金属材料的机械性能

教学情境一　金属材料的机械性能

学习与训练子目标

了解机械性能的基本概念

掌握室温下、高温下的机械性能指标

在机械制造业中，一般机械零件都是在常温、常压和非强烈腐蚀性介质中使用的，且在使用过程中各机械零件都将承受不同载荷的作用。金属材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力，称为机械性能，又称力学性能。机械性能是零件的设计和选材时的主要依据。外加载荷性质不同（例如拉伸、压缩、扭转、冲击、交变载荷等） ，对金属材料机械性能的要求也不同。

金属材料的机械性能指标是通过各种试验方法测定的，常用的有拉伸试验、硬度试验、冲击试验和疲劳试验等。根据零件的使用温度不同，机械性能分为室温和高温机械性能指标。

知识点一　 室温下金属的机械性能

室温下的机械性能指标包括刚度、强度、塑性、硬度、冲击韧性和疲劳强度，其中刚度、强度和塑性是通过拉伸试验来获得的。

拉伸试验在拉伸试验机上进行。根据国家标准的规定，制作截面为圆形的标准试样，其中d₀为试样截面的原始直径（mm） ，L₀为试样的原始标距（mm） 。拉伸试样一般分为长试样和短试样：长试样L₀ = 10d₀，短试样L₀ = 5d₀。试样在拉伸机上缓慢增大拉伸力，随着轴向拉力P的增加，试样的伸长量ΔL不断增加，直至试样被拉断。试验机自动记录装置绘出应力和应变的关系曲线。应力σ = P/A₀（A₀为试样原始截面积） ，应变ε = ΔL/L₀。图1-1为低碳钢拉伸应力—应变曲线。

图1-1　低碳钢拉伸应力—应变曲线

从图中可看出，试样在拉伸过程中，自受力起到试样被拉断为止，曲线分为以下几个阶段：

（1）弹性变形阶段（oe） ：应力与应变成正比关系，外力去掉后，试样完全恢复原来的形状和尺寸，变形消失。

（2）屈服阶段（sc） ：塑性变形的前期，曲线上出现一段水平线段（或锯齿线） ，此时外力不增加，而试样的塑性变形量却继续增大，出现了残余变形ΔL，这种现象称为屈服现象。

（3）强化阶段（cb） ：塑性变形的中期，试样抵抗载荷的能力增加，即欲使试样继续伸长，则必须增加外力，b点应力达最大值。

（4）颈缩阶段（bz） ：塑性变形的后期，外力增大到b点后，变形集中在试样的局部区域，产生颈缩现象。因颈缩处截面积急剧减小，使变形所需外力减小，所以bz呈下降趋势。

通过应力—应变曲线，可得到下列机械性能指标：

一、刚度

刚度是金属材料在外力的作用下抵抗弹性变形的能力。衡量材料刚度的指标是弹性模量E。在弹性变形阶段内，弹性模量为应力与应变之比，即E = σ/ε，其值的大小反映金属材料弹性变形的难易程度。E值越大，材料的刚度越大，表明在一定应力作用下产生的弹性变形越小。

一般机械零件大多在弹性变形状态下工作，如柴油机的机座和机体直接或间接支承着曲轴、连杆、活塞等运动部件，因此要求机座和机体必须有足够的刚度以保证运动部件之间正确的相对位置和各自的运动状态。E值主要取决于材料的本性，热处理方法、微量合金化及塑性变形等对它影响很小。

二、强度

强度是金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。强度指标有屈服强度和抗拉强度。

（一）屈服强度

屈服强度又称屈服极限，是材料抵抗微量塑性变形的能力，也就是材料在外力作用下刚刚开始产生塑性变形时的应力，用σ_s表示。

式中： P_s——材料屈服时的外力，N；

　　A₀——标准试件的原始横截面积，mm²。

工程上使用的金属材料中，大多数没有明显的屈服现象。因此国标规定，对不产生屈服现象的材料，以产生0.2%残余伸长量的应力值作为屈服强度，用σ_0.2来表示。

机械零件在使用中应避免产生塑性变形，否则将影响机器的正常工作。所以，屈服强度就成为零件设计和选材的主要依据，同时也是评定金属材料强度的重要指标之一。

（二）抗拉强度

抗拉强度又称强度极限，是金属材料抵抗断裂的能力，也就是材料在断裂前所承受的最大应力，用σ_b表示。

式中： P_b——试样在断裂时所承受的最大拉力，N；

　　A₀——标准试件的原始横截面积，mm²。

屈服强度与抗拉强度之比称为屈强比，即σ_s/σ_b，是工程上常用的参数。材料的屈强比越小，表示零件的储备强度越大，工作可靠性就增大，可避免因突然超载而引起断裂。

三、塑性

金属材料在外力作用下产生塑性变形而不破环的能力称为塑性。衡量指标有延伸率和断面收缩率。

（一）延伸率

延伸率是指试样拉断后的标距增长量与原标距长度之比，用δ表示，即

式中： L₀——试样原标距长度，mm；

　　L——试样拉断后的标距长度，mm。

材料的延伸率是随标距的增加而减少的，同一种材料用短试样要比长试样所测得的延伸率大20%左右。因此，用长、短两种试样求得的延伸率应分别以δ₁₀（标距长度为其直径的10倍）和δ₅（标距长度为其直径的5倍）表明。

（二）断面收缩率

断面收缩率是指试样拉断处的截面积缩小量与原始截面积之比，用ψ表示，即

式中： A₀——试样原始截面积，mm²；

　　A——试样拉断处的截面积，mm²。

材料的δ和ψ值越大，表示金属材料的塑性越好。其中，断面收缩率与尺寸无关，因此用断面收缩率来表示塑性更合理。

四、硬度

图1-2　洛氏硬度试验原理示意图

硬度是金属材料表面抵抗局部塑性变形的能力，是衡量金属材料软硬程度的指标。

金属材料硬度的测试方法简单、方便，通常采用压入法测定，即用一定几何形状的压头，在一定压力的作用下压入金属表面，测定压痕面积或深度来确定硬度值。压痕面积越大或深度越深，表示材料的硬度越低。常用的硬度测定方法有以下几种：

（一）布氏硬度

布氏硬度试验如图1-2所示。方法是将一定直径（一般为10mm）的淬火钢球或硬质合金球，在一定压力的作用下压入金属表面，停留一定时间后卸除载荷，以单位面积上的压力作为硬度值，用HB来表示

式中： P——外力，N；

　　A——压痕面积，mm²。

国标（GB 231—84）规定，布氏硬度值＜450时，采用淬火钢球压头，用HBS表示；硬度值≥450时，选用硬质合金球压头，用HBW表示。HB值越大，表示材料越硬。布氏硬度主要用于测定普通碳钢、铸铁及有色金属等材料。布氏硬度测出的硬度值较准确，但由于压痕面积大，不宜测定成品或薄片金属硬度。

此外，可根据布氏硬度近似地估算出材料的抗拉强度。换算关系为：

低碳钢 　　　　　　　　　　　　　 σb≈0.36HB；

高碳钢 　　　　　　　　　　　　　 σb≈0.34HB；

合金调质纲 　　　　　　　　　　　 σb≈0.325HB；

灰铸铁 　　　　　　　　　　　　　 σb≈0.1HB；

（二）洛氏硬度

洛氏硬度试验法根据零件表面上的压痕深度来确定硬度值，是目前应用最广泛的试验方法。根据压头及所加外力的不同，分别用HRA、HRB、HRC表示，其中以HRC应用最为普遍。各种洛氏硬度所用的压头、载荷及适用范围如表1-1所示。

表1-1　洛氏硬度的试验条件和应用范围

洛氏硬度的测定方法是：先在初载荷P₀的作用下，将压头压入被测金属表面，再施加主载荷P₁，经一定时间后卸除主载荷P₁，在保持初载荷的条件下，用测量的残余压痕深度增量来计算硬度值。图1-3为洛氏硬度试验示意图。

洛氏硬度值HR用下列公式计算：

HR = K − e

式中： K——常数，用金刚石圆锥体压头时K为100；用钢球压头时K为130；

　　e——残余压痕深度，单位为0.002mm。

洛氏硬度测定法简便、迅速，压痕小，可在工件表面或较薄的金属上进行试验，测量结果直接由表的读数显示。但不宜测定硬而脆的薄层，如渗氮层、渗碳层等。另外由于压痕较小，遇到不均匀的材质容易出现误差，一般可通过在不同的地方多测几次来避免。

（三）维氏硬度

维氏硬度的试验原理基本上和布氏硬度试验相同。它是采用夹角为136°的四棱锥体金刚石压头，在规定载荷作用下压入被测试金属表面，保持一定时间后卸载，测量出压痕对角线的长度，计算出单位压痕面积上的力，即为维氏硬度，用HV来表示。

维氏硬度是一种较为精确的硬度测量方法，测量范围较广，压痕深度浅，适用于薄件及经化学热处理后渗层表面的硬度，但操作较麻烦。

图1-3　用金刚石圆锥体进行的洛氏硬度试验示意图

（四）显微硬度

显微硬度以HM来表示。利用显微硬度计可测定材料内部的组织或相组成物的硬度。

五、冲击韧性

冲击韧性是指金属材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力。冲击韧性值是通过冲击试验来测定的，如图1-4所示。试验时将试样放在试验机两支座上，把摆锤抬到一定高度，使其具有位能，然后释放摆锤，将试样冲断。以冲断试样时断口单位面积所消耗的功作为冲击韧性值，用α_k表示。α_k越大，材料的韧性越好。

图1-4　冲击试验原理示意图

1—摆锤；2—机架；3—试样；4—刻度盘；5—指针；6—冲击方向

式中： A_k——冲断试样所作的功，J；

　　A——试样断口截面积，cm²。

某些材料的α_k值与温度有关， α_k值随温度降低而降低，并在某一温度范围显著降低，这种现象称为冷脆或脆性转变。使α_k值显著降低的温度称为脆性转变温度。在脆性转变温度以下，材料由韧性状态转变为脆性状态，如有些低碳钢在−40℃以下时，α_k值明显降低。材料的脆性转变温度越低，说明材料的低温冲击韧性越好。因此，在低温和严寒地区工作的构件或零件应具有较好的低温冲击韧性。

然而，在实际使用中，绝大多数承受冲击载荷的零件是在多次的小能量冲击作用下工作的。它们的破坏是由于多次冲击损伤的积累，不同于一次冲击的破坏过程。所以，材料在多次小能量重复冲击时的多冲抗力不能用一次冲击所得到的α_k值表示。实验表明，对承受冲击载荷的机件，多冲抗力主要取决于材料的疲劳强度。

六、疲劳强度

机械零件在交变载荷作用下，所受工作应力在小于σ_b甚至小于σ_s的情况下发生突然断裂，这种现象称为金属的疲劳，由此而产生的断裂称为疲劳断裂。据统计，在机件的断裂事故中，约有80%以上属于疲劳断裂。疲劳断裂与在静载荷作用下的断裂不同，不论是脆性材料还是塑性材料，疲劳断裂都是突然发生的，断裂前没有明显的塑性变形，因此具有很大的危险性，常常造成严重后果。

工程上用疲劳强度作为评定材料承受交变载荷能力的指标。材料在无限多次交变载荷的作用下不致引起破坏的最大应力称为疲劳强度（或疲劳极限） ，通过疲劳试验来测试。由于在实际中不可能进行无限次应力循环试验，因此，规定黑色金属材料以应力循环次数为10⁷次时材料不发生破坏的最大应力作为疲劳强度。有色金属、不锈钢等取10⁸次。

知识点二　高温下金属的机械性能

有些机械零件长期在高温下工作，如柴油机的进、排气阀，涡轮增压器的涡轮叶片，蒸汽锅炉中的高温、高压管道等。对于这些零件，常温下材料的性能已不能满足其工作要求。金属材料长时间在高温和载荷的作用下，即使应力小于σ_s也会发生缓慢的塑性变形，这种现象称为蠕变。温度越高，蠕变越严重，甚至会导致零件断裂，造成重大事故。一般当材料温度超过0.3T熔（以绝对温度表示熔点）时，蠕变才显著。

金属材料在高温下的机械性能指标有热强度和热硬性。

一、热强度

热强度是应力、应变、温度和时间综合作用的结果，其指标包括蠕变极限和持久强度。（一）蠕变极限

蠕变极限是金属材料长期在高温和载荷的作用下抵抗塑性变形的能力，用表示，单位为MPa，表示在一定温度T下、一定的时间t内，产生一定塑性变形量δ（%）时所能承受的最大应力。例如，用lCrl3制作涡轮叶片，该材料的蠕变极限，即在500℃下工作10 000小时，产生0.1%的变形量时的最大应力为57MPa。

（二）持久强度

持久强度是金属材料长期在高温和载荷作用下抵抗断裂的能力，用σ^T表示，单位为

t MPa，表示在一定温度T下，工作一定的时间t后产生断裂时的应力。例如lCrl3的持久强度，即在500℃下工作100 000小时发生断裂时的应力为190MPa。

二、热硬性

热硬性又称红硬性，是金属材料在高温下仍具有较高硬度的性能。热硬性是在高温下工作的机器零件和高速切削刀具的重要机械性能指标。

思考与训练

复习本教学情境的基本知识，思考选择正确答案。

一、金属材料性能基础

1.下列金属材料中属于脆性材料的是＿＿。

A.低碳钢 B.铸铁 C.锰钢 D.铜

2.应力集中对塑性材料和脆性材料强度的影响分别是＿＿。

A.小和大　　 B.大和小 　　C.大和大 　　D.小和小

3.金属材料在常温下的机械性能包括刚度、强度、硬度、疲劳极限、冲击韧性和＿＿。

A.塑性　　 B.弹性 　　C.脆性 　　D.热硬性

4.测定金属材料的力学性能，常用的试验有＿＿。

A.拉伸试验、硬度试验、再结晶试验、冲击试验

B.拉伸试验、硬度试验、再结晶试验、疲劳试验

C.拉伸试验、硬度试验、冲击试验、疲劳试验

D.拉伸试验、疲劳试验、再结晶试验、冲击试验

5.关于金属材料的机械性能，下列说法不正确的是＿＿。

A.衡量金属材料的塑性，断面收缩率较延伸率更好

B.弹性模量是衡量金属材料刚度的指标

C.硬度是金属表面抵抗局部塑性变形的能力

D.材料的屈服强度较小，则零件的储备强度小，工作可靠性差

6.关于金属材料的机械性能，下列说法不正确的是＿＿。

A.衡量金属材料的塑性，延伸率较断面收缩率更好

B.弹性模量是衡量金属材料刚度的指标

C.硬度是金属表面抵抗局部塑性变形的能力

D.常用的硬度指标有HB、HR、HV及HM共4种

7.金属材料在常温下的机械性能包括＿＿。

Ⅰ. 塑性；Ⅱ. 弹性；Ⅲ. 脆性；Ⅳ. 热硬性；Ⅴ. 强度；Ⅵ. 冲击韧性。

A. Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ 　　　 B. Ⅰ+Ⅴ+Ⅵ

C. Ⅱ+Ⅴ+Ⅵ 　　　　 D. Ⅱ++Ⅲ+Ⅴ+Ⅵ

二、刚度

1.不同金属材料相比，刚度越大，其＿＿越大。

A.弹形变量　　 B.塑性变形量　　 C.弹性模量　　 D.变形量

2.零件在工作状态中承受载荷作用不会发生破坏，但不允许产生过量的弹性变形的衡量指标是＿＿。

A.硬度 　　B.塑性　　 C.强度 　　D.刚度

3.材料的弹性模量E与＿＿无关。

A.材料金属本性 B.晶格类型 C.原子间距 D.显微组织

4.在一定的应力作用下，金属材料的刚度越大，则其变形量＿＿。

A.越大　　 B.越小　　 C.不变　　 D.不一定

5.材料的弹性模量E主要取决于材料＿＿。

Ⅰ. 金属本性；Ⅱ. 晶格类型；Ⅲ. 显微组织；Ⅳ. 原子间距；Ⅴ. 尺寸。

A. Ⅰ+Ⅱ+Ⅳ+Ⅴ 　　 B. Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ

C. Ⅰ+Ⅱ+Ⅳ 　　　　D. Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ+V

6.金属材料的刚度与＿＿有关。

Ⅰ. 弹性模量　E；Ⅱ. 热处理；Ⅲ. 零件截面积；Ⅳ. 材料内分子间作用力；Ⅴ. 强度；Ⅵ. 塑性。

A. Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ　　 B. Ⅰ+Ⅲ　　 C. Ⅱ+V 　　D. Ⅱ+Ⅳ+Ⅵ

三、强度

1.低碳钢拉伸试验中，经过＿＿阶段后，材料开始产生塑性变形。

A.弹性　　 B.屈服　　 C.疲劳　　 D.颈缩

2.没有缩颈现象的金属材料是＿＿。

A.中碳钢　　 B.低碳钢 　　C.合金钢 　　D.灰铸铁

3.使用脆性材料时应主要考虑＿＿。

A.应力　　 B.屈服极限　　 C.冲击应力　　 D.强度极限

4.工程上规定将产生＿＿残余变形的应力值作为钢的屈服强度。

A.0.02%　　 B.0.05% 　　C.0.2%　　 D.0.5%

5.一般制造弹性零件的材料应具有较高的屈强比，通常的σs/σb≥＿＿。

A.0.6 　　B.0.7 　　C.0.8 　　D.0.9

6.＿＿是金属材料在外力作用下抵抗产生塑性变形和断裂的能力。

A.强度 B.塑性 C.刚度 D.冲击韧性

7.＿＿是金属材料在外力作用下抵抗产生塑性变形的能力。

A.强度 　　B.塑性　　 C.屈服强度 　　D.抗拉强度

8.＿＿是金属材料在外力作用下抵抗断裂的能力。

A.强度 　　B.塑性 　　C.屈服强度　　 D.抗拉强度

9.屈强比是σ_s与σ_b之比，即σ_s/σ_b，是工程上常用的参数。材料的屈强比越，表示零件的储备强度越＿＿。

A.小/小 　　B.小/大　　 C.大/大 　　D.大/小

10.关于材料强度的描述，下列说法不正确的是＿＿。

A.除退火或热轧的低碳钢和中碳钢等少数合金有屈服现象外，大多数金属合金都没有屈服点和屈服现象

B.材料的屈强比越小，表示材料的σ_s较小，零件的储备强度大，工作可靠性大，因而可避免由于超载而突然断裂的危险，然而材料潜力未能充分发挥

C.一般制造弹性零件的材料应具有较高的屈强比，通常的σ_s/σ_b≥0.8

D.抗拉强度是金属材料抵抗微量塑性变形的能力

11.室温下金属材料的强度指标可用＿＿表示。

Ⅰ. σ_b；Ⅱ. σ_bb；Ⅲ. σ_s；Ⅳ. σ_0.2；Ⅴ. σ₋₁；Ⅵ. σ^T 。

t

A. Ⅰ+Ⅱ+Ⅳ 　　B. Ⅰ+Ⅲ 　　C. Ⅰ+Ⅲ+Ⅴ 　　D. Ⅰ+Ⅴ+Ⅵ

四、塑性

1.脆性材料的延伸率＿＿。

A.＞1% 　　B.＜1%　　 C.＞5%　　 D.＜5%

2.在工程上，塑性材料的延伸率大于＿＿。

A.5% 　　B.10%　　 C.15%　　 D.20%

3.下列塑性最好的材料是＿＿。

A.铸铁 　　B.低碳钢 　　C.高碳钢　　 D.中碳钢

4.更为准确反映金属材料塑性的指标是＿＿。

A.αk　　 B.ψ 　　C.E　　 D.δ

5.金属材料的塑性表示为＿＿。

A.αk或s　　 B.δ或ψ 　　C.σs或σb　　 D.HB或HRC

6.金属材料的塑性常用δ表示，其中δ5表示＿＿。

A.标距长度为其直径的10倍 　　　B.标距长度为其直径的5倍

C.标距长度为其直径的100倍 　　　D.标距长度为其直径的50倍

7.金属材料在外力作用下产生塑性变形而不被破坏的能力称为＿＿。

A.强度 　　B.塑性 　　C.屈服强度　　 D.抗拉强度

8.关于材料塑性的描述，下列说法正确的是＿＿。

A.断面收缩率与金属材料的尺寸有关

B.延伸率与材料的尺寸无关

C.更为准确反映金属材料塑性的指标是断面收缩率

D.塑性是金属材料在外力作用下抵抗塑性变形的能力

9.金属材料的塑性指标有＿＿。

Ⅰ. σ_b；Ⅱ. δ；Ⅲ. σ_s；Ⅳ. HB；Ⅴ. ψ；Ⅵ. α_k。

A.Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ　 B.Ⅰ+Ⅱ+Ⅳ　 C.Ⅱ+Ⅴ 　D.Ⅱ+Ⅴ+Ⅵ

五、硬度

1.关于材料的硬度，下列叙述不正确的是＿＿。

A.洛氏硬度用HRA、HRB、HRC表示

B.布氏硬度用HBS和HBW表示

C.维氏硬度用HV表示且压痕最小

D.布氏、洛氏、维氏硬度计均采用金刚石压头

2.下列数值中，硬度最大的是＿＿。

A.HBS500 B.HBS20 C.HRC17 D.HRC58

3.布氏硬度中的HBS法适用于测定＿＿材料。

Ⅰ. 普通碳钢；Ⅱ. 淬火钢；Ⅲ. 铸铁；Ⅳ. 工具钢；Ⅴ. 有色金属；Ⅵ. 渗碳钢。

A.Ⅱ+Ⅲ+Ⅴ　 B.Ⅰ+Ⅱ+Ⅴ 　C.Ⅱ+Ⅳ+Ⅵ 　D.Ⅰ+Ⅲ+Ⅴ

4.洛氏硬度中的HRC法适用于测定＿＿材料。

Ⅰ. 普通碳钢；Ⅱ. 淬火钢；Ⅲ. 铸铁；Ⅳ. 硬度合金；Ⅴ. 有色金属；Ⅵ. 工具钢。

A.Ⅱ+Ⅲ+Ⅴ 　B.Ⅰ+Ⅱ+Ⅴ 　C.Ⅱ+Ⅳ+Ⅵ　 D.Ⅰ+Ⅲ+Ⅴ

5.布氏硬度中的HBS法适用测定以下＿＿牌号的材料。

Ⅰ. 20；Ⅱ. GCr9；Ⅲ. H68；Ⅳ. HT250；Ⅴ. W18Cr4V；Ⅵ. 9SiCr。

A.Ⅰ+Ⅲ+Ⅳ　　 B.Ⅰ+Ⅱ+Ⅴ 　　C.Ⅱ+Ⅳ+Ⅵ 　　D.Ⅰ+Ⅲ+V

6.布氏硬度中的HBW法适用于测定＿＿材料。

Ⅰ. 普通碳钢；Ⅱ. 淬火钢；Ⅲ. 铸铁；Ⅳ. 工具钢；Ⅴ. 有色金属；Ⅵ. 渗碳钢。

A.Ⅱ+Ⅲ+Ⅴ　　 B.Ⅰ+Ⅱ+Ⅴ　　 C.Ⅱ+Ⅳ+Ⅵ 　　D.Ⅰ+Ⅲ+Ⅴ

7.洛氏硬度中的HRB法适用于测定＿＿材料。

Ⅰ. 普通碳钢；Ⅱ. 淬火钢；Ⅲ. 铸铁；Ⅳ. 硬度合金；Ⅴ. 有色金属；Ⅵ. 工具钢。

A.Ⅱ+Ⅲ+Ⅴ 　　B.Ⅰ+Ⅱ+Ⅴ　　 C.Ⅱ+Ⅳ+Ⅵ　　 D.Ⅰ+Ⅲ+Ⅴ

8.布氏硬度中的HBW法适用测定以下＿＿牌号的材料。

Ⅰ. 20；Ⅱ. GCr9；Ⅲ. H68；Ⅳ. HT250；Ⅴ. W18Cr4V；Ⅵ. 9SiCr。

A.Ⅱ+Ⅲ+Ⅴ 　　B.Ⅱ+Ⅴ+Ⅵ　　 C.Ⅱ+Ⅳ+Ⅵ 　　D.Ⅰ+Ⅲ+Ⅴ

六、冲击韧性

1.金属材料随温度的降低，αk随之下降的现象称为＿＿。

A.脆性转变　 B.共晶转变　 C.共析转变　 D.重结晶

2.影响钢低温脆性转变温度的元素是＿＿。

A.S 　　B.P　　 C.N　　 D.O

3.在脆性转变温度以下材料由韧性状态转变为脆性状态，因此，材料的脆性转变温度越＿＿，说明材料的低温冲击韧性越＿＿。

A.低/好　　 B.低/差　　 C.高/好　　 D.不一定

4.实验证明，材料在小能量多次重复冲击时的多冲抗力主要取决于材料的＿＿。

A.刚度　　 B.塑性 　　C.强度　　 D.冲击韧性

5.导致“泰坦尼克”号轮船沉没的最可能原因是＿＿。

A.船体钢板硬度过低 　　B.船体钢板弹性模量过低

C.船体钢板硫磷含量过高 　　D.船体钢板屈服强度过低

七、疲劳极限

1.疲劳极限是指金属材料经历无限次交变应力循环而不破坏的最大应力，其中钢材的应力循环次数为不低于＿＿。

A.105　　 B.106　　 C.107　　 D.108

2.在其他条件相同时，金属材料的抗拉强度和屈服强度越高，其＿＿也越高。

A.疲劳强度 　　B.持久强度　　 C.蠕变极限 　　D.热硬度

3.影响金属材料疲劳极限的因素有＿＿。

Ⅰ. 成分；Ⅱ. 组织状态；Ⅲ. 强度；Ⅳ. 表面粗糙度；Ⅴ. 应力集中；Ⅵ. 刚度。

A.Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ+Ⅴ 　　　 B.Ⅰ+Ⅱ+Ⅳ+Ⅵ

C.Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ+Ⅴ 　　　　D.Ⅰ+Ⅱ+Ⅴ+Ⅵ

4.疲劳极限是指金属材料经历无限次交变应力循环而不破坏的最大应力，其中有色金属的应力循环次数为不低于＿＿。

A.105　　 B.106 　　C.107　　 D.108

5.材料经受无限次应力循环的作用而不破坏的最大应力称为＿＿。

A.强度极限　　 B.蠕变极限　　 C.疲劳极限　　 D.持久强度

6.表征零件材料抗疲劳性能的力学参数是＿＿。

A.持久极限 　　B.疲劳极限 　　C.蠕变极限　　 D.强度极限

八、高温下的机械性能指标

1.高温下金属材料抵抗塑性变形的能力称为＿＿。

A.疲劳极限　　 B.蠕变极限　　 C.屈服极限 　　D.持久极限

2.高温下金属材料的热强度指标表示为＿＿。

A.σb和σbb　　 B.σT和σT　　 C.σs和σ−1 　　D.σb和σstδ/t

3.高温下金属材料的热强度指标有＿＿。

Ⅰ. σ_b；Ⅱ. σ_bb；Ⅲ. σ^T ；Ⅳ. σ_s；Ⅴ. σ^T；Ⅵ. σ₋₁。

t

δ/t

A.Ⅱ+Ⅳ　　 B.Ⅲ+Ⅳ 　　C.Ⅲ+Ⅴ　　 D.Ⅱ+Ⅴ+Ⅵ

4.高温下金属材料的热强度指标有＿＿。

Ⅰ. 强度极限；Ⅱ. 疲劳极限；Ⅲ. 蠕变极限；Ⅳ. 屈服极限；Ⅴ. 抗弯强度；Ⅵ. 持久强度。

A.Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ　　 B.Ⅰ+Ⅱ+Ⅳ 　　C.Ⅲ+Ⅵ 　　D.Ⅱ+Ⅴ+Ⅵ

5.金属材料长期在高温和应力作用下抵抗断裂的能力为＿＿。

A.持久强度　　 B.抗拉强度 　　C.疲劳强度　　 D.屈服强度

6.通常当材料温度超过＿＿（以绝对温度表示熔点）时，蠕变才显著。

A.0.6T熔 　　B.0.5T熔 　　C.0.4T熔 　　D.0.3T熔

7.＿＿是高温下工作的零件，如高温轴承、高速切削刀具等材料的主要高温性能指标。

A.持久强度 　　B.蠕变极限　　 C.疲劳强度　　 D.热硬性

8.金属材料长时间在高温和一定应力作用下，即使应力小于σ_s，也会发生缓慢的塑性变形，此种现象称为＿＿。

A.蠕变 　　B.塑性　　 C.高温疲劳 　　D.热硬性