材料力学性能第一章二节．弹变1,。

弹性变形：材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，材料变形即可消失并能完全恢复原来形状的性质称为弹性。

这种可恢复的变形称为弹性变形。

2.弹性模量：表征材料对弹性变形的抗力3.弹性性能与特征是原子间结合力的宏观体现，本质上决定于晶体的电子结构，而不依赖于显微组织，因此，弹性模量是对组织不敏感的性能指标。

4.比例极限σp：应力与应变成直线关系的最大应力。

5.弹性极限σe：由弹性变形过渡到弹性塑性变形的应力。

6. 弹性比功: 表示单位体积金属材料吸收弹性变形功的能力，又称弹性比应变能。

7.力学性能指标：反映材料某些力学行为发生能力或抗力的大小。

8.弹性变形特点：应力与应变成比例，产生变形，当外力取消后，材料变形即可消失并能完全恢复原来形状9.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，称为滞弹性。

10.循环韧性：指在塑性区加载时材料吸收不可逆变形功的能力。

11.循环韧性应用：减振、消振元件。

12.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，称为包申格效应。

13.包申格应变：指在给定应力下，正向加载与反向加载两应力－应变曲线之间的应变差。

14.消除包申格效应：预先进行较大的塑性变形。

在第二次反向受力前先使金属材料于回复或再结晶温度下退火。

三节：塑性1.塑性：金属材料断裂前发生不可逆永久(塑性) 变形的能力.2.影响材料屈服强度的因素：㈠内在因素. 1. 金属本性及晶格类型.主滑移面位错密度大，屈服强度大。

2. 晶粒大小和亚结构.晶界对位错运动具有阻碍作用。

晶粒小可以产生细晶强化。

都会使强度增加。

3.溶质原子:溶质元素溶入金属晶格形成固溶体,产生固溶强化。

4，第二相. a.不可变形的第二相绕过机制.留下一个位错环对后续位错产生斥力, b.可以变形的第二相切过机制.由于，质点与基体间晶格错排及位错切过第二相质点产生新界面需要做功，使强度增加。

二）外在因素：1.温度温度越高原子间作用越小位错运动阻力越低 2.应变速率。

应变速率越高强度越高。

3.应力状态.切应力分量越大强度越低3.细晶强化：晶界是位错运动的阻碍，晶粒小相界多。

减少晶粒尺寸会减少晶粒内部位错塞积的数量，减少位错塞积群的长度，降低塞积点处的应力，相邻晶粒中位错源开动所需的外加切应力提高，屈服强度增加。

4.固溶强化：在纯金属中加入溶质原子形成固溶合金，将显著提高屈服强度，此即为固溶强化。

溶质原子与基体原子尺寸差别越大，引起的弹性畸变越大，溶质原子浓度越高，引起的弹性畸变越大，对位错的阻碍作用越强，固溶强化作用越大。

5.影响粒状第二相强化效果的因素：当粒子体积分数f一定时,粒子尺寸r越小、位错运动障碍越多，位错的自由行程越小，强比效果越显著。

当粒子尺寸一定时，体积分数f越大，强化效果亦越好。

网状分布时，位错堆积，应力不可以松弛，脆性增加.片状＞球状6.珠光体对第二相的影响：1）片状珠光体，位错的移动被限制在渗碳体片层之间。

所以渗碳体片层间距越小，珠光体越细，其强度越高。

2）粒状珠光体，位错钱与第二相球状粒子交会的机会减少，即位错运动受阻的机会减少，故强度降低，塑性提高。

3）渗碳体以连续网状分布于铁素体晶界上时，使晶粒的变形受阻于相界，导致很大的应力集中，因此强度反而下降，塑性明显降低。

7.应变硬化：应变硬化是位错增殖、运动受阻所致8.n表示材料的应变强化能力或对进一步塑性变形的抗力。

9.影响n的因素：1) 层错能：层错能低,则交滑移难，加工硬化指数高。

2) 冷热变形退火态n大，冷加工n小3) 强度，强度高n低。

10塑性的指标：①延伸率：试样拉断时所测得的条件延伸率主要反映了材料均匀变形的能力。

②断面收缩率：断面收缩率主要反映了材料局部变形的能力11.韧性：韧性是指材料在断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。

四节：金属的断裂1.裂纹的基本形成过程：裂纹形成和扩展。

2.段裂类型：1）根据断裂前金属是否有明显的塑性变形分：脆性断裂ψ<5%韧性断裂ψ>5% 2）从微观上按照裂纹的走向分：穿晶断裂沿晶断裂3.磨损，腐蚀，断裂是机件的三种失效形式。

4.韧性断裂宏观断口：断口粗糙、呈纤维状，灰暗色。

1）中、低强度钢光滑圆柱试样拉伸断口呈杯锥状。

5.宏观断口三要素：1）纤维区2)放射区3)剪切唇6.塑性变形量越大则放射线越粗。

温度降低或材料强度增加，由于塑性降低放射线由粗变细乃至消失。

7.影响断口三要素的因素：材料脆性越大，放射区越大，纤维区越小，剪切唇越小。

材料尺寸越大，放射区越大，纤维区基本不变。

8.脆性断裂宏观断口：脆性断裂的断裂面一般与正应力垂直，断口平齐而光亮，常呈放射状或结晶状。

9.沿晶断裂：当晶界的强度小于屈服强度时，晶界无塑性变形，断裂呈宏观脆性产生冰糖状断口。

当晶界的强度大于屈服强度时，晶界有塑性变形，产生石状断口10.微孔聚集型断裂断口微观特征:韧窝。

11.微孔聚集型断裂的过程：塑变过程中，位错运动遇到第二相颗粒形成位错环。

切应力作用下位错环堆积.位错环移向界面，界面沿滑移面分离形成微孔。

位错源重新开动，释放出新位错，不断进入微孔，使微孔长大。

在外力的作用下产生缩颈（内缩颈）而断裂（纤维区），使微孔聚合，形成裂纹；裂纹尖端应力集中，产生极窄的与径向大致呈45度的剪切变形带，新的微孔就在变形带内成核、长大和聚合，与裂纹连接时，裂纹扩展。

（大概说出）12.解理断裂：指金属材料在一定条件下（如低温），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。

13.解理面：由于与大理石的断裂相似，所以称这种晶体学平面为解理面。

14.解理断裂过程分为三个阶段：a)塑性变形形成裂纹b)裂纹在同一晶粒内初期长大c)裂纹越过晶界向相邻晶粒扩展15.解理断裂的微观断口特征：1)解理台阶及河流状花样。

2)舌状花样16.准解理断裂：穿晶断裂；有小解理刻面；有台阶或撕裂棱及河流花样。

第二章一节：材料的软性系数1.α值越大，最大切应力分量越大，表示应力状态越“软”，越易于产生塑性变形和韧性断裂。

α值越小，最大正应力分量越大，应力状态越“硬”，越不易产生塑性变形而易于产生脆性断裂。

单向压缩试验的应力状态系数α＝22.二节：压缩1.力学性能指标规定非比例压缩应力σpc 。

抗压强度σbc 。

相对压缩率δck 和相对断面扩胀率ψck.抗弯强度σbb 。

弯曲模量E b 切变模量G扭转比例极限τp和扭转屈服强度τs 抗扭强度五节：缺口试样静载荷试验1.缺口效应效应1：缺口引起应力集中，改变了缺口前方应力状态。

由单向应力状态变为两向或三向应力状态。

缺口效应2:缺口使塑性材料产生缺口附加强化，使强度增加，塑性降低。

六节：硬度1.压头材质：淬火钢球HBS≤450 硬质合金球HBW 450~6502.试样厚度：为h的10倍，d=0.25~0.6D在试件厚度足够时，应尽可能选用10 mm直径的压头。

洛氏硬度：压痕深度来表示材料的硬度。

直径为1/16’ (1.5875mm)~ ½’ (12.70mm)的钢球从材料角度看，淬火后经不同温度回火的钢材、各种工模具钢及渗层厚度大于0.5mm 的渗碳层等较硬的材料，常采用洛氏硬度C标尺法；如应HRC在20 ~ 67之间；若材料硬度小于HRC20，则应选用B标尺；若大于HRC67，则应选用A标尺.看课后第八题维氏硬度：测量压痕两对角线的长度后取平均值d。

第三章金属在冲击载荷下的力学性能三节：低温脆性1.冲击韧性：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。

低温脆性：在试验温度低于某一温度事，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。

3.低温脆性的本质：低温脆性是材料屈服强度随温度下降急剧增加的结果。

4.影响冲击韧性和韧脆转变温度的因素：1.材料因素：a）晶体结构的影响。

低、中强度的bcc金属及其合金有冷脆现象。

高强度的bcc金属，冷脆转变不明显。

fcc金属一般情况下可认为无冷脆现象。

2）化学成分：a)加入能形成间隙固溶体的元素，使冲击韧性减小，冷脆转变温度提高b)α-Fe中加入能形成置换固溶体的元素。

c)杂质元素S、P、Pb、Sn、As等，会降低钢的韧性。

3）晶粒尺寸：细化晶粒能使材料的韧性增加，韧脆转变温度降低。

4) 金相组织：强度相同时S>B>P片>P球。

2.外在因素：1）缺口越尖锐，三向应力状态越严重脆性转变温度的升高。

2）尺寸因素试样尺寸增大，材料的韧性下降，断口中纤维区减少，脆性转变温度升高。

3）加载速度外加冲击速度增加，使缺口处塑性变形的应变率提高，促进材料的脆化。

5.Si、Cr等降低层错能，促进位错扩展，形成孪晶、交滑移困难。

在α-Fe中加入Ni和Mn，能显著地降低冷脆转变温度并提高韧断区的冲击值。

（重点看合金的影响）第四章金属的断裂韧度1.裂纹扩展的基本形式：1）张开型裂纹2）滑开型裂纹3）撕开型裂纹2.应力场强度因子KⅠ表示裂纹尖端应力场的强弱3.这个临界或失稳状态的KI值就记作KIC或KC称为断裂韧度。

表征材料对宏观裂纹失稳扩展的抗力。

4.影响断裂韧性KIC的因素：一、内因：1）晶粒尺寸晶粒愈细，K IC 也愈高。

2）合金化固溶使得K IC 降低。

弥散分布的第二相数量越多，其间距越小，K IC 越低; 第二相沿晶界网状分布，晶界损伤，K IC 降低；球状第二相的K IC ＞片状3）夹杂在晶内分布的夹杂物起缺陷源的作用，都使材料的K IC 值下降。

4）显微组织塑性高，松弛应力、裂纹扩展阻力大，可以提高K IC二、特殊热处理对断裂韧度的影响：1）形变热处理2）亚温淬火3）超高温淬火都使其提高三、外因：1）板厚随板材厚度或构件截面尺寸的增加而减小，最终趋于一个稳定的最低值2）温度金属材料断裂韧性随着温度的降低，低于此温度范围，断裂韧度保持在一个稳定的水平（下平台）3）应变速率应变速率每提高一个数量级，断裂韧性将降低10%。

很大时，绝热温度升高，断裂韧性反而提高。

第五章金属的疲劳一节：金属疲劳现象及特点1.疲劳：由于承受变动载荷而导致裂纹萌生和扩展以至断裂失效的全过程称为疲劳。

2.疲劳类别：按载荷类型分：弯曲、扭转、拉压、复合疲劳等。

按环境和接触情况分:大气疲劳、腐蚀疲劳、高温疲劳、热疲劳、接触疲劳、冲击疲劳等。

按应力大小和寿命分:高周疲劳低周疲劳4.疲劳断裂有如下的特点：1）低应力循环延时断裂，即有寿命的断裂。

2）是脆性断裂。

3）对缺陷(缺口、裂纹及组织缺陷)，尤其是表面缺陷十分敏感。

4）疲劳分裂纹萌生和扩展两个阶段。