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性能学总复习.doc
材料性能学总复习资料
第一章 作业1
1.掌握以下物理概念:强度、屈服强度、抗拉强度、塑性、弹性、延伸率、断面收缩率、弹性模量、比例极限、弹性极限、弹性比功、包申格效应、弹性后效、弹性滞后环材料最大均匀塑性变形的抗力是指在外力作用下,材料能稳定地发生永久变形而不破坏其性的能力。2、?,所以提高弹性极限可以提高弹性比功。
3、
解得:
(2)
(3)
5、试区别刚度与弹性两个概念,一个弹簧由于刚度不足或弹性较差产生的失效现象有何不同?如何克服?
答:刚度表征的是材料对弹性变形的抗力,其值越大,则在相同应力下产生的弹性变形就越小。而弹性则是材料受载后产生一定的变形,而卸载后这部分变形消逝,材料恢复到原来的状态的性质。一个弹簧刚度不足说明其抵抗变形能力不足,那么很容易就失去弹性,弹性较差说明其伸长率不足,很容易断裂。提高弹簧刚度可以减少工作圈数,提高弹簧弹性可以将两个弹簧并联。
第一章作业2
1.与单晶体相比,多晶体变形有哪些特点?2.金属材料的应变硬化有何实际意义?3.一个典型拉伸试样的标距为50mm,直径为13mm,实验后将试样对接起来以重现断裂时的外形,试问:? (1)若对接后的标距为81mm,伸长率是多少?? (2)若缩颈处最小直径为6.9mm则断面收缩率是多少?
(2)4.有一材料E=2×1011N/m2,γ=8N/m。试计算在7×107N/m2的拉应力作用下,该材料中能扩展的裂纹之最小长度是多少?
所以裂纹最小长度为
5.推导颈缩条件、颈缩时的工程应力
对上式全微分,得:
根据真应变的定义可得到:
代入 中可得缩颈条件
根据真应变的定义,
所以,产生缩颈的工程应力为
第二章作业
1.简述硬度测试的类型、原理和优缺点?[至少回答三种]
硬度试验分为压入法和刻划法两大类。在压入法中,根据加载速率的不同分为动载压入法和静载压入法。动载压入法中有超声波硬度、肖氏硬度和锤击式布氏硬度。静载压入法中包括布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度和显微硬度。刻化法包括莫氏硬度顺序法和挫刀法。
下面简述布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度的原理和优缺点:
(1)布氏硬度:用一定大小的载荷F(kgf),把直径为D(mm)的淬火钢球或硬质合金球压入试样表面,保持规定时间后卸除载荷,测量试样表面的残留压痕直径d,求压痕的表面积S。将单位压痕面积承受的平均压力F/S定义为布氏硬度(HB)。
优点:压痕面积较大,其硬度值能反映材料在较大区域内各组成相的平均性能;试验数据稳定,重复性高。
缺点:因压痕直径较大,一般不宜在成品上直接进行检验;对硬度不同的材料需要更换压头直径和载荷,同时压痕直径的测量也比较麻烦。
(2)洛氏硬度:测量压痕深度值的大小来表示硬度值。
优点:操作简便迅速;压痕小,可对工件直接进行检验;采用不同的标尺,可测定各种软硬不同和薄厚不一样的硬度。
缺点:压痕较小,代表性差;材料中的偏析及组织不均匀等情况,使所测硬度值的重复性差、分散度大;用不同标尺测得的硬度值既不能直接进行比较,也不能彼此交换。
(3)维氏硬度:其原理与布氏硬度的基本相似,不同的是维氏硬度试验所用的压头是两相对面夹角为136度的金刚石四棱锥体。
优点:数据精确可靠;可任意选择载荷;所测试件厚度薄。
缺点:测定方法较麻烦,工作效率低,压痕面积小,代表性差,不适宜成批生产的常规检验。
2.说明)?
4.有下述材料需要测量硬度,试说明选用何种硬度实验方法?为什么?a. 渗碳层的硬度分布,b. 淬火钢,c. 灰口铸铁,d. 硬质合金,e. 仪表小黄铜齿轮,f. 高速工具钢,g. 双相钢中的铁素体和马氏体,h. Ni基高温合金,i. Al合金中的析出强化相,j. 5吨重的大型铸件,k. 野外矿物。
a、e、g、i使用维氏硬度。
因为维氏硬度主要用来测定各种组成相的硬度以及研究金属化学成分、组织状态与性能的关系。
d、f、h可使用洛氏硬度。
因为洛氏硬度可对工件直接进行检验,操作迅速,它不适宜用来测定极薄工件或经各种表面各处理后工件的表面层硬度,但适合测量金属的硬度。
b、c可使用布氏硬度。
因为布氏硬度压痕面积大,最适合测定灰铸铁、轴承合金等材料的硬度。
j使用肖氏硬度。
因为肖氏硬度为手提式,使用方便,便于携带,适于测量现场大型工件的硬度。
k使用莫氏硬度
莫氏硬度就是陶瓷及矿物材料常用的划痕硬度。
第三章作业
1.冲击载荷下金属变形和断裂的特点。2.试说明低温脆性的物理本质及其影响因素。3.
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