材料性能男老師題目

1、第一章！3.金屬的彈性模量取決于什么因素？為什么它是一個(gè)對組織不敏感的力學(xué)性能指標(biāo)？ 由于彈性變形是原子間距在外力作用下可逆變化的結(jié)果，應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系實(shí)際上是原子間作用力與原子間距的關(guān)系。所以彈性模量與原子間作用力有關(guān)。與原子間距也有一定關(guān)系，原子間作用力取決于金屬原子本性和晶格類型。合金化，熱處理（顯微組織），冷塑性變形對彈性模量的影響較小，所以，金屬材料的彈性模量是一個(gè)對組織不敏感的力學(xué)性能指標(biāo)。4.今有45,40Cr，35CrMo鋼和灰鑄鐵幾種材料，選擇哪個(gè)作機(jī)床床身？為什么？ 機(jī)床床身的要求：成本低防震，性能不需要太好，鑄造性能要好。由于灰鑄鐵的鑄造性能比鋼好，且灰鑄鐵的鑄造成本更低，

2、所以選擇灰鑄鐵。5.試述多晶體金屬產(chǎn)生明顯屈服的條件，并解釋bcc金屬及其合金與fcc金屬及其合金屈服行為不同的原因。 根據(jù)公式 可知，欲提高 （位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)平均速率），就需要提高應(yīng)力，這就是我們在試驗(yàn)中看到的上屈服點(diǎn)。一旦塑性變形產(chǎn)生，位錯(cuò)大量增殖， （可動(dòng)位錯(cuò)密度）增加，則位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)速率必然下降，相應(yīng)的應(yīng)力也就突然降低，從而產(chǎn)生了屈服現(xiàn)象。m值越低，則為使位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)速率變化所需的應(yīng)力變化越大，屈服現(xiàn)象就越明顯；反之，屈服現(xiàn)象就越不明顯。Bcc金屬的m值較低，小于20，故有明顯屈服現(xiàn)象；而fcc金屬m值為100-200，故屈服不明顯。6.試述退火低碳鋼，中碳鋼和高碳鋼的屈服現(xiàn)象在拉伸力-伸長曲線圖上

3、的區(qū)別？為什么？ 低碳鋼有屈服平臺(tái)，中碳鋼和高碳鋼沒有屈服平臺(tái)。（我沒找到為什么。）7.決定金屬屈服強(qiáng)度的因素有哪些？ a.金屬本性及晶格類 b.晶粒大小和亞結(jié)構(gòu) c.溶質(zhì)元素d.第二相 e.溫度，應(yīng)變速率和應(yīng)力狀態(tài)。提高屈服強(qiáng)度的因素 a.細(xì)晶強(qiáng)化 b.固溶強(qiáng)化 c.彌散強(qiáng)化 d.沉淀強(qiáng)化（析出強(qiáng)化）e.加工硬化 f.相變（馬氏體強(qiáng)化） g.降溫處理。25. 根據(jù) 公式，討論下述因素對金屬材料韌脆轉(zhuǎn)變的影響。 （ 1）材料成分，s具有 （ 2）雜質(zhì)：溫度：i-bcc金屬具有低溫脆斷現(xiàn)象，因?yàn)閕隨著溫度的減低而急劇增加，同時(shí)在低溫下，塑性變形一孿生為主，也易于產(chǎn)生裂紋。故低溫脆性大。（4）晶粒

4、大?。篸值小位錯(cuò)塞積的數(shù)目少，而且晶界多。故裂紋不易產(chǎn)生，也不易擴(kuò)展。所以細(xì)晶組織有抗脆斷性能。（5）應(yīng)力狀態(tài)：減小切應(yīng)力與正應(yīng)力比值的應(yīng)力狀態(tài)都將增加金屬的脆性（6）加載速度：7.布氏硬度試驗(yàn)的基本原理在直徑D的鋼珠（淬火鋼或硬質(zhì)合金球）上，加一定負(fù)荷F根據(jù)金屬表面壓痕的陷凹面積計(jì)算出應(yīng)力值，以此值作為硬度值大小的計(jì)量指標(biāo)。優(yōu)點(diǎn)：代表性全面，因?yàn)槠鋲汉勖娣e較大，能反映金屬表面較大體積范圍內(nèi)各組成相綜合平均的性能數(shù)據(jù)，故特1不存在布氏那種負(fù)荷FD的規(guī)定條件的約束，以及壓頭變形問題；2也不存在洛氏那種硬度值無法統(tǒng)一的問題；3(或薄層)的硬度，壓痕測量的精確度高，硬度值較為精確。4負(fù)荷大小可任意選

5、擇。（維氏顯微硬度）缺點(diǎn)：硬度值需通過測量對角線后才能計(jì)算(或查表)出來，因此生產(chǎn)效率沒有洛氏硬度高。8.今有如下零件和材料需要測定硬度，試說明選擇何種硬度實(shí)驗(yàn)方法為宜。（1）滲碳層的硬度分布；（2）淬火鋼；（3）灰鑄鐵；（4）鑒別鋼中的隱晶馬氏體和殘余奧氏體；（5）儀表小黃銅齒輪；（6）龍門刨床導(dǎo)軌；（7）滲氮層；（8）高速鋼刀具；（9）退火態(tài)低碳鋼；（10）硬質(zhì)合金。 tk 試述低應(yīng)力脆斷的原因及防止方法。答：在低于屈服應(yīng)力的情況發(fā)生斷裂。預(yù)防措施：將斷裂判據(jù)用于機(jī)件的設(shè)計(jì)上，在給定裂紋尺寸的情況下，確定機(jī)件允許的最大工作應(yīng)力，或者當(dāng)機(jī)件的工作應(yīng)力確定后，根據(jù)斷裂判據(jù)確定機(jī)件不發(fā)生脆性斷裂

6、時(shí)所允許的最大裂紋尺寸。6. 試述K判據(jù)的意義及用途。K判據(jù)解決了經(jīng)典的強(qiáng)度理論不能解決存在宏觀裂紋為什么會(huì)產(chǎn)生低應(yīng)力脆斷的原因。K判據(jù)將材料斷裂韌度同機(jī)件的工作應(yīng)力及裂紋尺寸的關(guān)系定量地聯(lián)系起來，可直接用于設(shè)計(jì)計(jì)算，估算裂紋體的最大承載能力、允許的裂紋最大尺寸，以及用于正確選擇機(jī)件材料、優(yōu)化工藝等。P71/P83第五章3.試述金屬疲勞斷裂的特點(diǎn)p96/p109（1）疲勞是低應(yīng)力循環(huán)延時(shí)斷裂，機(jī)具有壽命的斷裂（2）疲勞是脆性斷裂（3）疲勞對缺陷（缺口，裂紋及組織缺陷）十分敏感7.P111 112試述疲勞裂紋的形成機(jī)理及組織疲勞裂紋萌生的一般方法。A滑移帶開裂產(chǎn)生裂紋金屬在循環(huán)應(yīng)力長期作用下，即

7、使其應(yīng)力低于屈服應(yīng)力，也會(huì)發(fā)生循環(huán)滑移并形成循環(huán)滑移帶。隨著加載循環(huán)次數(shù)的增加，循環(huán)滑移帶會(huì)不斷地加寬，當(dāng)加寬到一定程度時(shí)，由于位錯(cuò)的塞積和交割作用，便在滑移帶處形成微裂紋。阻止裂紋萌生方法：提高材料的滑移抗力（如固溶強(qiáng)化，細(xì)晶強(qiáng)化等），均可以阻止疲勞裂紋萌生，提高疲勞強(qiáng)度。B相界面開裂產(chǎn)生裂紋很多疲勞源是由材料中的第二相或夾雜物引起的，便提出了第二相、夾雜物和基體界面開裂，或第二相、夾雜物本身開裂的疲勞裂紋機(jī)理。阻止裂紋萌生方法：降低第二相或夾雜物的脆性，提高相界面強(qiáng)度，控制第二相或夾雜物的數(shù)量，形態(tài)，大小，分布，使之少，圓，小，勻，均可抑制或延緩疲勞裂紋在第二相或夾雜物的附近萌生，提高疲勞

8、強(qiáng)度。C晶界開裂產(chǎn)生裂紋多晶體材料由于晶界的存在和相鄰晶粒的不同取向性，位錯(cuò)在某一晶粒內(nèi)運(yùn)動(dòng)會(huì)受到晶界的阻礙作用，在晶界處發(fā)生位錯(cuò)塞積和應(yīng)力集中現(xiàn)象。在應(yīng)力不斷循環(huán)下，晶界處得應(yīng)力集中得不到松弛，應(yīng)力峰越來越高，當(dāng)超過晶界強(qiáng)度時(shí)就會(huì)在晶界處產(chǎn)生裂紋。阻止裂紋萌生方法：強(qiáng)化晶界，凈化和細(xì)化晶粒，均能抑制晶界裂紋形成，提高疲勞強(qiáng)度。8試述影響疲勞裂紋擴(kuò)展速率的主要因素。答：1、應(yīng)力比r（或平均應(yīng)力m）的影響2、過載峰的影響3、材料組織的影響：晶粒大小組織噴丸處理。第六章3.試述金屬產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的條件及機(jī)理。條件：應(yīng)力，化學(xué)介質(zhì)和金屬材料機(jī)理：在拉應(yīng)力作用下，裂紋尖端地區(qū)產(chǎn)生局部塑形變形，滑移臺(tái)階在

9、表面露頭時(shí)鈍化膜破裂，顯露出新鮮表面。這個(gè)新鮮表面在電解質(zhì)溶液中成為陽極，而其余具有鈍化膜的金屬便面成為陰極，從而形成腐蝕微電池。陽極金屬變成正離子進(jìn)入電解質(zhì)中而產(chǎn)生陽極溶解，于是在金屬表面形成蝕坑。拉應(yīng)力除促使裂紋尖端地區(qū)鈍化膜破壞外，更主要的是在蝕坑或原有裂紋的尖端形成應(yīng)力集中，使陽極典韋降低，加速陽極金屬的溶解。如果裂紋尖端的應(yīng)力集中始終存在，那么微電池反應(yīng)便不斷進(jìn)行，鈍化膜不能恢復(fù)，裂紋將逐步向縱深擴(kuò)展。第七章3.試述粘著磨損產(chǎn)生的條件，機(jī)理及其防止措施條件：a.在滑動(dòng)摩擦條件下，摩擦副相對滑動(dòng)速度較小 b.摩擦體有一方為軟材料機(jī)理：摩擦副實(shí)際表面上總存在局部凸起，當(dāng)摩擦副雙方接觸時(shí)，

10、即使施加較小載荷，在真實(shí)接觸表面上的局部應(yīng)力就足以引起塑性變形。倘若接觸面上潔凈而未受到腐蝕，則局部塑形變形會(huì)使兩個(gè)接觸面的原子彼此十分接近而產(chǎn)生強(qiáng)烈粘著，即原子間的鍵合作用。隨后在繼續(xù)滑動(dòng)時(shí)，粘著點(diǎn)別剪斷并轉(zhuǎn)移到一方金屬便面，然后脫落下來便形成磨屑。一個(gè)粘著點(diǎn)剪斷了，又在新的地方產(chǎn)生粘著，所以后也被剪斷，轉(zhuǎn)移，如此粘著-剪斷-轉(zhuǎn)移-再粘著循環(huán)不已，就構(gòu)成粘著磨損過程。防止措施：注意摩擦副配對材料的選擇；采用表面化學(xué)熱處理改變材料表面狀態(tài)；控制摩擦滑動(dòng)速度和接觸壓應(yīng)力。7.金屬的接觸疲勞三種破壞形式 麻點(diǎn)剝落；淺層剝落；深層剝落第八章3.試說明高溫下金屬蠕變變形的機(jī)理與常溫下金屬蠕變變形的機(jī)理有何不同。常溫下，發(fā)生位錯(cuò)滑移蠕變。在常溫下，若滑移面上的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)受阻產(chǎn)生塞積，滑移便不能繼續(xù)進(jìn)行，只有在更大的切應(yīng)力作用下，才能使位錯(cuò)重新運(yùn)動(dòng)和增殖。高溫下發(fā)生擴(kuò)散蠕變。它是在高溫條件下大量原子和空位的定向移動(dòng)造