材料物理性能参考试题..docxVIP

低碳钢拉伸和压缩时应力应变曲线的异同点？（1）塑性材料（低碳钢）在拉伸时应力-应变曲线一般包括四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和局部颈缩阶段。脆性材料（灰口铸铁）在拉伸时应力-应变曲线无直线部分，但是，应力较小时的一段曲线很接近于直线，故虎克定律还可以适用。铸铁拉伸时无明显的弹性阶段和屈服阶段，也无颈缩现象，试件在断裂时无明显的塑性变形。低碳钢在压缩时与拉伸有相同的弹性阶段，屈服阶段和强化阶段，但是强化后期压缩曲线上偏，不会断裂。灰铸铁的在压缩时依然没有直线部分和屈服阶段，它是在很小的变形下出现断裂的，强度极限是拉伸时的3~4倍。材料在拉伸和压缩时的弹性极限和屈服强度几乎无太大差别，不同点为强度极限在压 缩时会有大幅度提高。断裂方式不同：塑性材料在拉伸条件下的呈韧性断裂，宏观断口呈杯锥状，由纤维区、放射区和剪切唇三部分组成；脆性材料在拉伸时呈现脆性断裂，其端口平齐而光亮，常呈放射状或结晶状。拉伸时塑性很好的材料在压缩时只发生压缩变形而不断裂；脆性材料在压缩时相对拉伸时除能产生一定的塑性变形外，常沿与轴线呈45°方向产生断裂，其主要原因是由剪应力引起的，具有切断特征。（超过屈服之后，低碳钢试样由原来的圆柱形逐渐被压成鼓形。继续不断加压，试样将愈压愈扁，横截面面积不断增大，试样抗压能力也不断增大，故总不被破坏。所以，低碳钢不具有抗压强度极限（也可将它的抗压强度极限理解为无限大）。）屈服的本质及构成？（1）屈服：当应力达到一定值时，应力虽不增加（或者在小范围内波动），而变形却急剧增长的现象，称为屈服现象，标志着材料的力学影响由弹性变形阶段进入塑性变形阶段。屈服现象在退火、正火的中、低碳钢和低合金钢中最为常见。（2）本质：屈服现象的产生与下列三个因素有关：材料变形前可动位错密度很小（或虽有大量位错但被钉扎住，如钢中的位错为杂质原子或者第二相质点所钉扎）随塑性变形发生，位错能快速增殖位错运动速率与外加应力有强烈依存关系变形前可动位错少，为了增大应变速率，必须加大位错运动速度，位错运动速度取决于应力大小，就需要较高的应力即上屈服点。一旦塑性变形产生，位错大大增殖，可动位错密度增加，则位错运动速度必然下降，相应的应力也突然降低，从而产生屈服现象。（屈服的本质可用Cottrell气团“钉扎”理论来解释：间隙原子由于畸变产生的应力场与位错发生弹性交互作用，使它们倾向于扩散到位错线附近，形成“偏聚气团”。位错需在更大的应力下才能挣脱间隙原子的“钉扎”而继续运动，形成屈服点，脱离钉扎后，位错运动比较容易，出现下屈服点和屈服平台。）（3）构成?：?外力不增加人能继续伸长的应力称为屈服点试样发生屈服而力首次下降的最大应力称为上屈服点屈服阶段中的最小应力称为下屈服点在屈服过程中的伸长称为屈服伸长屈服伸长所对应的水平线段或曲折线段称为屈服平台或屈服锯齿材料的基本强化机制（影响因素、例子）？（1）细晶强化：通过细化/subview/1263625/1263625.htm \t _blank晶粒而使金属材料力学性能提高的方法称为细晶强化。在/view/63153.htm \t _blank常温下的细晶粒金属比粗晶粒金属有更高的强度、硬度、塑性和韧性。机理： 塑性：细晶粒受到外力发生/view/499609.htm \t _blank塑性变形可分散在更多的晶粒内进行，塑性变形较均匀，/subview/108269/108269.htm \t _blank应力集中较小；晶粒越细，/view/591899.htm \t _blank晶界面积越大，晶界越曲折，越不利于裂纹的扩展。强度：晶粒越细小，/view/475251.htm \t _blank位错集群中位错个数（n）越小，根据τ=nτ0，应力集中越小，所以材料的强度越高；金属材料的强度与晶粒尺寸之间符合霍尔-配奇公式σs＝σo＋kd(－?)，晶粒直径d越小，σs越大，即强度越大。影响因素：晶界越多，晶粒越细，根据霍尔-配奇关系式σs=σ0＋Kd-1/2?晶粒的平均直径（d）越小，材料的屈服强度（σs）越高。细化晶粒的手段：结晶过程中增加过冷度；变质处理；振动与搅拌。冷变形金属通过控制变形度、退火温度热处理方法有退火、正火（2）固溶强化：合金元素固溶于基体金属中造成一定程度的晶格畸变从而使合金强度提高的现象。机理：一是溶质原子的溶入，使固溶体的晶格发生畸变，对滑移面上运动的位错有阻碍作用；二是位错线上偏聚的溶质原子形成的柯氏气团对位错起钉扎作用，增加了位错运动的阻力；三是溶质原子在层错区的偏聚阻碍扩展位错的运动。所有阻止位错运动，增加位错移动阻力的因素都可使强度提高。影响因素：①在固溶体溶解度范围内，合金元素的质量分数越大，则强化作用越大；②溶质原子与溶剂原子的尺寸差越大，强化效果越显著；③形成间隙固溶体的溶