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弹性比功.doc 弹性比功:又称弹性比能，是金属材料吸收变形功的能力。 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。 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。 包申格效应:1.金属材料经过预先加载产生少量塑性变形 2.卸载后再同向加载，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。 塑性:是指金属材料断裂前发生塑性变形的能力。 韧性:是指金属材料断裂前，吸收塑性变形功和断裂功的能力。或是指材料抵抗裂纹扩展的能力。 脆性:材料在外力作用下仅产生很小变形就发生断裂破坏的性质。 穿晶断裂:是指裂纹穿过晶体内部的断裂。 沿晶断裂:是裂纹沿着晶界扩展的断裂。 韧脆转变:金属材料的韧性和脆性是金属材料在不同条件下表现的力学状态。两者可以相互转化。如果裂纹扩展时，其前沿地区能产生显著塑性变形或某种 缺口敏感度: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 布氏硬度的测试方法:用一定直径D的硬质合金为压头，施加一定试验力F，将其压入试样表面。经过规定时间后卸除试验力，试样表面将残留压痕，测量压痕平均直径d。求得压痕球形面积A，布氏硬度值HBW就是试验力F除以压痕球形表面积A所得的商。 洛氏硬度测试方法:用金刚石圆锥体为压头，为保证压头与试样表面接触良好。试验时，先加初始试验力F0。在试样表面得到一压痕，深度为h。此时测量压痕深度的指针在表盘上指零。然后加上主试验力F1，压头压入深度h1.表盘上指针以逆时针方向转动到相应刻度。试样在F1作用下产生的总变形h1中包括弹性变形和塑性变形。当F1卸除后，总变形中的弹性变形恢复，压头回升一段距离h1-h。这样残留的塑性变形深度h就是压痕深度。而指针顺时针方向转动停止时所指的数值就是洛氏硬度值。 维湿硬度测试方法:以两相对面间夹角,,,,,度的金刚石四棱锥体为头。在试验力,作用下在试样表面压出一个四方锥形压痕。经过一定时间后卸除试验力，测量压痕对角线平均长度 布氏硬度:优点:硬度值能反应金属在较大范围内各组成相的平均性能。实验数据稳定、重复性强。缺点:对不同材料需要更换不同直径的压头和实验力。压痕测量麻烦，不便于自动化检测。压痕较大时不宜在成品表面试验。 洛氏硬度:优点:操作简单快速。硬度值可以直接读出、压痕小可以在工件表面进行试验。采用不同标尺可以测定各种软硬程度不同和厚薄不一的试样。缺点:压痕小，代表性差、重复性差，分散度大。用不同标尺测得的硬度不能直接比较。 维湿硬度:优点:不存在布氏硬度试验时要求实验力与压头直径之间所规定条件的约束。也不存在洛氏硬度实验时不同标尺的硬度值无法直接比较的弊端。维湿硬度实验力可以任意选取，压痕测量精度高，硬度值精确。缺点:硬度值需要通过测量压痕对角线长度后才能进行计算和查表，工作效率低。 冲击韧度:是指材料在冲击载荷作用下，吸收塑性变形功和断裂功的能力。 冲击吸收功:将试样水平放置在试验机支座上，缺口方向与冲击方向相反。将一定质量,的摆锤举起到一定高度,,，使摆锤获得一定位能,,,,。释放摆锤，冲断试样，摆锤的剩 余能量为,,,,,,,,,.这就是试样变形和断裂所消耗的功。称作冲击吸收功用,,表示，单位是,。 低温脆性:体心立方晶体金属及其合金或者是某些密排六方晶体金属及其合金。在试验温度低于某一温度值时，会由韧性状态转变为脆性状态。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。端口特征由纤维状转为结晶状。这就是低温脆性。 韧脆转变温度:材料由韧性状态转变为脆性状态的温度。 ,,:冲击吸收功。,,,:是指,型缺口试样的冲击吸收功。,,,:,型缺口冲击试样的冲击吸收功。 ,,,,:结晶区面积占整个断口面积,,,时，所对应的韧脆转变温度。 ,,,:以低阶能开始上升的温度定义的韧脆转变温度。也称作无塑性或零塑性转变温度。 疲劳源:是疲劳萌生的策源地，在断口上，疲劳源一般在零件表面上。经常和裂纹，刀痕，腐蚀坑等缺陷相连。因为:1.这里应力集中容易发生疲劳裂纹。2.材料内部存在严重冶金缺陷或者内裂纹时，因为局部强度降低，也会在零件内部发生疲劳裂纹。 过载损伤:金属在高于疲劳极限应力下，运转一定周次后疲劳极限或者疲劳寿命减小的现象。 过载损伤界:金属材料抵抗疲劳过载损伤的能力。 da/dn:是疲劳列为扩展速率。 是疲劳裂纹扩展门槛值。 应力腐蚀:金属在拉应力和特定的化学物质共同作用下，经过一段时间后所产生的地应力脆断的现象。叫做应力腐蚀断裂SCC。 氢蚀:由于氢与金属中的第二相作用生成高压气体，使得基体金属晶界结合力减弱而导致金属催化的现象。 白点:钢中过饱和的氢未能扩散逸出，便聚集在某些缺陷处形成氢分子。此时氢的体积急剧膨胀，内压力很大以致金属局部断裂形成微裂纹。这种微裂纹的断面呈圆形或者是椭圆形，颜色为银白色，所以称作白点。 氢化物致脆:由于IVB或VB族金属如:钛、镍、钒、锆、铌及其合金与氢有较大的亲和力。极易生成脆性氢化物，使得金属催化的现象。 氢致延滞断裂:高强度钢或X+B钛合金中。处于固溶状态的氢在低于屈服强度的应力作用下经过一段孕育后。在金属内部形成裂纹，并逐步扩展，最后突然发生脆性断裂。这种由于氢延滞断裂现象称为氢致延滞断裂。 Kiscc:应力腐蚀临界应力场强度因子。 磨损:两零件表面相接触，并作相对运动时，表面逐渐有微小的颗粒分离出来形成磨屑，使得表面材料逐渐流失，造成表面损伤的现象。 接触疲劳:是零件两相接触面做滚动或者是滚动加滑动摩擦时，在交变接触压应力长期作用下，材料表面因疲劳而损伤。导致局部区域产生小片状或小块状金属剥落而使材料流失的现象，又称作疲劳磨损。 等强温度:晶粒与晶界两者强度相等的温度。 蠕变:是金属在长时间恒温和恒载荷作用下，缓慢产生塑性变形的现象。 扩散蠕变:在较高温度下，金属一端有拉应力作用时。在多晶体内产生不均匀的应力场。对于承受拉应力的晶界，空位浓度增加。对于产生压应力的晶界，空位浓度减小。因而，在晶体内部，空位将从受拉晶界向受压晶界迁移。院子则朝相反方向移动，致使晶体产生逐渐伸长的蠕变。这种现象就是扩散蠕变。 疲劳:1.疲劳时低应力循环、延时断裂。2.疲劳时脆性断裂。3.疲劳对缺陷十分敏感。4.疲劳有明显的疲劳源、疲劳敏感区。 疲劳宏观端口特征及其形成过程: 1.疲劳源:在零件表面上常和缺口裂纹等缺陷相连或者在内部冶金缺陷处。断口光亮，面积大。多个疲劳源时，源区光亮度越大，相邻疲劳区越大，贝纹线越多越密，疲劳源越容易产生。 2.疲劳区:是疲劳裂纹亚稳扩展所形成的断口区域。断口光滑并分布有贝纹线或者海滩花 3.瞬断区:是裂纹最厚失稳快速扩展所形成的断口区域。脆性端口呈结晶状，韧性断口呈放射状。 疲劳的分类: 1. 按应力状态分:弯曲疲劳、扭转疲劳、拉压疲劳、高温疲劳和复合疲劳。 2. 按环境接触情况分:大气疲劳、腐蚀疲劳、高温疲劳、热疲劳、接触疲劳。 3. 按寿命和应力高低分:高周疲劳，低周疲劳。 高周疲劳和低周疲劳的不同点:高周疲劳的断裂寿命长，Nf》一万周次，断裂应力水平较低，也称作低应力疲劳。低周疲劳的断裂寿命短，Nf=100到一万周次，断裂应力水平高，往往有塑性应变发生，也称作高应力疲劳。 接触疲劳破坏的机理: 1. 麻点剥落:在滚动接触过程中，由于表面最大综合切应力反复作用。在表面局部区域， 产生塑性变形。损伤逐步积累形成裂纹，然后润滑油挤入裂纹使裂纹扩展产生二次裂纹。 二次裂纹也受到高压油的作用不断向表面扩展。就剥落下一小块金属形成一凹坑。 2. 浅层剥落:产生于距表面0.5b处，该处切应力最大。塑性变形最强烈形成裂纹。裂纹扩 展到表面。另一端形成悬臂梁，因反复弯曲形成弯断，从而形成浅层剥落。 3. 深层剥落:常在表面硬化零件的过渡区内产生，沿过渡区扩展，再垂直于表面扩展形成 深层剥落。 弹性模量决定的因素，为什么说它是一个对组织不敏感的力学性能指标, 弹性模量决定于:金属原子本性和晶格类型。因为合金化、热处理、冷塑性变形对弹性模量影响比较小。所以它是一个对组织不敏感的力学性能指标。温度、加载速率等外在因素对其影响也不大。 韧性断裂和脆性断裂的区别: 韧性断裂:金属断裂前产生明显宏观塑性变形的断裂。它有一个缓慢的撕裂过程。在裂纹扩展中不断消耗能量。断口特征由纤维区、放射区和剪切唇组成。 脆性断裂:是突然发生的断裂，断裂前基本不发生塑性变形。没有明显征兆。因而危害性大，断口特征:平齐光亮，呈放射状或结晶状。 解理断裂、微观聚集断裂在微观结构上的特点: 解理断裂:是沿特定界面发生脆性穿晶断裂。基本围观特征是:解理台阶、河流花样、舌状花样。 围观聚集断裂:是金属材料在断裂前塑性变形进行到一定程度时产生微孔。然后长大、聚合直到断裂。基本特征是:韧窝。 冲击载荷下金属变形和断裂的特点: 冲击载荷下金属主要发生塑性变形。它比较集中在某些局部区域。这反映了塑性变形是极不均匀的。这种不均匀的清苦限制了徐行变形的发展导致屈服强度、抗拉强度提高。且屈服强度的提高比抗拉强度的提高大。 在一定加载和温度下，材料产生正断，则断裂应力变化不大，塑性随应变速率增加而减小。如果材料产生切断，则断裂应力随应变速率的提高，塑性可能不变也可能提高。 试表述应力场强度因子的意义及典型裂纹Ki的表达式: Ki的大小直接影响应力场的大小:Ki越大，则应力场各应力分量越大。 金属产生应力腐蚀的条件:应力、化学物质、金属材料、 金属产生应力腐蚀的机理:钝化膜的生成、应力作用、钝化膜破裂、形成微电池、阳极溶解、表面形成腐蚀坑、应力集中、裂纹扩展。 裂纹扩展的三种基本形式:张开型、滑开型、撕开型。 裂纹扩展的特点:1.尖端附近总是处于弹性状态。2.应力、应变呈线性关系。 循环应力波形:正弦波、矩形波、三角形波 变动载荷:载荷大小甚至方向都随时间变化的载荷。 变动应力:变动载荷在单位面积上的平均值。 疲劳:金属零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。 疲劳断裂应力判据:对称应力循环: 非对称应力循环: 氢在金属中的存在形式:1.以间隙原子固溶于金属中。2.以氢分子状态存在。3.形成氢化物。4.与第二相作用生成气体产物。 氢蚀断裂的宏观断口形貌呈:1.氧化色。2.颗粒状。3.微观断口上晶界明显加宽呈沿晶断裂。 氢致延滞断裂的特点:1.只在一定温度范围内出现。2.应变速率提高、材料对氢的敏感性降低。3.降低金属断后延伸率。4.高强度下有可逆性。 防止氢脆的措施:1.环境因素。2.力学因素。3.材料因素. 磨损类型:1.粘着磨损。2.磨粒磨损。3.冲蚀磨损。4.疲劳磨损。5腐蚀磨损。 磨损过程三国阶段:1.饱和阶段。2.稳定磨损阶段。3.剧烈磨损阶段。 相对耐磨性:C=试样的磨损量除以被测试样的磨损量。 退货低碳钢在拉伸力作用下的变形过程可分为:1.弹性变形。2.不均匀屈服塑性变形。3.均匀塑性变形。4.不均匀集中塑性变形和断裂，几个阶段。 工程上弹性模量被称为材料的刚度，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。 单晶体金属的弹性模量在不同晶体学方向上是不一样的。表现出弹性各向异性。多晶体金属的弹性模量为各晶粒弹性模量的平均值，呈现为各项同性。 塑性变形的主要方式是:滑移和孪生。 塑性变形的特点:1.各晶粒变形的不同时性和不均匀性。2.各晶粒变形的相互协调性。 影响屈服强度的内在因素:1.金属本性及晶格类型。2.晶粒大小与亚结构。3.溶质元素。4.第二相。 影响屈服强度的外在因素:1.温度。2.应变速率。3.应力状态。 磨损、腐蚀和断裂时零件三种主要失效形式，其中以断裂的危害性最大。 断裂依据其特征可分为:1.韧性断裂和脆性断裂。2.穿晶断裂和沿晶断裂。3.绕剪切断裂和微孔聚集型断裂、解理断裂。 韧性断裂断口呈:纤维状、灰暗色。 断口特征三要素:纤维区、放射区、剪切唇。 脆性断裂的断裂面一般与正应力垂直，断口平齐光亮，常呈放射状或结晶状。