金属力学性能/李杰 那顺桑 冯运莉

定价：49.00元

出版时间：2024-03

ISBN：978-7-5024-9791-0

9787502497910

内容提要

本书主要介绍金属材料在外加载荷及环境因素（如温度、加载速率等）联合作用下所表现的变形、断裂等力学行为规律及其物理本质和测试方法。内容涵盖材料在静拉伸载荷下的力学性能、其他静载荷下的力学性能（压缩、弯曲、扭转、剪切、缺口效应、硬度）、金属的变形（弹性变形和塑性变形）、金属的断裂、金属的断裂韧度、变动载荷下的力学性能、材料的磨损与接触疲劳，以及高温条件下的力学性能等。此外，各章后还附有思考题，以便于课后巩固与提高。

本书可作为高等理工科院校材料科学与工程类专业本科生教材，同时也可供材料类专业的研究生及从事材料研究、生产和应用的专业技术人员阅读参考。

目录

0绪论1

0.1材料的概念与分类1

0.2材料科学与工程的基本要素2

0.2.1材料成分3

0.2.2材料结构3

0.2.3合成与制备工艺3

0.2.4材料性能3

0.2.5材料性能与成分、结构、工艺之间的关系3

0.3材料的力学性能4

0.3.1材料性能的概念4

0.3.2材料性能的分类4

0.3.3材料力学性能的概念4

0.3.4材料力学性能的研究内容5

0.3.5材料力学性能的研究目的和意义6

思考题7

1金属在单向静拉伸载荷下的力学性能8

1.1拉伸力伸长曲线和应力应变曲线8

1.1.1拉伸实验8

1.1.2拉伸曲线和应力应变曲线9

1.1.3规定非比例伸长应力的测定方法13

1.1.4不同材料的应力应变曲线15

1.2真应力真应变曲线16

1.3拉伸试验的相关问题17

1.3.1试样的规格、尺寸17

1.3.2双向拉伸试验和性能数据的应用18

思考题20

2金属在其他静载荷下的力学性能21

2.1应力状态软性系数与应力状态图21

2.2压缩23

2.2.1压缩试验的特点24

2.2.2压缩试验24

2.3弯曲25

2.3.1弯曲载荷的作用特点25

2.3.2弯曲试验26

2.4扭转27

2.4.1扭转试验的特点28

2.4.2扭转试验29

2.5剪切30

2.5.1单剪切试验30

2.5.2双剪试验31

2.5.3冲孔式剪切试验31

2.6缺口试样静载荷试验31

2.6.1缺口效应31

2.6.2缺口试样静拉伸试验34

2.6.3缺口试样静弯曲试验35

2.7硬度36

2.7.1硬度概念与分类36

2.7.2布氏硬度37

2.7.3洛氏硬度40

2.7.4维氏硬度和显微硬度44

2.7.5其他硬度试验方法46

2.7.6硬度与其他力学性能指标的关系49

思考题50

3金属的变形51

3.1弹性变形51

3.1.1弹性变形及其物理本质51

3.1.2胡克定律52

3.1.3弹性变形的特点55

3.1.4弹性常数56

3.1.5弹性比功59

3.1.6弹性不完整性60

3.2塑性变形65

3.2.1塑性变形的方式和特点65

3.2.2屈服现象和屈服点67

3.2.3影响屈服强度的因素及提高屈服强度的途径70

3.2.4形变强化75

3.2.5颈缩现象和抗拉强度78

3.2.6屈强比79

3.2.7静力韧度80

思考题80

4金属的断裂82

4.1金属断裂的类型82

4.1.1韧性断裂和脆性断裂83

4.1.2穿晶断裂和沿晶断裂85

4.1.3剪切断裂和解理断裂86

4.1.4正断型和切断型断裂87

4.2解理断裂89

4.2.1裂纹的形成89

4.2.2裂纹的扩展93

4.2.3微观断口特征93

4.2.4准解理断裂95

4.3微孔聚集型断裂96

4.3.1韧性断裂的普遍特征96

4.3.2微孔的成核和长大97

4.3.3微观断口特征98

4.4断裂强度理论99

4.4.1理论断裂强度99

4.4.2断裂强度的裂纹理论100

4.4.3断裂理论的意义103

思考题104

5金属的断裂韧度106

5.1线弹性条件下的金属断裂韧度107

5.1.1裂纹扩展的基本形式107

5.1.2应力场强度因子KⅠ及断裂韧度KⅠC108

5.1.3裂纹扩展能量释放率GⅠ及断裂韧度GⅠC119

5.2断裂韧度KⅠC的测试121

5.2.1试样的形状、尺寸及制备121

5.2.2测试方法122

5.2.3试验结果的处理123

5.3影响断裂韧度KⅠC的因素124

5.3.1断裂韧度KⅠC与常规力学性能指标之间的关系124

5.3.2影响断裂韧度KⅠC的因素125

5.4弹塑性条件下金属断裂韧度128

5.4.1J积分及断裂韧度JⅠC128

5.4.2COD法及断裂韧度δc130

思考题132

6钢的冷脆及冲击韧性133

6.1冲击载荷下金属变形和断裂的特点133

6.1.1冲击载荷特征与形变速率133

6.1.2冲击载荷对弹性变形的影响134

6.1.3冲击载荷对塑性变形和断裂的影响134

6.1.4静力和冲击作用的区别134

6.2冲击弯曲试验和冲击韧性136

6.2.1冲击弯曲试验的原理136

6.2.2冲击试样断裂过程分析138

6.2.3冲击试验的用途139

6.3低温脆性141

6.3.1低温脆性现象141

6.3.2低温脆性的本质141

6.3.3低温脆性的影响因素142

6.4冷脆的评定方法147

6.4.1韧脆转变温度Tc及冷脆147

6.4.2能量法定义Tc147

6.4.3断口形貌定义Tc148

6.4.4落锤试验法148

6.4.5动态撕裂试验法150

6.4.6其他低温脆性评定规范151

思考题152

7金属的疲劳153

7.1金属疲劳现象及特点153

7.1.1疲劳载荷的类型153

7.1.2疲劳现象及特点155

7.1.3疲劳的宏观断口特征155

7.2金属的疲劳试验157

7.2.1疲劳试验类型及装置157

7.2.2疲劳试验158

7.2.3疲劳试验结果的统计处理及PSN曲线的绘制162

7.2.4疲劳试样165

7.3疲劳力学性能167

7.3.1疲劳曲线和对称循环疲劳极限168

7.3.2抗疲劳过载能力169

7.3.3不对称循环疲劳极限与疲劳图170

7.3.4疲劳缺口敏感度172

7.4影响疲劳强度的因素174

7.4.1零件尺寸效应175

7.4.2变动载荷频率范围175

7.4.3表面状况175

7.4.4平均应力176

7.4.5合金成分及显微组织178

7.4.6使用温度178

7.4.7环境介质178

7.4.8表层残余应力179

7.5疲劳强度与材料基础力学性能之间的关系179

7.5.1疲劳强度和抗拉强度之间经验关系179

7.5.2疲劳宏观因子和常规力学性能的关系180

7.6疲劳机理180

7.6.1裂纹的萌生181

7.6.2疲劳过程的硬化和软化181

7.6.3疲劳裂纹的扩展182

7.7疲劳强度设计182

7.7.1无限寿命设计法183

7.7.2有限寿命设计法185

7.7.3复合应力下的疲劳强度设计187

7.8疲劳裂纹扩展速率及测试188

7.8.1疲劳裂纹速率测定试样及制备方法189

7.8.2试验程序190

7.8.3试验结果的处理和计算191

7.9其他形式的疲劳193

7.9.1低周疲劳193

7.9.2多次冲击抗力（冲击疲劳）193

7.9.3热疲劳196

思考题197

8金属磨损和接触疲劳199

8.1磨损及磨损类型199

8.1.1磨损的概念199

8.1.2耐磨性200

8.2磨损模型和磨损机理200

8.2.1黏着磨损201

8.2.2磨粒磨损204

8.2.3冲蚀磨损210

8.2.4腐蚀磨损212

8.2.5微动磨损213

8.3磨损试验方法214

8.4金属的接触疲劳215

8.4.1接触疲劳现象与接触应力215

8.4.2接触疲劳破坏机理219

8.4.3接触疲劳试验方法220

8.4.4影响接触疲劳寿命的因素220

8.5摩擦磨损的控制222

8.5.1润滑剂的使用223

8.5.2摩擦副材料的选择224

8.5.3材料的表面改性与强化处理225

思考题227

9金属高温力学性能228

9.1金属的蠕变与蠕变断裂229

9.1.1蠕变现象229

9.1.2蠕变过程中变形与断裂机理230

9.2蠕变极限与持久强度232

9.2.1蠕变极限及其测定方法232

9.2.2持久强度及其测定方法233

9.2.3影响蠕变极限及持久强度的主要因素235

9.3松弛稳定性237

9.3.1金属中的应力松弛现象237

9.3.2松弛稳定性指标及其测定方法237

9.4其他高温力学性能239

9.4.1高温短时拉伸性能239

9.4.2高温硬度239

思考题240

参考文献241