材料性能学名词解释

名词解释

第一章：

弹性比功：材料在弹性变形过程中吸收变形功的能力。

包申格效应：是指金属材料经预先加载产生少量塑性变形，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的现象。

滞弹性：是材料在加速加载或者卸载后，随时间的延长而产生的附加应变的性能，是应变落后于应力的现象。

粘弹性：是指材料在外力的作用下，弹性和粘性两种变形机理同时存在的力学行为。

内耗：在非理想弹性变形过程中，一部分被材料所吸收的加载变形功。

塑性：材料断裂前产生塑性变形的能力。

韧性：是材料力学性能，是指材料断裂前吸取塑性变形攻和断裂功的能力。

银纹：是高分子材料在变形过程中产生的一种缺陷，由于它密度低，对光线反射高为银色。超塑性：材料在一定条件下呈现非常大的伸长率（约1000%）而不发生缩颈和断裂的现象。脆性断裂：是材料断裂前基本不产生明显的宏观塑性变形，没有明显预兆，而是突然发生的快速断裂过程。

韧性断裂：是指材料断裂前及断裂过程中产生明显宏观塑性变形的断裂过程。

解理断裂：在正应力作用下，由于原子间结合键的破坏引起的沿特定晶面发生的脆性穿晶断裂。

剪切断裂：是材料在切应力作用下沿滑移面滑移分离而造成的断裂。

河流花样：两相互平行但出于不同高度上的解理裂纹，通过次生解理或撕裂的方式相互连接形成台阶，同号台阶相遇变汇合长大，异号台阶相遇则相互抵消。当台阶足够高时，便形成河流花样。

解理台阶：不能高度解理面之间存在的台阶

韧窝：新的微孔在变形带内形核、长大、聚集，当其与已产生的裂纹连接时，裂纹便向前扩展形成纤维区，纤维区所在平面垂直于拉伸应力方向，纤维区的微观断口特征为韧窝。

2 材料的弹性模数主要取决因素：

1）键合方式和原子结构

2）晶体结构

3）化学成分

4）微观组织

5）温度

6）加载方式

3决定金属材料屈服强度的因素

1）晶体结构

2）晶界与亚结构

3）溶质元素

4）第二相

5）温度

6）应变速率与应力状态

4 金属的应变硬化的实际意义

1）在加工方面：利用应变硬化和塑性变形的合理配合，可使金属进行均匀的塑性变形，保证冷变形工艺的顺利实施

2）在材料应用方面：应变硬化可以使金属机件具有一定的抗偶然过载能力，保证机件

的安全使用。

3） 应变硬化也是一种强化金属的重要手段，尤其对不能进行热处理的材料

5静拉伸断口：

1） 按照锻炼前后的宏观塑性变形的程度：脆性断裂和塑性断裂 2） 按照晶体材料断裂时裂纹的扩展途径：穿晶断裂和沿晶断裂 3） 按照微观断裂机理：解理断裂和剪切断裂

4） 按照作用力的性质：正断和切断

韧性断裂：材料断裂前和断裂过程中产生明显的宏观塑性变形的断裂过程。断口往往呈暗灰色、纤维状。

脆性断裂：材料断裂前基本上不产生明显的宏观塑性变形。 断口一般与正应力垂直，宏观上比较齐平光亮，常呈放射状或结晶状

穿晶断裂：可以是韧断，也可以是脆断

沿晶断裂：多数为脆性断裂，断口形貌一般呈结晶状。

剪切断裂：剪切断裂是材料在切应力作用下沿滑移面滑移分离造成的断裂。

纯剪切断裂：断口呈锋利的楔形。大单晶体上用肉眼可以观察到很多直线状的滑移痕迹。多晶体上呈现“蛇形滑动”花样

微孔聚集型断裂：暗灰色，纤维状，断口花样特征是断口上分布大量“韧窝” 解理断裂：在正应力的作用下，由于原子间结合键的破坏引起的沿特定晶面发生的脆性穿晶断裂。断口应该是极平坦的镜面。

准解理断裂：是解理断裂的变种。

符号意义：0.2σ表示没有明显屈服平台卸载以后，材料残余变形为0.2%对应的应力值，

用此表示没有屈服平台材料的屈服强度。

r σ（规定残余伸长应力）是指试样卸除拉伸力后，其标距部分的残余伸长达

到规定原始标距百分比时的应力

t σ（规定总伸长应力）是指标距部分的总伸长达到规定的原始标距百分比时

的应力。

6

证明

n

F K A e =

因为颈缩形成点对于工程应力应变曲线上的最大载荷点所以dF=0

0F nF dF dA de A e

=

+

=

n

n

b b dL dA de L

A

n e

S K e K n

==-

===

()0n

b b b b b

F A S A Kn

A

σ===

()0

n

b

b A K n

A

σ=

0ln b b A e A ??

= ???

n

b

n K e σ??= ???

第二章：

应力状态软性系数：最大切应力与最大正应力的比值。

缺口效应：缺口造成应力应变集中，这是缺口第一效应；缺口改变了缺口前方的应力状态，使平板中材料所受的应力由原来的单向拉伸变为两向或三向拉伸，这是缺口第二效应；在有缺口的条件下，出现了三向应力，试样的屈服应力比单向拉伸要高，缺口使材料得到“强化”，这是缺口第三效应。 缺口敏感度：试验时常用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称为缺口敏感度。

布氏硬度：单位压痕面积承受的平均应力。

洛氏硬度：以测量压痕深度值的大小来表示材料的硬度值。

维氏硬度：采用压头为两相对面夹角为136度的金刚石四棱锥体，根据压痕单位面积所承受的载荷来计算硬度值。

努氏硬度：用一定大小的载荷F 的两相对面夹角不等的金刚石四棱锥体压入试样表面，得到长、短对角线长度比为7.11的棱形压痕。载荷F 除以压痕投影面积之商作为硬度值。

2扭转、弯曲、压缩的特点和应用

扭转的特点及应用：

1） 扭转的应力状态软性系数较拉伸的应力状态软性系数高，故可用来

测定那些在拉伸时呈现脆性的材料的强度和塑性

2） 扭转试验时试样截面的应力分布为表面最大，愈往心部愈小，故此

方法对材料表面硬度化及表面缺陷的反映十分敏感。利用这个特

性，可以对各种表面强化工艺进行研究和对机件的热处理表面质量进行检验

3） 圆柱形试样在扭转试验时，整个试样长度上始终不产生缩颈现象，

塑性变形始终是均匀的，其截面及标距长度也基本上保持原尺寸不

变，故可用来精确评价那些拉伸时出现颈缩的高塑性材料的变形能力和形变抗力。

4） 扭转试验时，正应力与切应力大致相等，所以是测定材料的切断强

度的可靠方法，此外根据断口特征还可以区分材料最终的断裂方式是正断还是切断

弯曲的特点及应用：

1） 弯曲加载时受拉的一侧应力状态基本上与静拉伸时相同，且不存在

如拉伸时的所谓试样偏斜对试验结果的影响。因此弯曲试验常用于

测定那些由于太硬难于加工成拉伸试样的脆性材料的断裂强度，并

能显示出它们的塑性差别

2）弯曲试验时，截面上的应力分布也是表面上应力最大，故可灵敏的

反映材料的表面缺陷，因此，常用来比较和评定材料表面处理层的

质量

3）由弯曲图可以看出弯曲试验不能使这些材料断裂，在这种情况下虽

可以测定非比例弯曲应力，但实际上很少使用。

压缩试验的特点及应用：

1）单向压缩的应力状态软性系数α=2，因此，压缩试验主要用于脆性

材料，以显示其在静拉伸时缩不能反映的材料在韧性状态下的力学

行为。

2）压缩与拉伸受力方向不仅相反，且两种试验所得的载荷变形曲线、

塑性及断裂形态也存在较大的差别，特别是压缩不能使塑性材料断

裂。故塑性材料一般不采用压缩方法检验。

3）多向不等压缩试验的应力状态软性系数α?2，故此方法适用于脆

性更大的材料，它可以反映此类材料的微小塑性差异。此外对于接

触表面处承受多向压缩的机件，也可以采用多向压缩试验，使试验

条件与实验服役条件更接近。

3布氏与维氏硬度试验原理的异同，并比较布氏，洛氏及维氏硬度试验的优缺点和应用范围布氏维氏硬度相同点：都是根据压痕面积缩承受的载荷来计算硬度值

不同点：布氏硬度试验所用的压头是直径为D的淬火钢球或硬质合金球维氏

硬度试验所用的压头是两相对面夹角为136度的金刚石四棱椎体。

布氏硬度的优点：测量数值稳定准确，能较真实地反映材料的平均硬度

缺点：压痕较大，操作慢，不适用批量生产的成品件和薄形件

适用范围：用于原材料与半成品硬度测量，可用于测量铸铁、有色金属、硬度较

低的钢

常用符号：HBW（压头为硬质合金球）HRS（淬火钢球）

10mm淬火钢球在3000kgf载荷的作用下保持30 s测量的硬度值为

280，记为280 HBS 10/3000/30 10到15s时间不标

洛氏硬度的优点：压痕少，操作简单，易直接读出数据，不存在压头变形的问题，测量效率高，可以消除表面微小的不平度对试验结果的影响。

缺点：不同标尺的洛氏硬度值无法相互比较，由于压痕小，所以洛氏硬度对材料组织部不均匀性质很敏感，测试结果比较分散，重复性差，分散度大适用范围:不宜用来测定极薄工作或经各种表面处理后工件的表面层硬度，可以测定各种软硬不同和薄厚不一试样的硬度。

常用符号：HR（常用的有HRA HRB HRC）

维氏硬度的优点：采用了四方椎体压头，当载荷改变时，压入角恒定不变，因此可以任意选择载荷，而不存在布氏硬度那种载荷F与压球直径D之间的关系约束，

此外也不存在洛氏硬度那种不同标尺的硬度无法统一的问题。测量范围

宽，软硬材料都可测，压痕轮廓清晰，对角线长度易于测量，精确度高。

缺点：测量方法较为麻烦，工作效率低，压痕面积小，代表性差，不宜用于成批生产的常规检验

适用范围：适用各种软硬不同，厚薄不一试样的硬度。

常用符号：HV 载荷30kgf作用下持续20s测得的维氏硬度为640为

640 HV30/20

4布氏硬度与维氏硬度测出的硬度值相差不大的原因

都是根据压痕单位面积所承受的载荷来计算硬度值。

5 （此处相当多没准确答案）

（1）渗碳层的硬度分布HV

（2）淬火钢HRC

（3）灰铸铁HRE

（4）硬质合金HRA

（5）钢中的隐晶马氏体和参与奥氏体显微硬度试验

（6）仪表小黄铜齿轮HRB

（7）龙门刨床导轨HV

（8）氮化层显微硬度

（9）火车弹簧HRA

（10）高速钢刀具HRC

（11）退火状态下软钢HRB

第三章：

低温脆性：在试验温度低于某一温度

t时，材料会由韧性状态变为脆性状态，冲击吸收功明

k

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。

韧脆转变温度：转变温度

t称为韧脆转变温度。

k

蓝脆：碳钢和某些合金钢在冲击载荷作用或静载荷作用下，在一定的温度范围内出现脆性。因为在该温度范围内加热钢时，表面氧化色为蓝色，故此现象称为蓝脆

σ的高速载荷时材料并不立即产生屈服，而需要经过一段孕迟屈服：对材料施加某一大于

s

育期才开始塑性变形。

1冲击载荷下金属变形和断裂的特点

1）应变速率对金属材料弹性行为及弹性行为及弹性模量没有影响。

2）普通摆锤冲击试验的绝对变形速度为5~5.5m/s

3）应变速率对塑性变形、断裂及有关的力学性能有显著的影响：

A静载荷作用时：塑性变形比较均匀的分布在各个晶粒中；

B冲击载荷作用时：塑性变形则比较集中于某一局部区域，反映了塑性变形不均

匀。

C这种不均匀限制了塑性变形的发展，导致了屈服强度、抗拉强度的提高

σ和断

低温脆性产生的原因：宏观上低温脆性的产生与其屈服强度

s

裂强度c σ随温度的变化有关。c σ随温度的变化很小，s σ对温度变化十分敏感。微观上，体心立方金属的低温脆性与位错在晶体中的运动阻力i σ对温度变化非常敏感有关，i σ在低温下增加，故该类材料在低温下常处于脆性状态。面心立方金属因位错宽度比较大，i σ对温度变化不敏感，故一般不显示低温脆性。此外体心立方的迟屈服现象明显有助于裂纹的扩展，从而表现为脆性破坏。而具有面心立方结构材料的迟屈服现象不明显，故低温脆性不明显。

3转变温度k t 确定方法：

按能量法定义k t 的方法有如下几种

1） 当低于某一温度材料吸收的冲击能量基本上不随温度而变化，形成一个平台，该能量为低阶能，以低阶能开始上升的温度定义，记为NDT 2） 高于某一温度材料吸收的能量也基本不变，形成一平台，称为高阶能，以高阶能对

应的温度为k t 记为FTP

3） 以低阶能和高阶能的平均值对应的温度定义，记为FTE 4） 以K V A =15磅对应的温度定义，记为15V TT 。

5） 通常取结晶区占整个断口面积50%时的温度记为k t ，记为50%FA TT 4影响材料低温脆性的因素

1）晶体结构影响

体心立方金属及其合金存在低温脆性，面心立方及其合金一般不存在低温脆性。与迟屈服现象有关。 2）化学成分

3）显微组织的影响 1晶粒的大小 2金相组织 4）温度的影响 5）加载速率

6）试样的形状和尺寸 第四章

1名词

低应力脆断：高强度钢，超高强度钢的机件，中，低强度钢的大型机件常常在工作应力并不高，甚至远远低于屈服极限的情况下，发生脆性断裂现象。 2裂纹扩展的基本形式

张开型（I 型） 滑开型（II 型） 撕开型（III 型）

3应力强度因子I K （角标表示I 型裂纹，同理可以得出另外2个）以及断裂韧度IC K

I K 是一个力学参量，表示裂纹体中裂纹尖端的应力应变场强度的大小，它决定于外加

应力、试样尺寸和裂纹类型，而和材料无关；但IC K （平面应变断裂韧度，表示材料在平面

应变的状态下抵抗裂纹失稳扩展的能力）是材料的力学性能指标，它决定于材料的成分、结构等内在因素，而以外加应力及试样尺寸等外在因素无关，如同σ与

s

σ的关系

4计算题

1）半椭圆裂

纹

1.1

I

K

σ

φ

=若σ/

0.2

σ的比值≥0.6~0.7时需要修正

得I

K=（其中

1/2

2

22

2

2

sin cos

a

c

π

φββ

??

=+

?

??

?dβ当a/c=….

时查表得φ

2）

椭圆裂纹

1/4

2

22

2

sin cos

I

a

K

c

ββ

φ

?

=+?

??

根据

I

K与

IC

K比较判断是否发生脆性断裂

疲劳：工件在变动载荷和应变长期作用下，因累积损伤而引起的断裂现象。

疲劳强度：在指定疲劳寿命下，材料能承受的上限循环应力。

磨损：在摩擦作用下物体相对运动时，表面逐渐分离出磨屑从而不断损伤的现象。

蠕变：材料在长时间的恒温、恒载作用下缓慢地产生塑性变形的现象。