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。

剪切断裂与解理断裂都是穿晶断裂，为什么断裂性质完全不同？答：剪切断裂是在切应力作用下沿滑移面分离而造成的滑移面分离，一般是韧性断裂，而解理断裂是 在正应力作用以极快的速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂，解理断裂通常是脆性断裂。

何谓拉伸断口三要素？影响宏观拉伸断口性态的因素有哪些？答：宏观断口呈杯锥形，由纤维区、放射区和剪切唇三个区域组成，即所谓的断口特征三要素。

上述《工程材料力学性能》课后答案机械工业出版社 2008第2版 第一章单向静拉伸力学性能 1、解释下列名词。

1弹性比功：金属材料吸收弹性变形功的能力，一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形 功表示。

2. 滞弹性：金属材料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称为滞弹性， 也就是应变落后于应力的现象。

3. 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称为循环韧性。

4. 包申格效应：金属材料经过预先加载产生少量塑性变形，卸载后再同向加载，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。

5 •解理刻面：这种大致以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面。

6•塑性：金属材料断裂前发生不可逆永久（塑性）变形的能力。

韧性：指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。

7. 解理台阶：当解理裂纹与螺型位错相遇时，便形成一个高度为 b 的台阶。

8. 河流花样：解理台阶沿裂纹前端滑动而相互汇合 ，同号台阶相互汇合长大，当汇合台阶高度足够大时，便成为河流花样。

是解理台阶的一种标志。

9. 解理面：是金属材料在一定条件下，当外加正应力达到一定数值后，以极快速率沿一定晶体学平面产生 的穿晶断裂，因与大理石断裂类似，故称此种晶体学平面为解理面。

10. 穿晶断裂： 沿晶断裂: 11.韧脆转变: 穿晶断裂的裂纹穿过晶内，可以是韧性断裂，也可以是脆性断裂。

裂纹沿晶界扩展，多数是脆性断裂。

具有一定韧性的金属材料当低于某一温度点时， 冲击吸收功明显下降，断裂方式由原来的韧 性断裂变为脆性断裂，这种现象称为韧脆转变 说明下列力学性能指标的意义。

2、 答：E 弹性模量G 切变模量 cr r 规定残余伸长应力 CT 0.2屈服强度 6gt 金属材料拉伸时最大应力下 3、 的总伸长率n 应变硬化指数【P151金属的弹性模量主要取决于什么因素？为什么说它是一个对组织不敏感的力学性能指标？答：主要决定于原子本性和晶格类型。

合金化、热处理、冷塑性变形等能够改变金属材料的组织形态 4、 5、 和晶粒大小，但是不改变金属原子的本性和晶格类型。

组织虽然改变了，原子的本性和晶格类型未发 生改变，故弹性模量对组织不敏感。

【P4】试述退火低碳钢、中碳钢和高碳钢的屈服现象在拉伸力 决定金属屈服强度的因素有哪些？ 【P121 -伸长曲线图上的区别？为什么？6、 答：内在因素：金属本性及晶格类型、晶粒大小和亚结构、 外在因素：温度、应变速率和应力状态。

试述韧性断裂与脆性断裂的区别。

为什么脆性断裂最危险?溶质元素、第二相。

【P21】7、 【P23】断口三区域的形态、大小和相对位置，因试样形状、尺寸和金属材料的性能以及试验温度、加载速率 和受力状态不同而变化。

1佗E Y s ¥I --- I ，只适用于脆性固体，也就是只适用于那些裂纹尖端塑性变形可以忽略的情况。

I 旧丿第二章一、解释下列名词:(2)缺口效应一一 绝大多数机件的横截面都不是均匀而无变化的光滑体,键槽、油孔、轴肩、螺纹、退刀槽及焊缝等，这种截面变化的部分可视为“缺口”，由于缺口的存在，在 载荷作用下缺口截面上的应力状态将发生变化，产生所谓的缺口效应。

【P44 P531 (3)缺口敏感度一一缺口试样的抗拉强度 a bn 的与等截面尺寸光滑试样的抗拉强度敏感度，即：羞【P47 P551在弹性状态下的应力分布：薄板：在缺口根部处于单向拉应力状态，在板中心部位处于两向拉伸平面 应力状态。

厚板：在缺口根部处于两向拉应力状态，缺口内侧处三向拉伸平面应变状态。

无论脆性材料或塑性材料，都因机件上的缺口造成两向或三向应力状态和应力集中而产生脆性倾向，降低 了机件的使用安全性。

为了评定不同金属材料的缺口变脆倾向，必须采用缺口试样进行静载力学性能试验。

七、试说明布氏硬度、洛氏硬度与维氏硬度的实验原理， 并比较布氏、洛氏与维氏硬度试验方法的优缺点。

【P49 P571 原理9、 论述格雷菲斯裂纹理论分析问题的思路，推导格雷菲斯方程，并指出该理论的局限性。

【P32】金属在其他静载荷下的力学性能(1)应力状态软性系数一一材料或工件所承受的最大切应力T max 和最大正应力 a max 比值，即:TmaxOt = -------^max26—0.502+^3 )【新书P39旧书P46】往往存在截面的急剧变化，如a b 的比值，称为缺口(4) 布氏硬度一一用钢球或硬质合金球作为压头，采用单位面积所承受的试验力计算而得的硬度。

【P49P58】(5) 洛氏硬度一一采用金刚石圆锥体或小淬火钢球作压头，以测量压痕深度所表示的硬度【维氏硬度一一以两相对面夹角为 136。

的金刚石四棱锥作压头，采用单位面积所承受的试验力计算P51 P60 】。

(6) 而得的硬度。

【P53 P621 二、说明下列力学性能指标的意义(1) (2)be ――材料的抗压强度【P41 P481 bb ――材料的抗弯强度【P42 P501 S ――材料的扭转屈服点【P44 P521 (4) b ――材料的抗扭强度【P44 P521 (5)bn ――材料的抗拉强度【P47 P551(6) NS材料的缺口敏感度【P47 P551(7) HBW —压头为硬质合金球的材料的布氏硬度【 P49 P581(8) (9) HR 材料的洛氏硬度【HR 材料的洛氏硬度【 P52 P611 P52 P611 (10) HRC 材料的洛氏硬度【(11)HV 材料的维氏硬度P52 P611P53 P621五、缺口试样拉伸时的应力分布有何特点? P45 P531布氏硬度：用钢球或硬质合金球作为压头，计算单位面积所承受的试验力。

洛氏硬度：采用金刚石圆锥体或小淬火钢球作压头，以测量压痕深度。

维氏硬度：以两相对面夹角为 136。

的金刚石四棱锥作压头，计算单位面积所承受的试验力。

布氏硬度优点：实验时一般采用直径较大的压头球，因而所得的压痕面积比较大。

压痕大的一个优点是其 硬度值能反映金属在较大范围内各组成相得平均性能；另一个优点是实验数据稳定，重复性强。

缺点：对 不同材料需更换不同直径的压头球和改变试验力，压痕直径的测量也较麻烦，因而用于自动检测时受到限 制。

洛氏硬度优点：操作简便，迅捷，硬度值可直接读出；压痕较小，可在工件上进行试验；采用不同标尺可 测量各种软硬不同的金属和厚薄不一的试样的硬度，因而广泛用于热处理质量检测。

缺点：压痕较小，代 表性差；若材料中有偏析及组织不均匀等缺陷，则所测硬度值重复性差，分散度大；此外用不同标尺测得 的硬度值彼此没有联系，不能直接比较。

维氏硬度优点：不存在布氏硬度试验时要求试验力F 与压头直径D 之间所规定条件的约束，也不存在洛氏硬度试验时不同标尺的硬度值无法统一的弊端；维氏硬度试验时不仅试验力可以任意取，而且压 痕测量的精度较高，硬度值较为准确。

缺点是硬度值需要通过测量压痕对角线长度后才能进行计算或 查表，因此，工作效率比洛氏硬度法低的多。

第三章金属在冲击载荷下的力学性能:材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力。

【P571 ::U 形缺口冲击吸收功A KU 除以冲击试样缺口底部截面积所得之商，称为冲击韧度,冲击吸收功：缺口试样冲击弯曲试验中，摆锤冲断试样失去的位能为断裂所消耗的功，称为冲击吸收功，以A K 表示，单位为J 。

P57/P67低温脆性：体心立方晶体金属及合金或某些密排六方晶体金属及其合金, 低强度结构钢（铁素体-珠光体钢），在试验温度低于某一温度t k 时，会由韧性状态变为脆性状态，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，断口特征由纤维状变为结晶状，这就是低温脆性。

二、（1）A K:冲击吸收功。

含义见上面。

冲击吸收功不能真正代表材料的韧脆程度，但由于它们对材料内部组织变化十分敏感，而且冲击弯曲试验方法简便易行，被广泛采用。

A KV （CVN ） : V 型缺口试样冲击吸收功.A<u ： U 型缺口冲击吸收功.（2）FATT50冲击试样断口分为纤维区、放射区（结晶区）与剪切唇三部分，在不同试验温度下，三个 区之间的相对面积不同。

温度下降，纤维区面积突然减少，结晶区面积突然增大，材料由韧变脆。

通常取 结晶区面积占整个断口面积 50%时的温度为t k ，并记为50%FATT 或FATT50%t50。

（新书P61，旧书P71） 或：结晶区占整个断口面积 50%是的温度定义的韧脆转变温度 . 四、试说明低温脆性的物理本质及其影响因素低温脆性的物理本质：宏观上对于那些有低温脆性现象的材料，它们的屈服强度会随温度的降低急剧增加，而断裂强度随温度的降低而变化不大。

当温度降低到某一温度时， 屈服强度增大到高于断裂强度时，在这个温度以下材料的屈服强度比断裂强度大，因此材料在受力时还未发生屈服便断裂了，材料显示脆性。

从微观机制来看低温脆性与位错在晶体点阵中运动的阻力有关，当温度降低时，位错运动阻力增大， 原子热激活能力下降，因此材料屈服强度增加。

冲击韧性 冲击韧度 a ku=Aku/S （J/cm2 ）,反应了材料抵抗冲击载荷的能力，用a KU 表示。

P57 注释 /P67mgH1-mgH2此即为试样变形和特别是工程上常用的中、影响材料低温脆性的因素有（P63, P73）：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。

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 咼。

显微组织：①晶粒大小，细化晶粒可以同时提高材料的强度和塑韧性。

因为晶界是裂纹扩展的阻力，晶粒细小，晶界总面积增加，晶界处塞积的位错数减少，有利于降低应力集中； 同时晶界上杂质浓度减少，避免产生沿晶脆性断裂。

②金相组织：较低强度水平时强度相等而组织不同的钢，冲击吸收功和韧脆转变温度以马氏体高温回火最佳，贝氏体回火组织次之，片状珠光体组织最差。

钢中夹杂物、碳化物等第二相质点对钢的脆性有重要影响，当其尺寸增大时均使材料韧性下降，韧脆转变 温度升高。