(完整版)材料力学性能-机械工业出版社2008第2版习题答案 联系客服

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。

八.今有如下零件和材料需要测定硬度,试说明选择何种硬度实验方法为宜。

(1)渗碳层的硬度分布;(2)淬火钢;(3)灰铸铁;(4)鉴别钢中的隐晶马氏体和残余奥氏体;(5)仪表小黄铜齿轮;(6)龙门刨床导轨;(7)渗氮层;(8)高速钢刀具;(9)退火态

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低碳钢;(10)硬质合金。

(1)渗碳层的硬度分布---- HK或-显微HV (2)淬火钢-----HRC (3)灰铸铁-----HB

(4)鉴别钢中的隐晶马氏体和残余奥氏体-----显微HV或者HK

(5)仪表小黄铜齿轮-----HV

(6)龙门刨床导轨-----HS(肖氏硬度)或HL(里氏硬度) (7)渗氮层-----HV (8)高速钢刀具-----HRC (9)退火态低碳钢-----HB (10)硬质合金----- HRA

第三章 金属在冲击载荷下的力学性能

冲击韧性:材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力。【P57】

冲击韧度: :U形缺口冲击吸收功 AKU除以冲击试样缺口底部截面积所得之商,称为冲击韧度,αku=Aku/S (J/cm2), 反应了材料抵抗冲击载荷的能力,用aKU表示。P57注释/P67 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mgH1-mgH2。此即为试样变形和断裂所消耗的功,称为冲击吸收功,以AK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

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金属及其合金,特别是工程上常用的中、低强度结构钢(铁素体-珠光体钢),在试验温度低于某一温度tk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。

韧性温度储备:材料使用温度和韧脆转变温度的差值,保证材料的低温服役行为。

二、 (1) AK: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。 AKV (CVN):V型缺口试样冲击吸收功. AKU: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tk,并记为50úTT,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. (3)NDT: 以低阶能开始上升的温度定义的韧脆转变温度,称为无塑性或零塑性转变温度。

(4)FTE: 以低阶能和高阶能平均值对应的温度定义tk,记为FTE

(5)FTP: 以高阶能对应的温度为tk,记为FTP

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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。

影响材料低温脆性的因素有(P63,P73):

1.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。

2.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,材料脆性提高。

3.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,

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