《金属材料与热处理》学习情境一
一．填空题
1.金属材料所受到的外力也称为载荷，载荷按其性质分为：静载荷、动载荷 和 交变载荷。
2.金属材料的常用力学性能指标主要包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度；工艺性能包括：铸造性能、压力加工性能、焊接性能、切削加工性能。
3. 常用的硬度试验法有：布氏硬度试验法、洛氏硬度试验法 和 维氏硬度试验法 三种。
4.冲击韧度的符号用αk表示，单位为J／cm2。
5.写出下列力学性能指标的符号：屈服强度ReL 、伸长率 A、洛氏硬度C标尺HRC。
6. 低碳钢试样在拉伸过程中，其载荷与伸长量间的关系可分为 弹性变形阶段、屈服阶段、强化阶段 和 缩颈阶段。
7. 金属材料的铸造性能主要取决于金属的流动性、收缩性 和 偏析 等。
二．选择题
1.拉伸试验时，试样拉断前能承受的最大应力称为材料的抗拉强度。 A．屈服强度 B.抗拉强度 C.弹性极限
2.测定半成品、毛坯 、铸件和轴承合金的硬度，一般常选用布氏硬度计来测试
A．布氏硬度计 B.洛氏硬度计 C.维氏硬度计
3.金属材料在静载荷作用下抵抗永久变形和断裂的能力称为强度。 A.硬度 B.塑性 C.强度 4.金属的强度越低、塑性越好，其压力加工性能越好。 A．铸造性能 B.压力加工 C. 焊接性能 5.金属材料的强度值越大，其硬度也就越好。 A．硬度 B.塑性 C.切削加工性能
三．简答题
1. 画出低碳钢力-伸长曲线，并简述拉伸变形的几个阶段。
答：如题图3-1所示，低碳钢试样在拉伸过程中，其载荷与伸长量间的关系可分为弹性变形阶段、屈服阶段、强化阶段和缩颈阶段。
弹性阶段
在拉伸的初始阶段，当载荷不超过Fe时，拉伸曲线Oe段为一直线段，它表示力与变形成正比关系。若此时卸除载荷，试样能完全恢复到原来的尺寸。Fe为最大弹性变形时的载荷。
屈服阶段
题图3-1
当载荷大于Fe后，拉伸曲线开始偏离直线，即试样的伸长量与载荷不成正比例关系，若此时卸载，试样的伸长只能部分的恢复，而保留一部分残留变形，这种不能随载荷去除而消失的变形称为塑性变形。当载荷继续增加到FeL，曲线出现平台或锯齿形，此时拉伸力不增加，试样变形确继续增加。这种现象称为屈服。FeL为屈服载荷。屈服后，材料残留较大
的塑性变形。
强化阶段
载荷大于FeL后，试样再继续伸长则必须增加拉伸力。随着继续变形增大，变形抗力也逐渐增大，这种现象称为形变强化（或称加工硬化）。Fm为试样在拉伸试验中所能抵抗的最大载荷。
缩颈阶段
当载荷达到最大值Fm后，继续拉伸，试样会在某一直径处发生局部收缩，称为“颈缩”，此处截面缩小，所需外力也随之逐渐降低，这时伸长主要集中于缩颈部位，直至断裂。
2. 布氏硬度实验法有哪些优缺点?它主要适用于何种场合的测试?
答：布氏硬度试验时一般采用的压头直径较大，因而所得压痕面积较大。压痕面积大的优点是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。其缺点是对不同材料需更换压头直径和改变试验力，压痕直径的测量也较麻烦，因而用于自动检测时受到限制；当压痕直径较大时不宜在成品上进行试验。因此，布氏硬度试验适用于测定毛坯、半成品及灰铸铁、轴承合金等的硬度，不适用于薄皮件和成品件的测量。
3. 什么是金属的疲劳断裂，生产中如何提高零件的抗疲劳能力?
答：在交变应力或重复应力下工作的，虽然零件所承受的交变应力数值小于材料的屈服强度，但在长时间运转后也会发生断裂，这种现象称为疲劳断裂。
1）设计方面 尽量使零件避免尖角、缺口和截面突变，以避免应力集中及其所引起的疲劳裂纹。