二、填空题
1）材料性能的分析方法，有 黑箱法 ， 相关法（灰箱法） ， 过程法（白箱法）和环境法 等四种。
2）材料的弹性不完整性，常包括 弹性后效 、 弹性滞后环 和Bauschinger效应等现象。
3）材料的硬度试验方法，按加载方式可分为两大类；一类是压入法，如 布氏 硬度和 洛氏（维氏） 硬度等，另一类是刻划法，如 莫氏 硬度。其中，与抗拉强度之间存在经验关系的是 布氏 硬度。
4）材料的缺口效应表现为：应力集中， 应变集中，双向或三向应力应力状态和材料脆化（屈服强度升高塑性降低）。
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（拉伸）型 纹、 滑开（剪切）型裂纹和 撕开型裂纹等三种类型；其中 张开（拉伸）型裂纹是实际工程构件中最危险的一种形式。
6）在典型金属与陶瓷材料的蠕变曲线上，蠕变过程常由 减速蠕变 ，恒速和 加速蠕变 三个阶段组成。
7）按照磨损机理，磨损包括 粘着磨损 ， 磨粒磨损 ， 疲劳磨损 ， 腐蚀磨损 , 微动磨损 和冲蚀磨损等六种基本类型。
8）根据维度，纳米材料可分 原子团簇、纳米微粒等0维纳米材料， 纳米线等1维纳米材料，纳米薄膜等2维纳米材料，及 纳米块体 等3维纳米材料。
9）高分子材料的应力-应变曲线，大致可分为硬而脆， 硬而强 ， 硬而韧 和软而韧和软而弱 等五种类型。
10）材料的拉伸力学性能，包括屈服强度、抗拉强度和实际断裂强度等强度指标和延伸率 和 断面收缩率等塑性指标。
11）弹性滞后环是由于材料的加载线和卸载线不重合而产生的。对机床的底座等构件，为保证机器的平稳运转，材料的弹性滞后环越大 越好；而对弹簧片、钟表等材料，要求材料的弹性滞后环越小 越好。
12）材料的断裂按断裂机理分可分为微孔聚集型断裂 ， 解理断裂 和 沿晶 断裂；按断裂前塑性变形大小分可分为延性 断裂和 脆性 断裂
13）在扭转实验中，塑性材料的断裂面与试样轴线垂直 ；脆性材料的断裂面与试样轴线成450角。
14） 低温脆性常发生在具有体心立方结构的金属及合金中，而在面心立方结构的金属及合金中很少发现。
15）根据构件的受力状态，环境敏感断裂可分为应力腐蚀开裂， 腐蚀疲， 腐蚀磨损和 微动磨损等四类。
16）材料的韧性是表征材料在外力作用下，从变形到断裂全过程中吸收塑性变形功和断裂功的能力。根据试样形状和加载速率，材料的韧性可分为光滑试样的静力韧性、缺口 试样的冲击韧性和裂纹 试样的断裂韧性。
17）单向拉伸条件下的应力状态系数为 0.5 ；而扭转和单向压缩下的应力状态系数分别为 0.8 和 2.0
。应力状态系数越大，材料越容易产生 延性(塑性) 断裂。
18）对循环载荷，常用 最大应力 、 最小应力 、 平均应力 、 应力半幅 、和应力比等五个参量进行描述。
19) 通过静载拉伸实验可以测定材料的 弹性极限、屈服极限、 抗拉强度、断裂强度等强度指标，及 延伸率 、 断面收缩率 等塑性指标。
20)在材料的完整弹性变形中，加载的应力-应变曲线与卸载曲线 完全重合 ；而对不完整的弹性变形，存在着 弹性后效、 弹性滞后、包辛格效应 等弹性变形时加载线与卸载线不重合的现象。
21) 断口的三要素是 纤维区、 放射区和剪切唇。微孔聚集型断裂的微观特征是 韧窝 ；解理断裂的微观特征主要有 解理台阶 和 河流和舌状花样；沿晶断裂的微观特征为 石状 断口和 冰糖块状 断口。
22) 测定材料硬度的方法主要有 压入法、 回跳法和刻划法；其中压入硬度法又可分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、和努氏硬度等。（3分）
23) 在平面应变断裂韧性KIC的测试过程中，对三点弯曲试样的厚度B、裂纹长度a和韧带长度(W-a)的要求为： ， ，这样做的目的是为了保证裂纹尖端处于小范围屈服和平面应变状态。
24）材料的环境敏感断裂，可按材料或零件受力的性质划分为应力腐蚀开裂、氢脆、 腐蚀疲劳和 腐蚀磨损等形式。在应力腐蚀断裂中材料与介质的组合 特定的 ；在腐蚀疲劳断裂中材料会在 任何 介质中出现。
25）材料长期在高温条件下时，在恒应力下发生的塑性变形现象称作蠕变；而在恒应变下的应力降低现象称作 应力松弛。
26）σe表示材料的 弹性极限 ；σp表示材料的 比例极限 ；σs表示材料的 屈服强度 ；σb表示材料的 抗拉强度 。
27）应力状态系数α值越大，表示应力状态越 软 ，材料越容易产生 塑性变形和延性断裂 。为测量脆性材料的塑性，常选用应力状态系数α值 大 的实验方法，如 压缩 等。
28）在扭转实验中，塑性材料的断裂面与试样轴线 垂直 ，断口 平齐 ，这是由 切 应力造成的 切 断；脆性材料的断裂面与试样轴线 450角 ，这是由 正 应力造成的 正 断。与静拉伸试样的宏观断口特征 相反 。
29）材料截面上缺口的存在，使得缺口根部产生 应力集中 和 双（三）向应力 ，试样的屈服强度 升高 ，塑性 降低 。
30）在平面应变断裂韧性KIC 测试过程中，对试样的尺寸为 其中B、a、（W-a）分别是三点弯曲试样的厚度、裂纹长度和韧带长度，σs是材料的屈服强度；这样要求是为了保证裂纹尖端处于 平面应变 和 小范围屈服 状态；平面应变状态下的断裂韧性KIC 小于 平面应力状态下的断裂韧性KC。
31）按断裂寿命和应力
水平，疲劳可分为 高周疲劳 和 低周疲劳 ；疲劳断口的典型特征是 疲劳条纹（贝纹线） 。
32）对材料的磨损，按机理可分为 粘着 磨损， 磨粒 磨损， 疲劳 磨损、 腐蚀 磨损、冲蚀磨损和微动磨损等形式。
33）材料的断裂按断裂机理分可分为 微孔聚集型断裂， 解理断裂 和 沿晶断裂 ；按断裂前塑性变形大小分可分为 延性 断裂和 脆性 断裂。微孔聚集型断裂的微观特征是 韧窝 ；解理断裂的微观特征主要有 解理台阶 和 河流和舌状花样 ；沿晶断裂的微观特征为 石状 断口和 冰糖块状 断口。
34）材料的环境敏感断裂，可按材料或零件受力的性质划分为 应力腐蚀开裂 、 腐蚀疲劳断裂 、 腐蚀磨损 和微动腐蚀等形式。在应力腐蚀断裂中材料与介质的组合 特定的 ；在腐蚀疲劳断裂中材料会在 任何 介质中出现。
三、单项选择题
1）拉伸试样的直径一定，标距越长则测出的断面收缩率会（ C ）。
a) 越高 ；b) 越低 ；c) 不变；d) 无规律可循
2）Bauschinger效应是指经过预先加载变形，然后再反向加载变形时材料的弹性极限（ B ）的现象。
a) 升高 ；b) 降低 ；c) 不变；d) 无规律可循
3）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
4）下述断口哪一种是延性断口（ D ）。
a) 穿晶断口；b) 沿晶断口；c) 河流花样 ；d) 韧窝断口
5）在单向拉伸、扭转与单向压缩实验中，应力状态系数的变化规律是（ C ）。
a) 单向拉伸＞扭转＞单向压缩；b) 单向拉伸＞单向压缩＞扭转 ；c) 单向压缩＞扭转＞单向拉伸；d) 扭转＞单向拉伸＞单向压缩
6）从化学键的角度看，一价键材料的硬度变化规律是（ A ）。
a) 离子键＞金属键＞氢键；b) 离子键＞氢键 ＞金属键；c) 氢键＞金属键＞离子键；d) 金属键＞离子键＞氢键
7）在缺口试样的冲击实验中，缺口越尖锐，试样的冲击韧性（ B ）。
a) 越大； b) 越小；c ) 不变；d) 无规律
8）材料的断裂韧性随板材厚度或构件截面尺寸的增加而（ A ）。
a) 减小；b) 增大；c) 不变；d) 无规律
9）对称循环应力的应力比R为（ C ）。
a) 0；b) 1； c) -1； d) ∞
10）KISCC表示材料的（ C ）。
a) 断裂韧性； b) 冲击韧性；c ) 应力腐蚀破裂门槛值；d) 应力场强度因子
11）在高温高压下，氢与钢中的碳发生反应生成甲烷气体，从而导致钢的塑性降低，这种现象叫做（ B ）。
a) 氢化物脆性； b) 氢蚀；c ) 白点 ；d) 氢致滞后断裂
12）晶粒与晶界两者强度相等的温度，称为（ C ）。
a) 冷脆转变温度；b) 玻璃化转
变温度；c) 等强温度；d) 共晶温度
13）与维氏硬度值可以互相比较的是（ A ）。
a) 布氏硬度；b) 洛氏硬度；c) 莫氏硬度；d) 肖氏硬度
14）扭转加载的应力状态系数（ A ）单向拉伸的应力状态系数。
a) 大于；b) 小于；c) 等于；d) 无关系
15）双原子模型计算出的材料理论断裂强度比实际值高出1~3个数量级，是因为（ C ）。
a) 模型不正确；b) 近似计算太粗太多；c) 实际材料有缺陷；d) 实际材料无缺陷
16) 平面应变条件下裂纹尖端的塑性区尺寸（ B ）平面应力下的塑性区。
a) 大于；b) 小于； c) 等于； d) 不一定
17）在研究低周疲劳中，常通过控制（ B ）的方式进行。
a) 应力； b) 应变；c ) 时间；d) 频率
18）⊿Kth表示材料的（ B ）。
a) 断裂韧性； b) 疲劳裂纹扩展门槛值；c ) 应力腐蚀破裂门槛值；d) 应力场强度因子
19）奥氏体不锈钢在（ B ）溶液中容易发生应力腐蚀开裂。
a) 热碱溶液； b) 氯化物溶液；c ) 氨水溶液；d) 硝酸盐溶液
20）蠕变是指材料在（ A ）长期作用下发生的塑性变形现象。
a) 恒应变； b) 恒应力；c ) 恒加载速率；d) 恒定频率
21）细晶强化是非常好的强化方法，但不适用于（ A ）。
a) 高温；b) 中温；c) 常温；d) 低温
22）与干摩擦相比，加入润滑剂后摩擦副间的摩擦系数将会（ B ）。
a) 增大；b) 减小；c) 不变；d) 不一定
23）纳米材料是指一个维度的尺寸小于（ C ）的材料。
a) 1nm；b) 1μm；c) 100nm；d) 10nm
24）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
25）应力松弛是指高温服役的零件或材料在 保持不变的条件下，其中的 自行降低的现象。（ B ）
a) 应力、应变；b) 应变、应力；c) 温度、应变；d) 温度、应力
26）拉伸试样的直径一定，标距越长则测出的断面收缩率会（ C ）。
a) 越高；b) 越低；c) 不变；d) 无规律可循
27）材料的弹性比功，可通过（ B ）来得到提高。
a) 提高抗拉强度、降低弹性模量；b) 提高弹性极限、降低弹性模量；
c) 降低弹性极限、降低弹性模量；d) 降低弹性极限、提高弹性模
28）单向压缩条件下的应力状态系数为（ D ）。
a) 0.5；b) 1.0；c) 0.8；d) 2.0
29）HRC是（ D ）的一种表示方法。
a) 维氏硬度；b) 努氏硬度；c) 肖氏硬度；d) 洛氏硬度
30）在缺口试样的冲击实验中，缺口试样的厚度越大，试样的冲击韧性越（ C ）、韧脆转变温度越（ ）。
a) 大、高；b) 小、低；c) 小、高；d) 大、低
31）I型（张开型）裂纹的外加应力与裂纹面（ B ）；而II型（滑开型）裂纹的外加应
力与裂纹面（ ）。
a) 平行、垂直；b) 垂直、平行；c) 成450角、垂直；d) 平行、成450角 32）黄铜容易在（ C ）溶液中发生应力腐蚀开裂。
a) 热碱溶液；b) 氯化物溶液；c) 氨水溶液；d) 硝酸盐溶液
33）Tt?表示给定温度T下，恰好使材料经过规定的时间t发生断裂的（ B ）。
a) 蠕变极限；b) 持久强度；c) 高温强度；d) 抗拉强度
34）应力松弛是指高温服役的零件或材料在 保持不变的条件下，其中的 自行降低的现象。（ B ）
a) 应力、应变；b) 应变、应力；c) 温度、应变；d) 温度、应力
四、简答题（每小题4分，共24分）
1）阐述形变强化的概念和工程意义。
答：拉伸试验中，材料完成屈服应变后，随应变的增加发生的应力增大的现象，称为形变强化。材料的形变强化规律，可用Hollomon公式S=Kεn描述。（2分）
形变强化是金属材料最重要的性质之一，其工程意义在于：1）形变强化可使材料或零件具有抵抗偶然过载的能力，阻止塑性变形的继续发展，保证材料安全。2）形变强化是工程上强化材料的重要手段，尤其对于不能进行热处理强化的材料，形变强化成为提高其强度的非常重要的手段。3）形变强化性能可以保证某些冷成形工艺，如冷拔线材和深冲成形等顺利进行。（2分）
2）简述维氏硬度的测试原理、方法及维氏硬度压头的设计依据。
答： 维氏硬度的测试原理和方法是以一定的压力将锥面夹角为136o的四方金钢石角锥体压头压入试样件表面，保持一定的时间后卸除压力，于是在试样表面上留下压痕。测量压痕两对角线的长度后取平均值d，计算出压痕的面积A＝d2/2sin(136/2)0= d2/1.854。将单位
痕单位面积上承受的载荷，定义为维氏硬度。维氏硬度值可用HV=P/A=1.854P/d2进行计算。（2分）
维氏硬度采用四方角锥压头，是针对布氏硬度的载荷P和压球直径D之间必须遵循P/D2为定值的这一制约关系的缺点而提出来的。采用了四方角锥压头，当载荷改变时压入角不变，因此载荷可以任意选择，这是维氏硬度试验最主要的特点，也是最大的优点。
四方角锥体之所以选取136o，是为了所测数据与HB值能得到最好的配合。因为一般布氏硬度试验时，压痕直径d多半在0.25D到0.50D之间，当 通过此压痕直径作压球的切线，切线的夹角正好等于136o。所以通过维氏硬度试验所得到的硬度值和通过布氏硬度试验所得到的硬度值能完全相等。
此外，采用四方角锥后，压痕为一具有清晰轮廓的正方形。在测量压痕对角线长度d 时误差小，这比用布氏硬度测量圆形的压痕直径d要方便得多。另外，采用金钢石压头可适用于试验任何硬质材料的硬度测
量。（2分）
3）简述低温脆性现象及其物理本质。
答：材料因温度的降低由韧性断裂转变为脆性断裂，冲击吸收功明显下降，断裂机理由微孔聚集型变为穿晶解理，断口特征由纤维状变为结晶状的现象，称为低温脆性或冷脆。（2分）
低温脆性是材料屈服强度随温度下降急剧增加、而材料的断裂强度σf却随温度变化较小的结果。（2分）
4）材料的厚度或截面尺寸对材料的断裂韧性有什么影响？在平面应变断裂韧性KIC的测试过程中，为了保证裂纹尖端处于平面应变和小范围屈服状态，对试样的尺寸有什么要求？
答：材料的断裂韧性随材料厚度或截面尺寸的增加而减小，最终趋于一个稳定的最低值，即平面应变断裂韧性KIC。（2分）
为保证裂纹尖端处于平面应变和小范围屈服状态，对试样在z向的厚度B、在y向的宽度W与裂纹长度a之差（即W-a，称为韧带宽度）和裂纹长度a设计成如下尺寸
5）高周疲劳与低周疲劳的区别是什么？并从材料的强度和塑性出发，分析应如何提高材料的抗疲劳性能？
答：高周疲劳是指小型试样在变动载荷（应力）试验时，疲劳断裂寿命高于105周次的疲劳过程。高周疲劳试验是在低载荷、高寿命和控制应力下进行的疲劳。而低周疲劳是在高应力、短寿命、控制应变下进行的疲劳过程。（2分）
对高周疲劳，由于承受的载荷较小、常处于弹性变形范围内，因而材料的疲劳抗力主要取决于材料强度。于是提高的材料就可改善材料的高周疲劳抗力。
而对低周疲劳，承受的载荷常大于材料的屈服强度、处于塑性变形内，因而材料的疲劳抗力主要取决于材料的塑性。于是增加材料的塑性，可提高材料的低周疲劳抗力。（2分）
6）叙述区分高强钢发生应力腐蚀与氢致滞后断裂的方法。
答：应力腐蚀与氢致滞后断裂，虽然都是由于应力和化学介质共同作用而产生的延滞断裂现象，但可通过以下的方法进行区分：
1) 利用外加电流对静载下产生裂纹的时间或裂纹扩展速率的影响来判断。当外加小的阳极电流而缩短产生裂纹时间的是应力腐蚀；当外加小的阴极电流而缩短产生裂纹时间的是氢致延滞断裂。（1分）
2) 应力腐蚀的断裂源在试样的表面；而氢致开裂的断裂源在表面以下的某一深度处。（1分）
3) 应力腐蚀断口的颜色灰暗，常有腐蚀产物存在；而氢致断裂断口一般较光亮、没有腐蚀产物或腐蚀产物的量很少。（1分）
4）应力腐蚀的主裂纹有较多的二次裂纹存在；而氢致断裂的主裂纹没有分枝。（1分）
7）简述材料性能的分析方法。
答：对材料性能的分析，常有如下四种不同的方法：
（1）黑箱法：由
于不知道或不需要知道材料内部的结构，认为材料是一个黑箱；可从输入和输出信息的实验关系来定义或理解性能。（1分）
（2）相关法(灰箱法)：随着对材料结构的不断认识，及对材料实验数据的不断积累，材料的结构部分已知，从而可用统计的方法建立起性能与结构之间相关性的经验方程。（1分）
（3）过程法（白箱法）：在深入了解材料内部结构的本质、并掌握材料的行为过程机制的情况下，可从材料的结构参数去计算或预测材料的各种性能。（1分）
（4）环境法：材料的性能，除与材料的成分和结构有关外，还与外界的环境条件有关。即从环境条件对材料的作用角度去研究材料的性能。（1分）
8）简述洛氏硬度试验方法的优缺点。
答：洛氏硬度试验的优点是：（1）因有硬质、软质两种压头，故适于各种不同硬质材料的检验，不存在压头变形问题。（2）因为硬度值可从硬度机的表盘上直接读出，故测定洛氏硬度更为简便迅速，工效高。（3）对试件表面造成的损伤较小，可用于成品零件的质量检验。（4）因加有预载荷，可以消除表面轻微的不平度对试验结果的影响。（2分）
洛氏硬度的缺点是：（1）洛氏硬度存在人为的定义，使得不同标尺的洛氏硬度值无法相互比较，不象布氏硬度可以从小到大统一起来。（2）由于压痕小，所以洛氏硬度对材料组织的不均匀性很敏感，测试结果比较分散，重复性差，因而不适用具有粗大组成相(如灰铸铁中的石墨片)或不均匀组织材料的硬度测定。（2分）
9）试以日常生活的1~2则事例，说明裂纹的有益作用或对人们有利的一面。
答：如切割玻璃时，工人们总是先用玻璃刀在玻璃上刻下划痕，以使玻璃切割得既整齐又省力。（2分）
再如售货员卖布时，也总是先在布的边缘剪开一个小口，沿着这个小口，可以很容易地将布撕开。（2分）
10）与纯机械疲劳相比，腐蚀疲劳有何特点？
答：与纯机械疲劳相比，在水介质中的腐蚀疲劳具有以下的特点：
(1) 在腐蚀疲劳的S~N曲线上，没有像大气疲劳那样具有水平线段，即不存在无限寿命的疲劳极限值。即使交变应力很低，只要循环次数足够大，材料总会发生断裂。（1分）(2) 腐蚀疲劳极限与静强度之间没有直接的关系。（1分）
(3) 在大气环境中，当加载频率小于1000Hz时，频率对疲劳极限基本上无影响。但腐蚀疲劳对加载频率十分敏感，频率越低，疲劳强度与寿命也越低。（1分）
(4) 腐蚀疲劳条件下裂纹极易萌生，故裂纹扩展是疲劳寿命的主要组成部分。而大气环境下，光滑试样的裂纹萌生是疲劳寿命的主要部分。（1分）
11）与常温
下力学性能相比，金属材料在高温下的力学行为有哪些特点？
答：与常温下力学性能相比，金属材料在高温下的力学行为有如下的特点：
（1）材料在高温下将发生蠕变现象。即在应力恒定的情况下，材料在应力的持续作用下不断地发生变形。（1分）
（2）材料在高温下的强度与载荷作用的时间有关了。载荷作用的时间越长，引起一定变形速率或变形量的形变抗力及断裂抗力越低。（1分）
（3）材料在高温下工作时，不仅强度降低，而且塑性也降低。应变速率越低，载荷作用时间越长，塑性降低得越显著。因而在高温下材料的断裂，常为沿晶断裂。（1分）
（4）在恒定应变条件下，在高温下工作的材料还会应力松弛现象，即材料内部的应力随时间而降低的现象。（1分）
12）控制摩擦磨损的方法有哪些？
答：对材料的摩擦磨损，其控制方法如下：
（1）润滑剂的使用：在相对运动的摩擦接触面之间加入润滑剂，使两接触表面之间形成润滑膜，变干摩擦为润滑剂内部分子间的内摩擦，从而达到减少摩擦表面摩擦、降低材料磨损的目的。（1分）
（2）摩擦材料的选择：根据摩擦的具体工况(载荷、速度、温度、介质等)，选择合理的摩擦副材料（减摩、摩阻、耐磨），也可达到降低材料摩擦磨损的目的。（1分）
（3）材料的表面改性和强化：利用各种物理的、化学的或机械的工艺手段如机械加工强化处理、表面热处理、扩散处理和表面覆盖处理，使材料表面获得特殊的成分、组织结构与性能，以提高材料的耐磨性能。（2分）
13）脆性和塑性材料的典型应力-应变曲线有哪几种？并叙述曲线的主要特征及所属材料。
答：典型的应力-应变曲线主要有以下两种：
（1）脆性材料如玻璃、多种陶瓷、岩石，交联很好的聚合物、低温下的金属材料、淬火状态的高碳钢和普通灰铸铁等的应力－应变曲线，在拉伸断裂前，只发生弹性变形，不发生塑性变形，在最高载荷点处断裂，形成平断口，断口平面与拉力轴线垂直。（1分）
（2）塑性材料的应力－应变曲线：(a)对调质钢和一些轻合金，它们的应力－应变曲线可分为：弹性变形阶段、发生屈服、应变强化或加工硬化阶段、缩颈阶段、断裂等阶段；断裂后形成杯状断口。(b)退火低碳钢和某些有色金属材料，应力-应变曲线上具有明显的屈服点、屈服平台等特征。(c)对某些塑性较低的金属如铝青铜、和形变强化能力特别强的金属如ZGMn13等材料，应力－应变曲线上不出现颈缩的，只有弹性变形阶段和均匀塑性变形阶段。(d)对某些低溶质固溶体铝合金及含杂质的铁合金材料，在应力－应变曲
线上回出现多次局部失稳或齿形特征。（4分）
14）简述洛氏硬度试验方法的原理、计算方法和优缺点。
答：洛氏硬度试验方法的原理是以一定的压力（600N、1000N、1500N）将顶角为1200的金刚石圆锥体压头或直径为的钢球压入试样表面，以残留于表面的压痕深度e来表示材料的硬度。（2分）
洛氏硬度的计算方法为：（1）对以金刚石圆锥体为压头、总试验力为1500N的C标尺，有HRC=100-e/0.002；（2）对以钢球为压头、总试验力为600N和1000N的A和B标尺，有HRA(B)=130-e/0.002。（1分）
洛氏硬度试验的优点是：（1）因有硬质、软质两种压头，故适于各种不同硬质材料的检验，不存在压头变形问题。（2）因为硬度值可从硬度机的表盘上直接读出，故测定洛氏硬度更为简便迅速，工效高。（3）对试件表面造成的损伤较小，可用于成品零件的质量检验。（4）因加有预载荷，可以消除表面轻微的不平度对试验结果的影响。（1分）
洛氏硬度的缺点是：（1）洛氏硬度存在人为的定义，使得不同标尺的洛氏硬度值无法相互比较，不象布氏硬度可以从小到大统一起来。（2）由于压痕小，所以洛氏硬度对材料组织的不均匀性很敏感，测试结果比较分散，重复性差，因而不适用具有粗大组成相(如灰铸铁中的石墨片)或不均匀组织材料的硬度测定。（1分）
15）材料的应力腐蚀开裂具有哪些主要特征？
答：应力腐蚀开裂具有以下特点：(1)造成应力腐蚀破坏的是静应力，远低于材料的屈服强度，而且一般是拉伸应力。(2)应力腐蚀造成的破坏，是脆性断裂，没有明显的塑性变形。(3)只有在特定的合金成分与特定的介质相组合时才会造成应力腐蚀。(4)应力腐蚀的裂纹扩展速率—般在10-9~10-6m/s，有点象疲劳，是渐进缓慢的，这种亚临界的扩展状况一直达到某一临界尺寸，使剩余下的断面不能承受外载时，就突然发生断裂。(5)应力腐蚀的裂纹多起源于表面蚀坑处，而裂纹的传播途径常垂直于拉力轴。(6)应力腐蚀破坏的断口，其颜色灰暗，表面常有腐蚀产物。(7)应力腐蚀的主裂纹扩展时常有分枝。(8)应力腐蚀引起的断裂可以是穿晶断裂，也可以是晶间断裂。（5分）
16）简述控制材料摩擦磨损的方法
答：对材料的摩擦磨损，其控制方法如下：
（1）润滑剂的使用：在相对运动的摩擦接触面之间加入润滑剂，使两接触表面之间形成润滑膜，变干摩擦为润滑剂内部分子间的内摩擦，从而达到减少摩擦表面摩擦、降低材料磨损的目的。（1分）
（2）摩擦材料的选择：根据摩擦的具体工况(载荷、速度、温度、介质等)，选择合理的摩擦副材料（减摩、摩阻、耐磨），也可达到降低
材料摩擦磨损的目的。（2分）
（3）材料的表面改性和强化：利用各种物理的、化学的或机械的工艺手段如机械加工强化处理、表面热处理、扩散处理和表面覆盖处理，使材料表面获得特殊的成分、组织结构与性能，以提高材料的耐磨性能。（2分）
6）与常规晶粒材料相比，纳米材料的力学性能主要有哪些不同？
答: 纳米材料的力学性能与常规晶粒材料的不同之处在于:（1）纳米材料的弹性模量较常规晶粒材料的弹性模量降低了30%~50%。（2）纳米纯金属的硬度或强度是大晶粒(>1μm)金属硬度或强度的2~7倍。（3）纳米材料可具有负的Hall-Petch关系，即随着晶粒尺寸的减小，材料的强度降低。（4）在较低的温度下，如室温附近脆性的陶瓷或金属间化合物在具有纳米晶时，由于扩散的相变机制而具有塑性或是超塑性。（5分）
17）解释平面应力和平面应变状态，并用应力应变参数表述这两种状态。
答：对薄板，由于板材较薄，在厚度方向上可以自由变形，即σz=0。这种只在两个方向上存在应力的状态称为平面应力。（2分）
对厚板，由于厚度方向变形的约束作用，使得ｚ方向不产生应变，即εｚ＝０。这种状态称为平面应变。（2分）
18）形变强化的规律是什么？其工程意义有哪些？
答：材料从屈服到产生颈缩间的形变强化阶段，遵从Hollomon公式S=Kεn。（1分）
形变强化的意义为：１）可使金属零件具有抵抗偶然超载的能力，保证安全；２）可强化材料；３）形变强化可以保证某些冷成形工艺的顺利进行。（3分）
19）缺口会引起哪些力学响应？如何评定材料的缺口敏感性？
答：材料截面上缺口的存在，使得在缺口的根部产生应力集中、双向或三向应力，并试样的屈服强度升高，塑性降低。（2分）
材料的缺口敏感性，可通过缺口静拉伸、偏斜拉伸、静弯曲、冲击等方法加以评定。（2分）
20）哪些材料易表现出低温脆性？工程上常用哪些方法评定材料的低温脆性？
答：与面心立方金属相比，体心立方金属材料如中低强度钢等，容易表现出低温脆性。（2分）
在工程上，常用能量准则、断口形貌准则、断口变形特征准则等评价材料的低温脆性敏感性。（2分）
21）解释形变强化的概念，并阐述其工程意义。
答：拉伸试验中，材料完成屈服应变后，随应变的增加发生的应力增大的现象，称为形变强化。材料的形变强化规律，可用Hollomon公式S=Kεn描述。（2分）
形变强化是金属材料最重要的性质之一，其工程意义在于：1）形变强化可使材料或零件具有抵抗偶然过载的能力，阻止塑性变形的继续发展，保证材料安全。2）形变
强化是工程上强化材料的重要手段，尤其对于不能进行热处理强化的材料，形变强化成为提高其强度的非常重要的手段。3）形变强化性能可以保证某些冷成形如冷拔线材和深冲成形等工艺的顺利进行。（2分）
22）简述布氏硬度试验方法的原理、计算方法和优缺点。
答：a) 测试原理：用一定的压力P将直径为D的淬火钢球或硬质合金球压入试样表面，保持规定的时间后卸除压力，于是在试件表面留下压痕（压痕的直径和深度分别为d和h）。布氏硬度用单位压痕表面积A上所承受的平均压力表示。（2分）
b) 计算方法：
c) 优缺点：（1分）
优点：1) 分散性小，重复性好，能反映材料的综合平均性能。
2) 可估算材料的抗拉强度。
缺点：1) 不能测试薄件或表面硬化层的硬度。
2) 试验过程中，常需要更换压头和实验载荷，耗费人力和时间。
23）什么是低温脆性？并阐述低温脆性的物理本质。
答：材料因温度的降低由韧性断裂转变为脆性断裂，冲击吸收功明显下降，断裂机理由微孔聚集型变为穿晶解理，断口特征由纤维状变为结晶状的现象，称为低温脆性或冷脆。（2分）
低温脆性是材料屈服强度随温度的下降而急剧增加、但材料的断裂强度σf却随温度变化较小的结果。（2分）
24）某一高强钢在化学介质和外加载荷的共同作用下，常发生低应力脆断。试从断口和电化学的角度，阐述如何区分钢的应力腐蚀与氢致延滞断裂。
答：a) 断口特征：（2分）
b) 电化学原理：（2分）
应力腐蚀破裂：施加阳极极化电流时，会缩短产生裂纹的时间。
氢 脆：施加阴极极化电流时，会缩短产生裂纹的时间。
25）与常规晶粒材料相比，纳米材料的力学性能主要有哪些不同？
答:纳米材料的力学性能与常规晶粒材料的不同之处在于:（1）纳米材料的弹性模量较常规晶粒材料的弹性模量降低了30%~50%。（2）纳米纯金属的硬度或强度是大晶粒(>1μm)金属硬度或强度的2~7倍。（3）纳米材料可具有负的Hall-Petch关系，即随着晶粒尺寸的减小，材料的强度降低。（4）在较低的温度下，如室温附近脆性的陶瓷或金属间化合物在具有纳米晶时，由于扩散的相变机制而具有塑性或是超塑性。（4分）