4）疲劳门槛值ΔKth：表示无限寿命的疲劳性能，也都受到材料成分和组织，载荷条件及环境因素等影响，ΔKth表示材料阻止疲劳裂纹开始扩充的性能也是材料的力学性能指标，其值越大，阻止疲劳裂纹开始扩展的能力越大，材料性能就越好. 3.试叙述金属疲劳断裂的特点
（1）疲劳是低应力循环延时断裂，即具有寿命的断裂，其断裂应力水平往往低于材料抗拉强度，甚至屈服强度。
（2）.疲劳是脆性断裂。由于一般疲劳的应力水平比屈服强度低，所以不论是韧性材料还是脆性材料，在疲劳断裂前均不会发生塑性变形及有形变预兆，它是长期积累的损伤过程中，经裂纹萌生和缓慢亚稳扩展到临界尺寸时才突然发生的。
（3） 疲劳对缺陷（缺口，裂纹及组织缺陷）十分敏感，由于疲劳破坏是从局部开始的，所以他对缺陷具有高度的选择性。
（4）疲劳断裂也是裂纹萌生与扩展的过程。
7.试述疲劳裂纹的形成机理及阻止疲劳裂纹萌生的一般方法
形成机理：疲劳微观裂纹都是有不均匀的局部滑移和显微开裂引起的。主要方式有表面滑移带开裂，第二相，夹杂物或其界面开裂，晶界或亚晶界开裂等。
⑴滑移带开裂产生裂纹，驻留滑移带在表面形成，其深度较浅，随着加载循环次数的增加，循环滑移带会不断加宽，当加宽之一定程度时，由于位错的塞积和交割作用，便在驻留滑移带处形成微裂纹
⑵相界面开裂形成裂纹，很多疲劳源都是有材料中的第二相或夹杂物引起的，因此便提出了第二相，夹杂物和基体界面开裂或第二相，夹杂物本身开裂的疲劳裂纹萌生机理。 ⑶晶界开裂产生裂纹 多晶体材料由于晶界的存在和相邻晶粒的不同取向性，位错在某一晶粒内运动时受到晶界的阻碍作用，在晶界处发生位错塞积和应力集中现象，在应力不断循环下，晶界处的应力集中得不到松弛时，则应力峰值越来越大，当超过晶界强度时，就会在晶界处产生裂纹。
措施 （1）提高材料的滑移抗力（采用固溶强化，细晶强化）均可阻止裂纹萌生，提高疲劳强度。
（2）降低第二相或夹杂物的脆性，提高相界面强度，控制第二相，夹杂物的数量，形态，大小和分布，使之―少小圆均‖均可抑制或延缓疲劳裂纹在第二相，夹杂物附近萌生，提高疲劳强度。
（3）凡使晶界弱化和晶粒粗化的因素，如晶界有低熔点夹杂物等有害元素和形成偏析，回火脆，晶界析氢及晶粒粗化等，均易产生晶界裂纹，降低疲劳强度，反之，凡使晶界强化，净化和细化晶粒的因素，均能抑制晶界裂纹形成，提高疲劳强度。 试述金属表面强化对疲劳的影响
表面强化方法：喷丸，滚压，表面淬火及表面化学热处理等。
⑴表面喷丸及液压：喷丸是用压缩空气将坚硬的小弹丸速喷打向机件表面，使机件表面产生局部形变强化，同时因塑变层周围的弹性约束，又在塑变层内产生残余压应力，降低缺口应
力集中和疲劳缺口的敏感度
⑵表面热处理及化学热处理都是利用组织相变获得表面强化的工艺方法 第六章
说明下列力学性能指标意义
1 KIBCC：试样在特定化学介质中不发生应力腐蚀断裂的最大应力场强度因子称为应力腐蚀临界应力场强度因子，抗应力腐蚀性能指标
2 KZHEC:试样抗氢脆的力学性能指标，在特定条件下不发生氢脆断裂的最大应力场强度因子叫氢脆临界应力强度因子
试述金属产生应力腐蚀的条件及机理
条件1 应力机件所承受的应力包括工作应力和残余应力起作用的是拉应力 2化学介质 只有在特定的化学介质中，某种金属材料才能产生应力腐蚀
3 合金材料纯金属不会产生应力腐蚀，所有合金对应力腐蚀都有不同程度的敏感性 机理 滑移----溶解理论
对应力腐蚀敏感的合金在特定的化学介质中，表面形成一层钝化膜，处于钝化状态，若有拉应力则使裂纹尖端地区产生局部塑性变形，滑移台阶在表面露头时钝化膜破裂，且露出新鲜表面，具有钝化膜的金属表面成为阴极，从而形成腐蚀微电池，阳极金属溶解，在金属表 面形成蚀坑或原有裂纹的尖端形成应力集中，使阳极电位降低，加速溶解，直至裂纹向纵深扩展。
6何谓氢致延滞断裂？简述其机理
高强度钢或α+β钛合金中，还有适量的处于固溶态的氢，在低于屈服强度的应力持续作用下，经过一段孕育期后，在金属内部特别是三项拉伸应力区形成裂纹，逐步扩展，最后突然发生脆性断裂，逐步扩展，最后突然发生脆性断裂，这种由于氢的作用而产生的延滞断裂现象称为氢致延滞断裂。其共分为三个阶段：孕育阶段，裂纹亚稳扩展阶段，失稳扩展阶段。钢的表面单纯吸附氢原子不会产生氢脆，必须进入α-Fe晶格中并偏聚到一定浓度后才形成裂纹，因此，必须经过三个步骤，即氢原子进入钢中，氢在钢中迁移和氢的偏聚，这三个步骤都需要时间，这是孕育期。由于外力作用，氢气团会对位错起阻碍作用，位错磨积，产生裂纹，而氧原子随位错运动向裂纹区聚集，当偏聚农民年浓度达到临界值时，形成孔裂纹，孔裂纹与原裂纹尖端汇合，裂纹扩展，当裂纹经亚稳扩展到临界尺寸时随便失稳扩展而断裂。 4试述疲劳宏观断口的特征及其形成过程
疲劳断口具有三个形貌不同的区域：疲劳源，疲劳区，瞬断区
⑴疲劳源：疲劳源光亮度最大，因为这里在整个裂纹亚稳扩展过程中断面不断摩擦挤压，故显示光亮平滑，而且因加工硬化表面硬度提示
⑵疲劳区：断口比较光滑并分布有贝纹线，贝纹线由载荷变动引起，如机械运转时的开动和停歇，偶尔自然引起的载荷变动，使裂纹前沿线留下了弧状台阶痕迹
⑶瞬断区：裂纹失稳扩展，导致机件瞬时断裂
塑性变形特点：1 各晶粒变形的不同时性和不均匀性2各晶粒变形的相互协调性
屈服强度的三个因素：1材料变形前可动位错密度很小2随塑性变形发生，位错能快速增殖3位错运动速率与外加应力有强烈依存关系
缩颈是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它使应变硬化与截面减小共同作用的结果
材料力学性能讲义
绪论：
一、材料：无机材料、有机材料 金属材料、非金属材料
高分子材料：塑料、橡胶、合成纤维 陶瓷材料 复合材料 天然材料
工程结构材料、功能材料
信息、生物技术、新材料、环保
金属：良导电、热性，光泽，良好的延展性。自由电子、金属键（无方向性）
二、性能：力学性能，物理、化学性能，加工工艺性能
力学性能：金属材料在一定环境中在外力作用下所表现出来的抵抗行为。 分弹性性能与塑性性能。
力学性能指标：金属材料在外力作用下表现出来的抵抗变形及断裂的能力。 分应力、应变；强度指标、塑性指标及综合力学性能指标。
金属材料的失效形式：变形、断裂(含疲劳断裂)、磨损、腐蚀，以及加工失误
三、研究内容：
1）各种力学现象及行为、意义、本质概念的相互关系。
2）各种力学性能指标的概念、本质、意义，力学行为及其影响因素。
3）各种宏观失效方式的本质、机理、原因，各力学性能指标之间的相互关系及失效判据。
4）各种力学性能指标的测试技术及实际应用。
第一章：金属在单向静拉伸载荷下的力学性能
单向应力、静拉伸
§1-1 应力应变曲线
拉伸曲线 ：P-ΔL 曲线 σ-ε曲线
σ= P/F0 ε= ΔL/L0 = (L-L0)/L0 横坐标：ΔL、ε； 纵坐标：P、σ
应力应变曲线的几个阶段： 弹性变形、均匀塑变(弹塑性变形)、集中塑变(缩颈)、断裂
§1-2 弹性变形 弹性变形的力学性能指标
一、弹性变形的定义及特点： 1、 特点： ①变形可逆 ②应力-应变保持直线关系 ③变形总量较小
2、产生机理： 原子间作用力
原子间具有一定间距→原子间距，也即是原子半径的两倍（指同类原子）， 原子间作用力：吸引力、相斥力。其性质估且不论
吸引力：原子核中质子(正离子)与其它原子的电子云之间的作用力 相斥力：离子之间及电子之间的作用力 二者均与原子间距（2r）有关： P A A ro2 r2 r4
前者为引力项，后者为斥力顶。
r=rO时 P=O；r＞rO时为引力；r＜rO时为斥力
r＞rO 时P＞ 0，为引力，两原子间有拉进的趋势； r＜rO 时P＜ 0，为斥力，两原子间有推远的趋势； r=rO 时 P = 0，为平衡状态，两原子间保持距离。
当材料承受拉应力时： rM ? r ? rO
当P = Pmax 为最大值时，r = rM，Pmax一般可视作理论弹性极限 即在P? Pmax 则将产生原子移位，并形成不可逆变形即塑性变形
3、Note: 1) Pmax 一般远大于Pp、Pe（三个数量级）,即在实际金属在外力P