特点是（c ）。
a) 同时性b) 不协调性c) 非同时性d) 独立性3. 细晶强化是非常好的强化方法，但不适用于（a ）。
a) 高温b) 中温c) 常温d) 低温4. 表征脆性材料的力学性能的参量是（d ）。
a) E, σ0.2b)σb , δc) ν, ψd) E, σb5. 应力状态柔度系数最大的是（a ）。
a) 压b) 拉c) 扭d) 弯6. 与抗拉强度之间存在相互关系的是（a ）。
a) 布氏硬度b) 洛氏硬度c) 显微硬度d) 肖氏硬度7. 下述断口哪一种是延性断口（ d ）。
a) 穿晶断口b) 沿晶断口c) 河流花样d) 韧窝断口8. 通常键强度高的材料，热膨胀系数；结构紧密的晶体，热膨胀系数（d）a)高小b)低小c)高大d)低大9. 疲劳裂纹最易在材料的什么部位产生（ a ）。
a) 表面b) 次表面c) 内部d) 不一定10. 韧性材料在什么样的条件下可能变成脆性材料（b ）。
a) 增大缺口半径b) 增大加载速度c) 升高温度d) 减小晶粒尺寸11.在实用温度范围内，随温度的升高，热导率，对多晶氧化物材料，含有气孔的不密实材料（a ）。
a) 减小增大b) 增大增大c) 减小减小d) 增大减小12. T为试验温度，T m为材料熔点，一般T/T m大于多少就属高温，就要考虑材料的高温力学性能（c ）。
a) 0.2~0.3 b) 0.3~0.4 c) 0.4~0.5 d) 0.5~0.613. 下列不属于电介质的击穿形式有（c ）。
a) 电击穿b) 热击穿c) 磁击穿d) 化学击穿14. 下列不属于铁磁性材料的是（b ）。
a) Fe b) Cu c) Ni d) Co15. 陶瓷坯体的热膨胀系数和釉层的热膨胀系数满足下列哪种关系有利于提高其机械强度（a ）。
《材料性能学》习题答案
（1）Al 为 fcc 结构，单晶体有三阶段：易滑移。线性硬化、抛物线硬化； （2）Mg 为 hcp 结构，只有三个基面滑移系，曲线上只有易滑移阶段； （3）工业纯铁：有明显的屈服现象，随后是应变硬化和颈缩。模量和强度比 Al、Mg 高， 但塑性略差于 Al； （4）T8 钢为高碳钢，无屈服，与工业纯铁相比， b 高，但 % 低； （5）过共晶白口铸铁，非常脆，几乎无宏观塑性，为低应力脆断， b 不高。 2.19 解：
（2）再根据经典强度设计条件来选取[ ]< 0.2 的状态，根据许用应力条件[ ]= 0.2 /1.4， 求出五种状态下的许用应力为： ①785.7；②857.1；③928.6；④1000；⑤1071.4 可见除状态①以外的其他状态，均能满足经典强度设计要求，综合两种设计准则，只 有热处理状态②同时满足。 3.16 解： 根据题意，可将裂纹简化为无限大平板穿透裂纹，则有： K I
P 2000 526.4MPa A (2.2 103 ) 2 4
l l0 258.3 0.256 ； 200
真应变： e ln( ) ln （3）工程应力：
P 2000 407.6MPa A0 (2.5 103 ) 2 4
l 258.3 200 0.292 l0 200
1.16 解： （1）40CrNiMo 调质钢：拉伸试验，该钢为中碳合金结构钢，且为调质处理状态，有一定强 度和塑性的配合，可由单向拉伸试验的 或 来表征塑性； （2）20Cr 渗碳淬火钢：拉伸、扭转、弯曲，该钢本身为低碳合金钢，有较好的塑性。经渗 碳后， 表面为高碳处于外硬内韧状态， 若需要确定整体塑性， 可采用拉伸试验的 或
da
3
a2
材料性能学复习题及答案
材料性能学复习题及答案一、单项选择题1. 材料的弹性模量是指材料在受到外力作用时，应力与应变的比值。
下列哪种材料通常具有较高的弹性模量？A. 橡胶B. 木材C. 钢铁D. 塑料答案：C2. 材料的屈服强度是指材料在受到外力作用时，开始发生永久变形的应力值。
下列哪种情况下材料的屈服强度会降低？A. 提高温度B. 降低温度C. 增加材料的纯度D. 进行热处理答案：A3. 疲劳强度是指材料在反复加载和卸载过程中，能够承受的最大应力而不发生断裂的能力。
下列哪种材料通常具有较好的疲劳强度？A. 纯金属B. 合金C. 复合材料D. 陶瓷材料答案：B二、多项选择题1. 影响材料硬度的因素包括哪些？A. 材料的微观结构B. 材料的化学成分C. 材料的加工工艺D. 材料的表面处理答案：ABCD2. 材料的断裂韧性是指材料在受到外力作用时，抵抗裂纹扩展的能力。
下列哪些因素可以提高材料的断裂韧性？A. 增加材料的韧性B. 减少材料的缺陷C. 提高材料的硬度D. 改善材料的微观结构答案：ABD三、判断题1. 材料的塑性是指材料在受到外力作用时，能够发生永久变形而不断裂的性质。
（对）2. 材料的导热系数越高，其导热性能越好。
（对）3. 材料的抗拉强度和屈服强度是相同的概念。
（错）四、简答题1. 简述材料的疲劳破坏过程。
答：材料的疲劳破坏过程通常包括裂纹的萌生、扩展和最终断裂三个阶段。
在反复加载和卸载的过程中，材料内部的微裂纹逐渐扩展，当裂纹扩展到一定程度时，材料的承载能力下降，最终导致断裂。
2. 描述材料的蠕变现象及其影响因素。
答：材料的蠕变现象是指在恒定应力作用下，材料发生持续的塑性变形。
影响蠕变的因素包括应力水平、温度、材料的微观结构和化学成分等。
高应力、高温和材料内部的缺陷都可能加速蠕变过程。
五、计算题1. 已知某材料的弹性模量为200 GPa，当受到100 MPa的应力时，计算其应变值。
答：根据弹性模量的定义，应变值可以通过应力除以弹性模量来计算。
付华_材料性能学_部分习题答案解析
付华_材料性能学_部分习题答案解析第⼀章材料的弹性变形⼀、填空题：1.⾦属材料的⼒学性能是指在载荷作⽤下其抵抗变形或断裂的能⼒。
2. 低碳钢拉伸试验的过程可以分为弹性变形、塑性变形和断裂三个阶段。
3. 线性⽆定形⾼聚物的三种⼒学状态是玻璃态、⾼弹态、粘流态，它们的基本运动单元相应是链节或侧基、链段、⼤分⼦链，它们相应是塑料、橡胶、流动树脂（胶粘剂的使⽤状态。
⼆、名词解释1.弹性变形：去除外⼒，物体恢复原形状。
弹性变形是可逆的2.弹性模量：拉伸时σ=EεE：弹性模量（杨⽒模数）切变时τ=GγG：切变模量3.虎克定律：在弹性变形阶段，应⼒和应变间的关系为线性关系。
4.弹性⽐功定义：材料在弹性变形过程中吸收变形功的能⼒，⼜称为弹性⽐能或应变⽐能，表⽰材料的弹性好坏。
三、简答：1．⾦属材料、陶瓷、⾼分⼦弹性变形的本质。
答：⾦属和陶瓷材料的弹性变形主要是指其中的原⼦偏离平衡位置所作的微⼩的位移，这部分位移在撤除外⼒后可以恢复为0。
对⾼分⼦材料弹性变形在玻璃态时主要是指键⾓键长的微⼩变化，⽽在⾼弹态则是由于分⼦链的构型发⽣变化，由链段移动引起，这时弹性变形可以很⼤。
2．⾮理想弹性的概念及种类。
答：⾮理想弹性是应⼒、应变不同时响应的弹性变形，是与时间有关的弹性变形。
表现为应⼒应变不同步，应⼒和应变的关系不是单值关系。
种类主要包括滞弹性，粘弹性，伪弹性和包申格效应。
3．什么是⾼分⼦材料强度和模数的时-温等效原理?答：⾼分⼦材料的强度和模数强烈的依赖于温度和加载速率。
加载速率⼀定时，随温度的升⾼，⾼分⼦材料的会从玻璃态到⾼弹态再到粘流态变化，其强度和模数降低；⽽在温度⼀定时，玻璃态的⾼聚物⼜会随着加载速率的降低，加载时间的加长，同样出现从玻璃态到⾼弹态再到粘流态的变化，其强度和模数降低。
时间和温度对材料的强度和模数起着相同作⽤称为时=温等效原理。
四、计算题：⽓孔率对陶瓷弹性模量的影响⽤下式表⽰：E=E0(1—1.9P+0.9P2) E0为⽆⽓孔时的弹性模量；P为⽓孔率，适⽤于P≤50 %。
《材料性能学》第四章作业参考答案
2 a
4F 100 106 3.14 (12.5 103 ) 2 =100(MPa) F ＝12265.6（N） 4 d2
从以上计算看出，在分析或者绘制 S-N 曲线时，务必清楚地指出 S 所代表的物理意义。 6. 证明：由题意知疲劳裂纹扩展速率满足 Paris 公式，即
min =75/125=0.6 max
2. 根据题意，本题 S-N 曲线中 S 代表应力幅（即 2a)，
（1）图中，表示寿命超出对应周次。 （2）从图中读出设计寿命 1E5 次，则对应的最大应力幅为 350MPa。 4. 给出了 S-N 曲线， 拉压对称循环， 应力比 r=-1, 疲劳平均应力为m=0. 但在做相关计算时， 必须指明 S 所代表的具体意义：最大应力幅？还是最大应力？ （I）图中 S 是最大应力max，曲线代表的是max－N: (1) 从图中读出 1045 钢的疲劳极限（最大应力）为 330MPa 则应力幅(2a)＝2max＝660MPa= 直径 d=6.52(mm) 考虑安全系数为 2，则允许的最小直径为 6.52 2 ＝9.22（mm）
max
4 Fmax 100 106 3.14 (12.5 103 ) 2 =100(MPa) F ＝12265.6（N） max 4 d2
对称拉压循环，因此循环载荷幅度 F Fmax Fmin 2 Fmax ＝24531（N） (II) 图中 S 是最大应力幅 2a，即曲线代表的是 2a－N (1) 则应力幅(2a)=330MPa= 直径 d=9.22(mm) 考虑安全系数为 2，则允许的最小直径为 9.22 2 ＝13.04（mm） (2) F Fmax Fmin 2 Fmax =15000(N), 2 a
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本学期材料性能学作业及答案第一次作业P36-37第一章1名词解释4、决定金属屈服强度的因素有哪些？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。
10、将某材料制成长50mm，直径5mm的圆柱形拉伸试样，当进行拉伸试验时塑性变形阶段的外力F与长度增量ΔL的关系为：F/N 6000 8000 10000 12000 14000ΔL 1 2.5 4.5 7.5 11.5求该材料的硬化系数K及应变硬化指数n。
解：已知：L0=50mm，r=2.5mm，F与ΔL如上表所示，由公式（工程应力）σ=F/A0,（工程应变）ε=ΔL/L0,A0=πr2,可计算得：A0=19.6350mm2σ1= 305.5768，ε1=0.0200，σ2=407.4357 ，ε2=0.0500，σ3= 509.2946，ε3=0.0900，σ4= 611.1536，ε4=0.1500，σ5= 713.0125，ε5=0.2300，又由公式（真应变）e=ln(L/L0)=ln(1+ε)，（真应力）S=σ（1+ε），计算得：e1=0.0199，S1=311.6883，e2=0.0489，S2=427.8075，e3=0.0864，S3=555.1311，e4=0.1402，S4=702.8266，e5=0.2076，S5=877.0053，又由公式S=Ke n，即lgS=lgK+nlge，可计算出K=1.2379×103，n=0.3521。
11、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。
韧性断裂：是断裂前产生明显宏观塑性变形的断裂特征：断裂面一般平行于最大切应力与主应力成45度角。
断口成纤维状（塑变中微裂纹扩展和连接），灰暗色（反光能力弱）。
断口三要素：纤维区、放射区、剪切唇这三个区域的比例关系与材料韧断性能有关。
脆性断裂：断裂前基本不发生塑性变形的，突发的断裂。
特征：断裂面与正应力垂直，断口平齐而光滑，呈放射状或结晶状。
注意：脆性断裂也产生微量塑性变形。
断面收缩率小于5％为脆性断裂，大于5％为韧性断裂。
14、通常纯铁的r s=2J/m2，E=2×105MPa，a0=2.5×10-10m，试求其理论断裂强度σm。
解：由公式σm=（Er s/a0）1/2，可得σm=4.0×104MPa。
15、若一薄板内有一条长3mm的裂纹，且a0=3×10-8mm，试求脆性断裂时断裂应力σc（设σm=E/10=2×105MPa）。
解：由公式σm/σc=(a/a0)1/2，a为σc对应的裂纹半长度，即a=1.5mm，σc=28.2845MPa17、断裂强度σc与抗拉强度σb有何区别？答：σc是材料裂纹产生失稳扩展的断裂强度，在应力应变曲线上为断裂时的强度值。
σb是韧性金属试样拉断过程中最大力所对应的应力。
第二次作业（P54）第二章1.解释下列名词2.说明下列力学性能指标的意义3.简述缺口三效应（1）造成应力集中（2）改变了缺口前方的应力状态，使平板中的材料所受应力由原来的单向拉伸变为两向或三向拉伸（3）缺口使塑性材料得到强化9.说明下列工件选用何种硬度试验法解：（1）渗碳层的硬度分布：HK或HV（2）淬火钢：HRC（3）灰铸铁：HB（4）硬质合金：HRA（5）鉴别钢中的隐晶马氏体与残余奥氏体：HV或HK（8）氮化层：HV（10）高速钢刀具：HRC10. 在294.3N（30kgf）载荷下测定某钢材的维氏硬度。
测得压痕对角线长度为0.454mm，试计算该钢材的维氏硬度值，并推算这种钢的抗拉强度值σb（抗拉强度不需要算）。
解：HV=1854.4F/d2，式中F以gf为单位，d以um为单位。
HV=269.9063第三章1解释下列名词2说明下列力学性能指标的意义5下列3组试验方法中，请举出每一组中哪种试验方法测得t K的较高？为什么？（1）拉伸和扭转；（2）缺口静弯曲和缺口扭转弯曲；（3）光滑试样拉伸和缺口试样拉伸。
答：材料的脆性越大，t K越高；同一种材料的脆性则随试验条件而定；（1）拉伸测出的t K比扭转测出的t K高，因为扭转条件下，材料容易产生塑性变形，材料的脆性小。
（2）缺口冲击弯曲测出的t K比缺口静弯曲测出的t K高，因为冲击试验时，加荷速度增加使变形速度增加，结果使塑性变形受到抑制，从而使材料的脆性增加。
（3）缺口试样拉伸测出的t K比光滑试样拉伸测出的t K高，因为缺口使材料的脆性增加。
第三次作业（P84）第四章1.名词解释2.说明下列符号的名称和含义3.说明K I和K IC的异同。
（答案：P68页第四自然段）11.有一构件加工时，出现表面半椭圆裂纹，若a=1mm，a/c=0.3，在σ=1000MPa的应力下工作，对下列材料应选哪一种？（P80页例1类似）解：（1）σ/σ0.2=1000/1100= 0.9091>=0.6~0.7，所以必须考虑塑性区的修正问题。
采用下列公式计算K I：其中由第二类椭圆积分：当a/c=0.3时，查表得Ф2=1.19。
将有关数据代入上式，得：K I1=61.2(MPa·m1/2)<K IC1=110(MPa·m1/2)由此可见，K I1<K IC1，说明使用材料1不会发生脆性断裂，可以选用。
由此类推：（2）K I2=60.4(MPa·m1/2)<K IC2=95(MPa·m1/2)由此可见，K I<K IC，说明使用材料2不会发生脆性断裂，可以选用。
（2）K I3=57.9(MPa·m1/2)<K IC3=75(MPa·m1/2)由此可见，K I<K IC，说明使用材料3不会发生脆性断裂，可以选用。
（2）K I4=59.3(MPa·m1/2)≈K IC4=60(MPa·m1/2)由此可见，K I4≈K IC4，说明使用材料4可能会发生脆性断裂，不可以选用。
（2）K I5=58.9(MPa·m1/2)>K IC5=55(MPa·m1/2)由此可见，K I5>K IC5，说明使用材料5会发生脆性断裂，不可以选用。
第四次作业（P108）第五章1.名词解释2.解释下列性能指标的意义4.试述疲劳宏观断口和微观断口的特征及其形成过程或模型。
（P88页）答：（一）疲劳宏观断口（1）具有三个明显特征区：1）疲劳源区：一般较平整和光滑，源区越多，反映外加应力越高，应力集中位置越多或应力集中系数越大，多源断口的源区存在台阶，比较粗糙；2）疲劳裂纹扩展区：常形成海滩花样或贝壳花样，出现疲劳弧线，疲劳源位于疲劳弧线凹的一方；3）瞬断区：视材料塑性显示韧性断裂斜断口或脆性断裂平断口。
（2）形成过程：1）疲劳裂纹萌生疲劳裂纹由不均匀滑移和显微开裂引起，主要方式有：表面滑移带开裂；第二相、夹杂物与基体界面或夹杂物本身开裂；晶界或亚晶界处开裂。
循环载荷作用下，形成驻留滑移带，随着滑移带在表面加宽的过程出现挤出脊和侵入沟，引起应力集中。
2）疲劳裂纹扩展疲劳裂纹萌生后便开始扩展，分为两个阶段，即扩展一阶段是沿着最大切应力方向向内扩展，扩展二阶段是沿垂直拉应力方向向前扩展形成主裂纹，直至最后形成剪切唇。
3）断裂（二）疲劳微观断口（1）特征：1）疲劳辉纹（或疲劳条带）：是略呈弯曲并相互平行的沟槽状花样，与裂纹扩展方向相垂直，是裂纹扩展时留下的微观痕迹。
每一条辉纹表示该循环下疲劳裂纹扩展前沿在前进过程中瞬时微观位置，辉纹的数目与载荷循环次数相等。
断裂三阶段的疲劳辉纹略有差异，从疲劳源区到终断区依次是弱波浪条纹、细条纹和深条纹。
2）轮胎压痕（2）形成过程：L-S模型，即刚开始时，裂纹处于闭合状态，随着拉应力的增加到最大值时，裂纹张开至最大，裂尖钝化，向前扩展一段距离；当转入压应力半周期时，滑移沿相反方向进行，原裂纹和新扩展的裂纹表面被压合，裂纹尖端被弯折成一对耳状切口；最大压应力时，裂纹表面完全被压合，裂尖变成一对尖角，向前再扩展一段距离，并在断口上留下一条疲劳条带。
可见在循环应力的作用下，裂纹尖端的钝锐交替变化，反复进行，使新的条带不断形成，疲劳裂纹也就不断向前扩展。
F-R模型，即裂纹扩展是断续的，通过主裂纹前方萌生新裂纹核，长大并与主裂纹连接起来实现。
5.疲劳失效过程可分为哪几个阶段？简述各阶段的机制及提高材料疲劳抗力的主要方法。
答：（1）疲劳失效过程可分为两个阶段，即裂纹萌生、裂纹扩展以及断裂。
（2）裂纹萌生的机理：疲劳裂纹由不均匀滑移和显微开裂引起，主要方式有：表面滑移带开裂；第二相、夹杂物与基体界面或夹杂物本身开裂；晶界或亚晶界处开裂。
循环载荷作用下，形成驻留滑移带，随着滑移带在表面加宽的过程出现挤出脊和侵入沟，引起应力集中。
裂纹扩展的机理：分为两个阶段，即扩展一阶段是沿着最大切应力方向向内扩展，扩展二阶段是沿垂直拉应力方向向前扩展形成主裂纹，直至最后形成剪切唇。
（3）提高疲劳抗力的主要方法：①将材料进行次载锻炼和间歇效应，降低温度，减少腐蚀，可提高材料的疲劳强度，延长疲劳寿命；②表面应仔细加工，尽量减少刀痕、擦伤或大的缺陷，以及尽量降低尺寸效应；③提高机件表面塑性抗力（强度和硬度），降低表面的有效拉应力，如采用表面喷丸及滚压、表面热处理和化学热处理、符合强化等措施，可抑制材料表面疲劳裂纹的萌生和扩展有效的提高疲劳强度。
④进行固溶强化、细晶强化、弥散强化处理，减少非金属夹杂物及冶金缺陷，提高组织均匀性，可提高材料形变抗力和疲劳强度。
8.试述应力集中和应力比对疲劳寿命和疲劳强度的影响规律。
答：应力集中处是机件最薄弱的地方，易形成裂纹，是疲劳源的萌生处。
应力集中越大，材料疲劳强度越低，疲劳寿命也就越短；反之，应力集中越小，材料疲劳强度越高，疲劳寿命也就越长。
应力比r=σmin/σmax。
疲劳强度随应力比的增加而增加，疲劳寿命也之增长。
第五次作业（P122）第六章1 名词解释2磨损有哪几种类型？举例说明它们产生的条件、磨损过程及表面损伤形貌。
答：磨损可分为4类：粘着磨损、磨料磨损、腐蚀磨损及麻点疲劳磨损（接触疲劳）。
（1）粘着磨损1）产生条件：摩擦副相对滑动速度小，接触面氧化薄膜脆弱，润滑条件差，以及接触应力大的滑动摩擦条件下。
2）磨损过程：（P111页最后一个自然段）3）表面损伤形貌：机件表面有大小不等的结疤。