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第一章1.应力-应变曲线（拉伸力-伸长曲线）。拉伸力在Fe以下阶段，为弹性变形阶段，到达Fa后，试样开始发生塑性变形，最初试样局部区域产生不均匀屈服塑形变形，曲线上出现平台或锯齿，直至C点结束。继而进入均匀塑形变形阶段。达到最大拉伸Fb时，试样在此产生不均匀塑形变形，在局部区域产生缩颈。最终，在拉伸力Fk处，试样断裂。2.弹性变形现象及指标弹性变形：是可逆性变形，是金属晶格中原子自平衡位置产生可逆位移的反映。弹性变形指标：①弹性模量，是产生100%弹性变形所需应力。②弹性比功（弹性比能、应变比能），表示金属吸收弹性变形功的能力。③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。④循环韧性：金属材料在交变载荷（振动）下吸收不可逆变形功的能力。3.塑性变形现象及指标金属材料常见塑性变形方式主要为滑移和孪生。滑移：金属材料在切应力作用下位错沿滑移面和滑移方向运动而进行切变得过程。孪生：金属材料在切应力作用下沿特定晶面和特性晶向进行的塑性变形。塑性变形特点：①各晶粒变形的不同时性和均匀性；②各晶粒变形的相互协调性。塑性变形指标：⑴屈服强度，屈服强度及金属材料拉伸时，试样在外力不增加（保持恒定）仍能继续伸长时的应力。屈服现象：金属材料开始产生宏观塑形变形的标志。屈服现象相关因素：①材料变形前可动位错密度很小；②随塑性变形的发生，位错能快速增殖；③位错的运动速率与外加应力有强烈的依存关系。屈服现象指标：规定非比例伸长应力；规定残余伸长应力；规定总伸长应力。影响屈服强度因素：①内在因素：金属本性和晶格类型；晶粒的大小和亚结构；溶质元素；第二相。②外在因素：温度、应变速率、应力状态。⑵应变硬化：金属材料阻止继续塑形变形的能力，塑性变形是硬化的原因，硬化是结果。⑶缩颈：韧性金属材料在拉伸试验时变形集中于局部区域的特殊现象，是应变硬化与截面减小共同作用的结果。抗拉强度：韧性金属试样拉断过程中最大力所对应的应力。⑷塑性是指金属材料断裂前发生塑性变形的能力。金属材料常用塑性指标为断后伸长率、断面收缩率。对静载下工作的机件，都要求材料具有一定塑性，以防止机件偶然过载时产生突然破坏。这是因为塑性变形有缓和应力集中的作用。4.静力韧度、冲击韧度、断裂韧度联系与区别韧度是度量材料韧性的力学性能指标。韧性是金属材料的力学性能，指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。静力韧度：金属材料在静拉伸时单位体积材料断裂前所吸收的功。冲击韧度：材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力。低碳钢拉伸力-伸长曲线断裂韧度：材料裂纹失稳扩展导致材料断裂的临界值。5.机件三种主要失效的形式：磨损、腐蚀、断裂。6.断裂类型及特征（P24表1-7）⑴韧性断裂：金属材料断裂前产生明显宏观塑性变形的断裂，有一种缓慢的撕裂过程。断裂特点：断裂前产生明显宏观变形；过程缓慢；断裂面一般平行于最大切应力，并与主应力成45o角。断口特征：呈纤维状，灰暗色。断口特征三要素：纤维区、放射区、剪切唇。纤维区：裂纹扩展快速，撕裂时塑性变形量大，呈锯齿形；放射区：裂纹快速低能量撕裂，有放射花样特征；剪切唇：表面光滑，与拉伸轴呈45°，是典型的切断型断裂。⑵脆性断裂：断裂特点：突然发生，断裂前不发生塑性变形，没有明显征兆，断裂面与正应力垂直；断口特征：平齐而光亮，呈放射状或结晶状。人字纹花样的放射方向与裂纹扩展方向平行。⑶①穿晶断裂：裂纹穿过晶内，可以是韧性或脆性断裂，两者有时也可混合发生。断口特征：断口具有人字纹曲线。②沿晶断裂：裂纹沿晶界扩展，多数为脆性断裂。断口特征：形貌呈冰糖状，但晶粒细小则呈晶粒状，颜色较纤维状断口明亮、较纯脆性断口灰暗。⑷剪切断裂：金属材料在切应力作用下沿滑移面分离而造成的滑移面分离断裂，分滑断（纯剪切断裂）和微孔聚集型断裂。①纯剪切断裂是沿滑移面分离而造成的分离断裂。断裂特点：沿滑移面分离剪切断裂（单晶体）；通过缩颈导致最终断裂（多晶体、高纯金属）。断口特征：呈锋利的楔形（单晶体金属）或刀剑形（多晶体金属完全韧性断裂）。②微孔聚集型断裂是微孔形核、长大、聚合导致材料分离。断裂特点：沿晶界微孔聚合，沿晶断裂；在晶内微孔聚合，穿晶断裂。微观断口特征：断口呈大小不等的圆形或椭圆形韧窝（等轴韧窝、拉长韧窝、撕裂韧窝）。⑸解理断裂，金属材料在一定条件下，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断裂。断裂特点：以极快速率沿一定晶体学平面（解理面），产生的穿晶断裂。解理面一般是低指数晶面或表面能最低的晶面，解理断裂总是脆性断裂。微观断口特征：解理台阶、河流花样、舌状花样。准解理，似解理河流但非真正解理。不是独立的断裂机制，是解理断裂的变种。7.断裂强度⑴理想晶体脆性（解理）断裂的理论断裂强度：210aEsm，表明晶体弹性模量愈大、表面能愈大、原子间距愈小，即结合愈紧密，则理论断裂强度愈大。⑵实际断裂强度-格雷菲斯公式：212aEsc，它表明在脆性材料中，裂纹扩展所需的应力反比与裂纹半长的平方根。8.名词解释滞弹性：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现象。包申格效应：指材料经过预先加载并产生少量塑性变形，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。第二章1.应力状态软性系数()，表示最大切应力比最大正应力。α值越大（试验方法：试样中最大切应力分量越大），表示应力状态越‘软’，金属越容易产生塑性变形和韧性断裂；α值越小（试验方法：试样中最大正应力分量越大），表示应力状态越‘硬’，金属越不易产生塑性变形而易于产生脆性断裂。2.各种试验的特点⑴压缩试验特点：①单向压缩试验的应力状态系数α=2，比拉伸、扭转、弯曲应力状态都软；②拉伸时塑性很好的材料在压缩时只发生压缩变形而不会断裂。⑵弯曲试验特点：①弯曲试验试样形状简单、操作方便；②弯曲试样表面应力最大，可较灵敏地反映材料表面缺陷。⑶扭转试验特点：①扭转的应力状态软性系数α=0.8，比拉伸的大，易于显示金属的塑性行为；②圆柱形试验，整个长度上塑性变形是均匀的，没有缩颈现象，所以能实现大塑性变形量下的试验；③能较敏感地反映出金属表面缺陷及表面硬化层的性能；④扭转试验是测定这些材料切断强度最可靠的办法。3.硬度的测试方法、原理与适用范围硬度是表征金属材料软硬程度的一种性能。硬度测试方法三类：弹性回跳法（肖氏硬度）、压入法（布氏、洛氏、维氏硬度）、划痕法（莫氏硬度）。⑴布氏硬度（HBW）：以测量所得试样的压痕直径，计算压痕球形表面积，通过单位面积所承受的试验力来计算硬度值。(√)布氏硬度适用于测定灰铸铁、轴承合金等具有粗大晶粒或组成相的金属材料的硬度。优点：布氏硬度所得压痕面积较大，其硬度值能反映金属在较大范围内各组成相的平均性能，而不受个别组成相及微小不均匀性的影响。布氏硬度试验数据稳定，重复性强。缺点：对不同材料需要更换不同直径的压头球和改变试验力，压痕直径测量较麻烦，不宜在成品上进行试验。⑵洛氏硬度（HR）：以测量压痕深度表示材料的硬度值。HR=002.0hk(k为常数，根据压头材料取值；h压痕深度)。洛氏硬度试验，优点：操作简便、迅速，硬度值可直接读出；压痕较小，可在工件上试验；采用不同标尺可测定各种软硬不同的金属和厚薄不一的试样的硬度。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，则测量硬度值重复性差，分散度大；且用不同标尺测得的硬度值彼此没有联系，不能直接比较。⑶维氏硬度（HV）：以压痕单位面积所承受的试验力计算硬度值。HV=AF102.0=20)2/136sin(204.0dF=21891.0dF维氏硬度试验，优点：不存在布氏硬度试验中要求试验力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；试验力可任意选取，压痕测量精度较高，硬度值较为精确。缺点：硬度值需要通过测量压痕对角线长度后进行计算或查表，工作效率比洛氏硬度法低。4.缺口效应：对于脆性材料，缺口引起应力集中，并改变了缺口前方的应力状态，令金属难以产生塑性变形，因而脆性材料往往直接由弹性变形过渡到断裂。对于塑性材料，缺口提高了材料的“强度”，但缺口也约束了塑性变形，使得塑性降低，增加了材料的变脆倾向。综上，无论脆性材料还是塑性材料，缺口造成了材料变脆倾向，降低了使用安全。⑴缺口试样静拉伸试验:轴向拉伸试验、偏斜拉伸试验。【P55，习题6】缺口敏感度：金属材料缺口试样的抗拉强度σbn与等截面尺寸光滑试样的抗拉强度σb的比值，记为NSR。⑵缺口试样静弯曲试验【P55，习题6】第三章1.‘静载荷’与‘冲击载荷’的区别：加载速率不同（幅度和频率），应变速率在10-4~10-2s-1内，金属力学性能没有明显变化，按静载荷处理；当应变速率大于10-2s-1时，金属力学性能将发生显著变化，则按冲击载荷（动载荷）处理。2.金属材料在冲击载荷加载下与静载荷加载下的变化冲击载荷下，如同降低温度一样，金属材料因提高应变速率使得变脆倾向增大。3.冲击载荷下金属变形和断裂的特点：①与静载荷下相同，都会有弹性变形、塑性变形、断裂等现象；②冲击过程持续时间很短，故吸收的冲击能测不准；③应变速率的改变对材料的弹性行为及弹性模量无影响；④金属材料位错的运动速率增加，滑移临界切应力增加，材料的冲击韧性提高；⑤同时开动的位错源增加，故屈服强度、抗拉强度得到提高；⑥金属材料内部的塑性变形不均匀。4.缺口试样冲击弯曲试验冲击韧性：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，常用标准试样的冲击吸收功Ak表示。冲击弯曲试验标准试样是U形缺口或V形缺口，即夏比U形和V形缺口试样。冲击弯曲试验主要用途：①控制原材料的冶金质量和热加工后的产品质量，即将AK值作为质量控制指标使用；②根据系列冲击试验可得AK值与温度的关系曲线，测定材料的韧脆转变温度。4.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合金，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，端口特征由纤维状变为结晶状。[实质原因：低温脆性材料晶体为体心立方结构，晶体间晶格阻力（派纳力）随温度降低急剧增加，从而令材料屈服强度变大产生低温脆性现象。]韧脆转变温度：当温度降低时，材料屈服强度急剧增加，而塑性和冲击吸收功急剧减小。材料屈服强度急剧升高的温度，或断后伸长率、断口收缩率、冲击吸收功急剧减小的温度。5.韧脆转变温度的影响因素：①晶体结构；②溶质元素；③晶粒大小；④金相组织；⑤其它：加载速率、试样尺寸和形状。6.低温脆性材料：体心立方晶体金属及合金，例如低强度钢（铁素体-珠光体钢）第四章1.裂纹扩展基本形式：张开型、滑开型、撕开型。张开型裂纹扩展最危险，容易引起脆性断裂。2.断裂韧度：定义：当应力达到断裂强度，裂纹失稳，并开始扩展。临界或失稳状态的KI值记作KIC或KC，称为断裂韧度。[KIC为平面应变下的断裂韧度，表示在平面应变条件下材料抵抗裂纹失稳扩展的能力。KC为平面应力下的断裂韧度，表示在平面应力条件下材料抵抗裂纹失稳扩展的能力。]3.断裂韧度KIC的测试试样：标准三点弯曲试样、紧凑拉伸试样、C形拉伸试样、圆形紧凑拉伸试样。试验要求：试样应保证足够大。测试方法：弯曲、拉伸；传感器测量，绘出有关曲线。4.断裂韧度影响因素：⑴内部因素：①化学成分的影响；②基体相结构和晶粒大小的影响；③杂质及第二相的影响；④显微组织的影响。⑵外界因素：①温度：大多数结构钢随温度降低而下降；②应变速率：增加应变速率使KIC下降。5.断裂韧度的应用：ccICaYK.【P84~88、P92习题16、17】第五章1.变动载荷：指载荷大小，甚至方向随时间变化的载荷。分为规则周期变动应力和无规则随机变动应力两种。循环应力：波形有正弦波、矩形波、三角形波。常见的循环应力：对称交变应力、脉动应力、波动应力、不对称交变应力。2.金属疲劳：定义：材料构件在变动应力和应变的长期作用下，由于累积损伤而引起的断裂