--派拉力、位错运动交互作用产生的阻力)决定派拉力:。
位错交互作用力 a是与晶体本性、位错结构分布相关的比例系数,L是位错间距。)2.晶粒大小和亚结构晶粒小→晶界多(阻碍位错运动)→位错塞积→提供应力→位错开动 →产生宏观塑性变形 。晶粒减小将增加位错运动阻碍的数目,减小晶粒内位错塞积群的长度,使屈服强度降低
(细晶强化)。屈服强度与晶粒大小的关系:霍尔-派奇(Hall-Petch) ζs= ζi+kyd-1/2 3.溶质元素加入溶质原子→(间隙或置换型)固溶体→(溶质原子与溶剂原子半径不一样)产生晶格畸变→产生畸变应力场→与位错应力场交互运动 →使位错受阻→提高屈服强度 (固溶强化) 。4.第二相(弥散强化,沉淀强化)不可变形第二相提高位错线张力→绕过第二相→留下位错环 →两质点间距变小 → 流变应力增大。不可变形第二相位错切过(产生界面能),使之与机体一起产生变形,提高了屈服强度。弥散强化:第二相质点弥散分布在基体中起到的强化作用。沉淀强化:第二相质点经过固溶后沉淀析出起到的强化作用(二) 影响屈服强度的外因素1.温度一般的规律是温度升高,屈服强度降低。原因:派拉力属于短程力,对温度十分敏感2.应变速率应变速率大,强度增加。ζε,t= C1(ε)m3.应力状态切应力分量越大,越有利于塑性变形,屈服强度越低缺口效应:试样中“缺口”的存在,使得试样的应力状态发生变化,从而影响材料的力学性能的现象。9.细晶强化能强化金属又不降低塑性10.韧性断裂与脆性断裂的区别。为什么脆性断裂更加危险?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。塑性好,放射线粗大塑性差,放射线变细乃至消失。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。23.断裂发生的必要和充分条件之间的联系和区别。格雷菲斯裂纹理论是根据热力学原理,用能量平衡(弹性能的降低与表面能的增加相平衡)的方法推到出了裂纹失稳扩展的临界条件。该条件是是断裂发生的必要条件,但并不意味着一定会断裂。
该断裂判据为:
裂纹扩展的充分条件是其尖端应力要大于等于理论断裂强度。(是通过力学方法推到的断裂判据)
该应力断裂判据为:
对比这两个判据可知: 当ρ=3a0时,必要条件和充分条件相当ρ<3a0时,满足必要条件就可行(同时也满足充分条件)ρ> 3a0时,满足充分条件就可行(同时也满足必要条件)
25材料成分. :rs—有效表面能,主要是塑性变形功,与有效滑移系数目和可动位错有关 具有fcc结构的金属有效滑移系和可动位错的数目都比较多,易于塑性变形,不易脆断。凡加入合金元素引起滑移系减少、孪生、位错钉扎的都增加脆性;若合金中形成粗大第二相也使脆性增加。杂质:聚集在晶界上的杂质会降低材料的塑性,发生脆断。温度:ζi---位错运动摩擦阻力。其值高,材料易于脆断。bcc金属具有低温脆断现象,因为ζi随着温度的减低而急剧增加,同时在低温下,塑性变形一孪生为主,也易于产生裂纹。故低温脆性大。晶粒大小:d值小位错塞积的数目少,而且晶界多。故裂纹不易产生,也不易扩展。所以细晶组织有抗脆断性能。应力状态:减小切应力与正应力比值的应力状态都将增加金属的脆性
加载速度 加载速度大,金属会发生韧脆转变。
第二章 金属在其他静载荷下的力学性能
(1)ζbc——材料的抗压强度(2)ζbb——材料的抗弯强度(3)ηs——材料的扭转屈服点(4)ηb——材料的抗扭强度(5)ζbn——材料的抗拉强度(6)NSR——材料的缺口敏感度(7)HBS——压头为淬火钢球的材料的布氏硬度(8)HBW——压头为硬质合金球的材料的布氏硬度(9)HRA——材料的洛氏硬度(10)HRB——材料的洛氏硬度(11)HRC——材料的洛氏硬度(12)HV——材料的维氏硬度(13)HK——材料的努氏硬度(14)HS——材料的肖氏硬度(15)HL——材料的里氏硬度ζ-1p:对称拉压疲劳极限。η-1:对称扭转疲劳极限。ζ-1N;缺口试样在对称应力循环作用下的疲劳极限。1、 Σscc:材料不发生应力腐蚀的临界应力。 2、 K1scc:应力腐蚀临界应力场强度因子。 3、da/dt:盈利腐蚀列纹扩展速率。 三、缺口冲击韧性试验能评定那些材料的低温脆性?那些材料不能用此方法检验和评定?答案:缺口冲击韧性试验能评定的材料是低、中强度的体心立方金属以及Bb,Zn,这些材料的冲击韧性对温度是很敏感的。对高强度钢、铝合金和钛合金以及面心立方金属、陶瓷材料等不能用此方法检验和评定。四、在评定材料的缺口敏感应时,什么情况下宜选用缺口静拉伸试验?什么情况下宜选用缺口偏斜拉伸?什么情况下则选用缺口静弯试验? 答案:缺口静拉伸试验主要用于比较淬火低中温回火的各种高强度钢,各种高强度钢在屈服强度小于1200MPa时,其缺口强度均随着材料屈服强度的提高而升高;但在屈服强度超过1200MPa以上时,则表现出不同的特性,有的开始降低,有的还呈上升趋势。缺口偏斜拉伸试验就是在更苛刻的应力状态和试验条件下,来检验与对比不同材料或不同工艺所表现出的性能差异。 缺口试样的静弯试验则用来评定或比较结构钢的缺口敏感度和裂纹敏感度。
7.说明布氏硬度、洛氏硬度与维氏硬度的实验原理和优缺点。1、氏硬度试验的基本原理 在直径D的钢珠(淬火钢或硬质合金球)上,加一定负荷F,压入被试金属的表面,保持规定时间卸除压力,根据金属表面压痕的陷凹面积计算出应力值,以此值作为硬度值大小的计量指标。优点: 代表性全面,因为其压痕面积较大,能反映金属表面较大体积范围内各组成相综合平均的性能数据,故特别适宜于测定灰铸铁、轴承合金等具有粗大晶粒或粗大组成相 的金属材料。 试验数据稳定。试验数据从小到大都可以统一起来。缺点: 钢球本身变形问题。对HB>450以上的太硬材料,因钢球变形已很显著,影响所测数据的正确性,因此不能使用。由于压痕较大,不宜于某些表面不允许有较大压痕的成品检验,也不宜于薄件试验。 不同材料需更换压头直径和改变试验力,压痕直径的测量也较麻烦。2、洛氏硬度的测量原理洛氏硬度是以压痕陷凹深度作为计量硬度值的指标。洛氏硬度试验的优缺点洛氏硬度试验避免了布氏硬度试验所存在的缺点。它的优点是:1)因有硬质、软质两种压头,故适于各种不同硬质材料的检验,不存在压头变形问题; 2)压痕小,不伤工件,适用于成品检验 ; 3)操作迅速,立即得出数据,测试效率高。 缺点是:代表性差,用不同硬度级测得的硬度值无法统一起来,无法进行比较。3、维氏硬度的测定原理维氏硬度的测定原理和布氏硬度相同,也是根据单位压痕陷凹面积上承受的负荷,即应力值作为硬度值的计量指标。维氏硬度的优缺点1)、不存在布氏那种负荷F和压头直径D的规定条件的约束,以及压头变形问题;2)、也不存在洛氏那种硬度值无法统一的问题;3)、它和洛氏一样可以试验任何软硬的材料,并且比洛氏能更好地测试极薄件(或薄层)的硬度,压痕测量的精确度高,硬度值较为精确。
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