一、选择题

1、为了保证仪表和精密机械具有足够的精度和灵敏度，要求其传感元件的材料具有低的 ( A ) A 、循环韧性 B、弹性比功 C、弹性极限 D、切变模量

2、下面哪种硬度试验的试验力可以任意选取而不用换压头，而且硬度值最精确？ ( D )

A、洛氏硬度 B、布氏硬度 C、肖氏硬度 D、维氏硬度

3、下列哪种说法不正确？ （ B ）

A、细化晶粒能提高塑性； B、细化晶粒能降低断裂韧度；

C、细化晶粒能提高疲劳极限； D、细化晶粒能降低韧脆转变温度。 4、为使材料获得较高的韧性，对材料的强度和塑性需要（ C ）的组合。

A、高强度、低塑性； B、高塑性、低强度； C、中等强度、中等塑性 D、低强度、低塑性

5、微孔聚集型断裂的断口特征不包括下列哪一项（ C ）。

A、韧窝状 B、有第二相质点的痕迹 C、台阶状 D、有夹杂物存在的痕迹

6、格雷菲斯断裂强度理论得出的材料断裂强度与实际值相当，是因为格雷菲斯断裂强度理论（ C ）。 A、模型好； B、计算精确； C、认为实际材料有缺陷； D、认为实际材料变形时不消耗塑性变形功。

7、平面应变条件下裂纹尖端的塑性区尺寸（ B ）平面应力条件下的塑性区。 A、大于； B、小于； C、等于； D、不一定。

8、下列哪种试验方法测得的tk最高？（ A ）。

A、缺口试样冲击弯曲 B、缺口试样静拉伸 C、光滑试样冲击弯曲 D、光滑试样静拉伸

二、多项选择题

1、预防应力腐蚀的措施有 （ ABD ）

A、降低拉应力； B、改变介质条件； C、选用纯金属材料； D、采用电化学保护。

2、韧性材料在哪些条件下不可能变成脆性材料（ AD ）。

A、增大缺口半径； B、增大加载速度； C、降低温度； D、减小晶粒尺寸。

3、关于疲劳断口的特征，下列说法不正确的是 （ AB ） A、一个疲劳断口只有一个疲劳源；

B、贝纹线是应力循环作用产生的，而疲劳条带是载荷变动引起的； C、离疲劳源越近，贝纹线越密集； D、材料韧性越好，贝纹线间距越小。

4、评定塑性条件下的断裂韧性可以用哪些指标？ （ BC ）

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A、平面应变断裂韧度KIC B、断裂韧度JIC C、断裂韧度?C D、裂纹扩展能量释放率GIC

5、缺口冲击韧性实验可以用来 （ ABD ）

A、评定零件工作时的安全性； B、评价材料的冶金质量； C、评定材料的缺口敏感性； D、评定材料的冷脆倾向性。

三、判断题

1、奥氏体不锈钢在任何腐蚀性溶液中都容易发生应力腐蚀开裂。（ × ）

2、在规定温度与试验时间内，使试样产生的总伸长率不超过规定值的最大应力称为持久强度极限。（ × ）

3、在钢中Fe3C体积比相同的条件下，片状珠光体的屈服强度比球状珠光体的屈服强度高。（ √ ） 4、冲击载荷下材料的屈服强度和抗拉强度都提高。（ √ ）

5、以一定大小的载荷将一个直径为D的球形压头压入金属表面，形成一个球形压痕，单位压痕面积上承受的载荷值即为该金属材料的洛氏硬度。 （ × ）

6、铸铁试件在室温下扭转断裂，其断口为正断，沿着与轴线约成45°的螺旋线断开。（ √ ）

四、填空题

1、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（伸长）；反向加载，规定残余伸长应力（减小）的现象，称为包申格效应。包申格效应与金属材料中（位错运动）所受的阻力变化有关。

2、高强度钢对氢致延滞断裂非常敏感，其断裂过程可分为（孕育阶段）、（裂纹亚稳扩展阶段）和失稳扩展阶段。

3、金属材料塑性变形过程中所需要的外力不断增大，这表明金属材料有一种阻止继续变形的能力，其原因是塑性变形过程中（位错增殖）所致。

4、材料的断裂按断裂机理可分为（微孔聚集型断裂）、（解理断裂）和（纯剪切断裂）；按断裂前塑性变形大小可分为（塑性断裂）和（脆性断裂）。

5、根据裂纹体所受载荷与裂纹间的关系，可将裂纹分为（张开）型裂纹、（滑开）型裂纹和（撕开）型裂纹等三种类型，其中（张开）型裂纹是实际工程构件中最危险的一种形式。

五、说明下列力学性能指标的意义

1、?b：抗拉强度 2、?s：扭转屈服强度

3、HRC：压头为顶角120°金刚石圆锥体、总试验力为1500N的洛氏硬度 4、?-1：应力比为-1的疲劳极限 5、?scc：应力腐蚀断裂的临界应力

六、简答题

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1、什么是屈服现象？试用位错增殖理论解释说明屈服过程中出现上屈服点和下屈服点的原因。

参考答案：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。

屈服时，根据??b?v，在屈服开始的时候，位错密度比较小，为了满足一定的变形速率，必须增大位错运动速率，而运动速率与外力有关，此时出现上屈服点。随着屈服进行到一定程度，位错密度增加，需要减小运动速率，故外力减小，出现下屈服点。

2、疲劳失效过程可分成哪几个阶段？并简述各阶段的机制。

参考答案：疲劳失效过程可以分为三个主要阶段：①疲劳裂纹形成；②疲劳裂纹扩展；③当裂纹扩展达到临界尺寸时，发生最终的断裂。

疲劳微裂纹的形成可能有三种方式：表面滑移带开裂、夹杂物与基体相界面分离或夹杂物本身断裂，以及晶界或亚晶界开裂。微裂纹只有穿过晶界，才能与相邻晶粒内的微裂纹联接，或向相邻晶粒内扩展，以形成宏观尺度的疲劳裂纹。

3、为什么提高加载速率会使金属脆性增大？

参考答案：提高加载速率时，金属塑性变形应变率的增长落后于载荷速率的增长，而且塑性变形来不 及快速传播，应变不是均匀地分布在金属的整个体积内。因而，当宏观上塑性变形尚未表现出来之前，应力已经增长到较高的数值，结果在高应变速率下材料的屈服强度增高。就是说，随着应变速率的增加，屈服强度增高的幅度大于断裂强度增高的幅度。在某一应变速率下，材料的屈服强度达到其断裂强度，就出现宏观脆性断裂。所以在高应变速率下，金属变脆。

七、推导题

对静载拉伸实验，试根据体积不变条件及延伸率、断面收缩率的概念，推导均匀变形阶段材料的延伸率δ与断面收缩率ψ的关系式。

解：在均匀变形阶段，由变形前后体积不变的条件l0A0?lA可得：

l?l0??l?l0(1??l)?l0(1??)l0?A)?A0(1??)A0A?A0??A?A0(1?于是，可以退出材料的延伸率?与断面收缩率?间的关系：11???1-?或???1-?

上式表明，在均匀变形阶段?恒大于?。

八、计算题

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设某压力容器周向应力 ＝1400Mpa，采用焊接工艺后可能有纵向表面裂纹(半椭圆)a=1mm,a/c=0.6.

现可以选用的两种材料分别有如下性能：A钢MPa，

=47Mpa

＝1700Mpa, =74Mpa；B钢＝2100

。试从防止低应力断裂考虑，应选用哪种材料。（a/c=0.6时，查表得Φ=1.28，

Y=1.1?/Φ） 参考答案：

对于材料A：∵σ/σ0.2=1400/1700=0.8 ∴要进行修正。应用修正公式：

K??Y?a1?0.056Y2(?/?s)2，解出KI=44.66MPa.m1/2＜KIC，所以可以选用。

对于材料B：∵σ/σ0.2=0.67 ∴可不考虑修正。

根据K??Y?a=67.44 MPa.m1/2＞KIC，所以不能选用。 结论：选用材料A安全，而选用材料B不安全。

九、论试题

工业上纯金属的强度很低，没有太大的使用价值，因此通常需要通过各种方法来提高纯金属的强度。试论述使金属及合金强化的方法。

参考答案：包括细晶强化、固溶强化、第二相强化、形变强化。

细晶强化是指通过减小晶粒尺寸使金属屈服强度提高的方法。因为晶界是位错运动的障碍，在一个晶

粒内部，必须塞积足够数量的位错才能提供必要的应力，使相邻晶粒中的位错源开动并产生宏观可见的塑性变形。因而，减小晶粒尺寸将增加位错运动障碍的数目，减小晶粒内位错塞积群的长度，使屈服强度提高。

固溶强化是指在纯金属中加入溶质原子（间隙型或置换型）形成固溶合金（或多相合金中的基体相），

将显著提高屈服强度。在固溶合金中，由于溶质原子和溶剂原子直径不同，在溶质原子周围形成了晶格畸变应力场，该应力场和位错应力场产生交互作用，使位错运动受阻，从而使屈服强度提高。

第二相质点的强化效果与质点本身在屈服变形过程中能否变形有很大关系。据此可将第二相质点分为

不可变形的和可变形的两类。根据位错理论，位错线只能绕过不可变形的第二相质点，为此，必须克服弯曲位错的线张力。弯曲位错的线张力与相邻质点的间距有关，故含有不可变形第二相质点的金属材料，其屈服强度与流变应力就决定于第二相质点之间的间距。绕过质点的位错线在质点周围留下一个位错环。随着绕过质点的位错数量增加，留下的位错环增多，相当于质点的间距减小，流变应力就增大。对于可变形第二相质点，位错可以切过，使之同基体一起产生变形，由此也能提高屈服强度。这是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的界面需要做功等原因造成的。

形变强化是通过塑性变形提高屈服强度，因为塑性变形可以增加金属的位错密度，从而使位错运动变

得困难，提高屈服强度。

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