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第一章1.应力-应变曲线（拉伸力-伸长曲线）。
拉伸力在Fe以下阶段，为弹性变形阶段，到达Fa后，试样开始发生塑性变形，最初试样局部区域产生不均匀屈服塑形变形，曲线上出现平台或锯齿，直至C点结束。
继而进入均匀塑形变形阶段。
达到最大拉伸Fb时，试样在此产生不均匀塑形变形，在局部区域产生缩颈。
最终，在拉伸力Fk处，试样断裂。
2.弹性变形现象及指标弹性变形：是可逆性变形，是金属晶格中原子自平衡位置产生可逆位移的反映。
弹性变形指标：①弹性模量，是产生100%弹性变形所需应力。
②弹性比功（弹性比能、应变比能），表示金属吸收弹性变形功的能力。
③滞弹性：在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象。
④循环韧性：金属材料在交变载荷（振动）下吸收不可逆变形功的能力。
3.塑性变形现象及指标金属材料常见塑性变形方式主要为滑移和孪生。
滑移：金属材料在切应力作用下位错沿滑移面和滑移方向运动而进行切变得过程。
孪生：金属材料在切应力作用下沿特定晶面和特性晶向进行的塑性变形。
塑性变形特点：①各晶粒变形的不同时性和均匀性；②各晶粒变形的相互协调性。
塑性变形指标：⑴屈服强度，屈服强度及金属材料拉伸时，试样在外力不增加（保持恒定）仍能继续伸长时的应力。
屈服现象：金属材料开始产生宏观塑形变形的标志。
屈服现象相关因素：①材料变形前可动位错密度很小；②随塑性变形的发生，位错能快速增殖；③位错的运动速率与外加应力有强烈的依存关系。
屈服现象指标：规定非比例伸长应力；规定残余伸长应力；规定总伸长应力。
影响屈服强度因素：①内在因素：金属本性和晶格类型；晶粒的大小和亚结构；溶质元素；第二相。
②外在因素：温度、应变速率、应力状态。
⑵应变硬化：金属材料阻止继续塑形变形的能力，塑性变形是硬化的原因，硬化是结果。
⑶缩颈：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，是应变硬化与截面减小共同作用的结果。
抗拉强度：韧性金属试样拉断过程中最大力所对应的应力。
轧制过程:靠旋转的轧辊与轧件之间形成的摩擦力将轧件拖进辊缝之间;并使之受到压缩产生塑性变形的过程.几何变形区:轧件承受轧辊作用发生变形的部分称为轧制变形区;即从轧件入轧辊的垂直平面到轧件出轧辊的垂直平面区域;通常又把它称为几何变形区.咬入角:α是指轧件开始轧入轧辊时;轧件和轧辊最先接触点和轧辊中心线所构成的圆心角.接触弧长:轧件与轧辊相接触的圆弧水平投影长度称为接触弧长度;也叫咬入弧长度.最小阻力定律:轧件承受轧辊作用产生塑性变形;压缩下来的金属体积;将优先移向阻力最小的方向.中性角:是决定变形区内金属相对轧辊运动速度的一个参量;是中性面与轧件出口面间圆弧对应的圆心角.γ中性面:轧件变形区存在一截面;轧件的运动速度与该截面对应轧辊线速度水平分量相等;截面为中性面.轧制力矩:轧制压力与上下两辊中心连线垂直距离的乘积.连轧:轧机顺序排列;轧制线上每一机架的秒流量保持相等;轧件同时通过两架或两架以上轧机的轧制方式称为连轧.咬入:依靠回转的轧辊与轧件之间的摩擦力;轧辊将轧件拖入轧辊之间的现象称为咬入.轧制:两个或两个以上的旋转工具间靠摩擦拉入工具间变形.自由宽展:坯料在轧制过程中;被压下的金属体积可以自由展宽的量.强迫宽展:被压下的金属受轧辊孔型凸峰的切展而强制金属沿横向流动;使轧件的宽度增加.限制宽展:坯料在轧制过程中;金属质点横向移动时;除受接触摩擦的影响外;还承受孔型侧壁的限制作用;因而破坏了自由流动条件.异步轧制:两个工作辊线速度不相等的一种轧制方法.异径轧制:在板带材生产中;两工作辊的线速度基本相同而直径与转速相差很大的轧制状态静力矩:轧辊做匀速转动时所需的力矩.动力矩:轧辊做不均速转动时所需的力矩.前滑:在轧制过程中;轧件出口速度Vh大于轧辊在该处的线速度V的现象.后滑:在轧制过程中;轧件进入轧辊的速度VH小于轧辊在该处线速度的水平分量Vcosα的现象.控制冷却:是一种利用余热进行的热处理过程.控制轧制:是严格控制非调质钢材的轧制过程.1斯通平均单位压力公式是建立在平面变形的基础上;假设接触表面为全滑动摩擦;轧件相等于在平板间压缩.2确定平均单位压力的方法归纳为:理论计算法;实测法;经验公式和图表法.3对轧机的驱动电机要进行两方面的校核:温升;过载;当电机达到允许的最大力矩时;要求持续时间在15秒.4连续轧制时;保持连轧机的条件:轧件在轧制线上每一个机架的秒流量维持不变.5存在宽展的条件下;用前滑公式计算的前滑值如E芬克公式与实际前滑值比较要大;用前滑的定义公式计算的前滑值与实际的前滑值比较结果是相等.6在不可逆轧制中;电机传动轧辊的力矩组成7在不同的轧制条件下;坯料在轧制中的宽展形式是不同的;宽展可分为:自由宽展;限制宽展;强迫宽展8材料成型的方法:铸造;焊接;爆破成型;离心浇铸;铸造塑性成型的方法:冲压;拉拔;挤压;轧制宽展:在轧制过程中轧件的高度方向承受轧辊压缩作用;压缩下来的体积将按照最小阻力法则沿着纵向及横向移动.沿横向移动的体积所引起的轧件宽度的变化成为宽展.1轧件在孔型轧制时可能有几种宽展简要说明.自由宽展;限制宽展;强迫宽展.轧制的前几道次为自由宽展;最后一二道次为限制宽展.在某些型钢轧制中存在强迫宽展;如轧制宽扁带钢时采用的切深孔型等.2简单轧制过程:a轧制过程上下轧辊直径相等b转速相同c轧辊无切槽d均为传动辊e无外力或推力f轧辊为刚性体3改善咬入的措施:意义:改善咬入条件是顺利操作增加压下提高生产效率的有效措施.方法:凡是使α降低及β增加的因素均有利于咬入. 1 降低α:增加轧辊直径D减小压下量△h.实际生产中主要降低△h.根据△h=H-h;降低轧前高度H;提高轧后高度h.方法:a小头进钢或木契形端进钢b外加推力强迫咬入;头部压扁.实际生产中以带有木契形端咬入后利用稳定轧制阶段剩余摩擦力;实现咬入.利用外推力将轧件强制推入轧辊中;外力作用使轧件前段被压扁;相当于木契形外端降低压下量;有利于咬入.2 增加β:a改善轧辊或轧件表面状态;以是β提高.初轧粗轧在轧辊刻槽焊点滚花等目的均使f↑β↑.精轧通过立辊高压水除去氧化铁皮等办法改善轧件表面状态;f↑β↑.B合理调节轧制速度;利用稳定轧制条件下的剩余摩擦力;采用低速咬入;告诉轧制.4影响宽展的因素:基本因素:a有接触摩擦和无接触摩擦相比△b lnβ均增大;而lnμ△I减小.B为常数;对lnη一定值△b随L增;而增大;L为常数;对lnη一定值△b随B增;而增大;B/L比增; lnβ降;lnμ升;同理B/L>1. B轧辊形状的影响.工艺因素:a压下量的影响:压下越大宽展越大b轧制道次的影响:轧制道次越多;宽展越小c轧辊直径的影响分:宽展△B是随轧辊直径D的增加而增加的d摩擦系数的影响:宽展是随摩擦系数的增加而增加的.轧辊表面状态的影响:轧辊表面越粗摩擦系数越大宽展越大.轧件化学成分的影响;轧制温度影响;轧制速度的影响;轧辊化学成分的影响.e轧件宽度异步轧制的优点:轧制压力低;轧薄能力强;轧制精度高;适宜轧制难变形金属及极薄带材.实现异步轧制过程的两种方法:两个工作辊辊径相同;转速不同;两个工作辊转速相同;辊径不同咬入与稳定轧制条件比较:极限咬入:α=β;极限稳定:αy=Kxβy轧制过程如何咬入:与咬入条件直接有关的是轧辊对轧件的作用力.在没有附加外力的作用下;为实现自然咬入必须是咬入力大于咬入阻力.当摩擦角大于咬入角时才能开始自然咬入.2写出影响单位压力因素;表示平均单位压力的一般表达式;并说明各因素意义—轧件宽度影响应力状态的系数.3通过对简单轧制条件下轧件及轧辊在变形区速度的分析;说明轧件在变形区存在前后滑区的原因;简要说明研究轧件及轧辊在变形区速度的实际意义.A由体积不变条件可知;变形区内不同截面的金属质点运动速度不同;对简单轧制条件而言;在变形区内不同截面的金属质点运动速度均匀;水平速度一样..轧制变形区入口和出口处存在前滑和后滑使轧件出口速度Vh大于轧辊的水平速度V..入口速度VH小于轧辊在入口处线速度的水平分量Vcosα..轧辊线速度水平分量Vx=Vcosαx0<αx<α;推体积不变条件;轧辊在任意截面处速度Vx=Vh/Hx..B实际意义：在连轧生产中保证秒流量相等;可保证正常生产;提高产品质量咬入角因此得到又得当很小时取此时可得式中D;R—轧辊的直径和半径—压下量径向力N;切向力T.Nx与Tx作用在水平方向上;Nx与轧件运动方向相反;阻止轧件进入轧辊辊缝中; Tx与轧件运动方向相同;力图将轧件咬住轧辊辊缝中..在无附加外力作用时;为实现自然咬入;必须是咬入力Tx>咬入阻力Nx..Nx=Nsin Tx=Tcos=Nfcos前滑区:轧件运动速度大于轧辊线速度水平分量;出口处达到最大;金属相对轧辊表面向前滑动.后滑区:轧件运动速度小于轧辊线速度水平分量;轧件入口处有最小值;金属相对轧辊表面向后滑动.前滑值:轧件初口速度Vh与对应点的轧辊圆周速度的线速度之差与轧辊圆周速度的线速度之比值.Sh=Vh-V/V*100%后滑值:轧件入口端面轧件的速度与轧辊在该点处圆周速度的水平分量之差同轧辊圆周速度的水平分量之比值.SH=Vcosα-VH/ Vcosα*100%搓轧区:当异步轧制时;慢速辊侧的中性点向变形区入口侧移动;快速辊侧中性点向变形区出口侧移动;当慢速辊中性点移至入口处;快速辊侧中性点移至出口处时;使变形区内上下表面的摩擦力反向相反;形成了所谓的搓轧区;此状态叫全异步轧制。
第五章金属材料的主要性能1 金属材料的力学性能指的是什么性能？常用的力学性能包括哪些方面的内容？答：金属的力学性能是指在力的作用下，材料所表现出来的一系列力学性能指标，反映了金属材料在各种形式外力作用下抵抗变形或破坏的某些能力。
主要包括：强度、塑性、硬度、冲击韧度和疲劳等。
2 衡量金属材料强度、塑性及韧性常用哪些性能指标？各用什么符号和单位表示？答：衡量金属材料的强度指标为：比例极限σp、弹性极限σe、弹性模量E、屈服强度σs、抗拉强度σb、屈强比σs/σb。
衡量金属材料的塑性指标为：延伸率δ、断面收缩率ψ。
衡量金属材料的韧性指标为：冲击韧性指标：冲击吸收功Ak；断裂韧性指标：断裂韧度。
3、硬度是否为金属材料独立的性能指标？它反映金属材料的什么性能？有5种材料其硬度分别为449HV、80HRB 、291HBS 、77HRA 、62 HRC，试比较五种材料硬度高低。
答：硬度不是金属材料的独立性能（它与金属抗拉强度成正比），是反映材料软硬程度的指标，表征材料表面抵抗外物压入时所引起局部塑性变形的能力。
80HRB<291HBS<449HV<77HRA <62HRC。
4、为什么说金属材料的力学性能是个可变化的性能指标？答：（1）温度的改变会影响金属的塑性，而塑性与韧性和强度、硬度有关，则改变温度会导致力学性能改变；（2）不同的承载情况会改变材料的力学性能，如很小的交变载荷也可使钢丝折断；不同的加工工艺也会改变材料的力学性能（为了使材料有不同的性能来满足我们的需要，就用了回火、淬火、正火等加工工艺）。
5、金属材料的焊接性能包括哪些内容？常用什么指标估算金属材料的焊接性能？答：金属的焊接性能：①接合性能：金属材料在一定焊接工艺条件下，形成焊接缺陷的敏感性。
②使用性能：某金属材料在一定的焊接工艺条件下其焊接接头对使用要求的适应性，也就是焊接接头承受载荷的能力。
金属的焊接性能指标：碳当量、冷裂纹敏感系数。
《工程材料》习题第一章金属机械性能一、解释名词疲劳强度屈服强度抗拉强度冲击韧性延伸率断面收缩率二、判断正误1、材料在均匀塑性变形阶段承受的最大拉应力称为屈服强度。
（）2、所有金属材料在拉伸时均有明显的屈服现象。
（）3、相同材料和相同尺寸的试样，表面光滑者比表面有微裂纹者的疲劳强度高。
（）4、金属材料的弹性模量E愈大，则其塑性愈差。
（）5、同种材料不同尺寸试样所测得的延伸率相同。
（）第二章金属的晶体结构一、解释名词晶格晶体结构晶体空位组织二、判断正误1、金属的晶界是面缺陷。
晶粒愈细，晶界愈多，金属的性能愈差。
（）2、因为单晶体是各向异性的，所以实际金属材料在各个方向上的性能也是不相同的。
（）3、体心立方晶格中原子排列最密集的晶面是(111)面。
（）4、实际金属在不同方向上的性能是不一样的。
（）5、细晶粒金属的强度高但塑性较差。
（）三、选择题1、晶体中的晶界属于 ca.点缺陷b.线缺陷c.面缺陷d.体缺陷2、工程上使用的金属材料一般都具有 da. 各向异性b. 各向同性c. 伪各向异性d. 伪各向同性四、填空1、实际金属中存在有_____、______、______缺陷。
其中，位错是____缺陷，晶界是____缺陷。
2、位错的基本类型有两种，它们是_______位错和______位错，有多余半个原子面是________位错所特有的。
3、常见的金属晶体结构有_________、__________、__________三种。
在这三种金属晶体结构中，原子排列最密集的晶面分别是_________、__________、__________。
第三章金属的结晶一、解释名词过冷度二、判断正误1、金属结晶的必要条件是快冷。
（）2、凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。
（）3、纯金属的实际结晶温度与其冷却速度有关。
（）4、纯金属的实际晶粒度与其冷却速度有关。
（）三、选择题1、同素异构转变伴随着体积的变化，其主要原因是a. 晶粒尺寸发生变化b. 过冷度发生变化c. 致密度发生变化d. 晶粒长大速度发生变化2、金属在结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度a. 越高b. 越低c. 越接近理论结晶温度d. 不能确定四、填空1、纯铁的同素异构体有_____________、_______________和_______________。
《工程材料》习题第一章金属机械性能一、解释名词疲劳强度屈服强度抗拉强度冲击韧性延伸率断面收缩率二、判断正误1、材料在均匀塑性变形阶段承受的最大拉应力称为屈服强度。
（）2、所有金属材料在拉伸时均有明显的屈服现象。
（）3、相同材料和相同尺寸的试样，表面光滑者比表面有微裂纹者的疲劳强度高。
（）4、金属材料的弹性模量E愈大，则其塑性愈差。
（）5、同种材料不同尺寸试样所测得的延伸率相同。
（）第二章金属的晶体结构一、解释名词晶格晶体结构晶体空位组织二、判断正误1、金属的晶界是面缺陷。
晶粒愈细，晶界愈多，金属的性能愈差。
（）2、因为单晶体是各向异性的，所以实际金属材料在各个方向上的性能也是不相同的。
（）3、体心立方晶格中原子排列最密集的晶面是(111)面。
（）4、实际金属在不同方向上的性能是不一样的。
（）5、细晶粒金属的强度高但塑性较差。
（）三、选择题1、晶体中的晶界属于 ca.点缺陷b.线缺陷c.面缺陷d.体缺陷2、工程上使用的金属材料一般都具有 da. 各向异性b. 各向同性c. 伪各向异性d. 伪各向同性四、填空1、实际金属中存在有_____、______、______缺陷。
其中，位错是____缺陷，晶界是____缺陷。
2、位错的基本类型有两种，它们是_______位错和______位错，有多余半个原子面是________位错所特有的。
3、常见的金属晶体结构有_________、__________、__________三种。
在这三种金属晶体结构中，原子排列最密集的晶面分别是_________、__________、__________。
第三章金属的结晶一、解释名词过冷度二、判断正误1、金属结晶的必要条件是快冷。
（）2、凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。
（）3、纯金属的实际结晶温度与其冷却速度有关。
（）4、纯金属的实际晶粒度与其冷却速度有关。
（）三、选择题1、同素异构转变伴随着体积的变化，其主要原因是a. 晶粒尺寸发生变化b. 过冷度发生变化c. 致密度发生变化d. 晶粒长大速度发生变化2、金属在结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度a. 越高b. 越低c. 越接近理论结晶温度d. 不能确定四、填空1、纯铁的同素异构体有_____________、_______________和_______________。
第6章 超塑性及超塑变形机理6.1 超塑性的概念6．1．1 超塑性及其宏观变形特征关于超塑性的定义，目前尚未有一个严格确切的描述。
通常认为超塑性是指材料在拉伸条件下，表现出异常高的伸长率而不产生缩颈与断裂现象。
当伸长率≥δ100％时，即可称为超塑性。
实际上，有的超塑材料其伸长率可达到百分之几百，甚至达到百分之几千，如在超塑拉伸条件下Sn-Bi 共晶合金可获得1950％的伸长率，Zn-AI 共晶合金的伸长率可达3200％以上。
也有人用应变速率敏感性指数m 值来定义超塑性，当材料的m 值大于0．3时，材料即具有超塑性。
超塑性的产生首先取决于材料的内在条件，如化学成分、晶体结构、显微组织(包括晶粒大小、形状及分布等)及是否具有固态相变(包括同素异晶转变，有序-无序转变及固溶-脱溶变化等)能力。
在上述内在条件满足一定要求的情况下，在适当的外在条件(通常指变形条件)下将会产生超塑性。
金属材料在超塑性状态下的宏观变形特征，可用大变形、小应力、无缩颈、易成形等来描述。
1) 大变形 超塑性材料在单向拉伸时伸长率占极高，目前已有占达8000％以上的报道。
超塑性材料塑性变形的稳定性、均匀性要比普通材料好得多，这就使材料成形性能大为改善，可以使许多形状复杂，难以成形构件的一次成形变为可能。
2) 小应力 材料在超塑性变形过程中的变形抗力很小，它往往具有粘性或半粘性流动的特点，在最佳超塑变形条件下，超塑流变应力σ通常是常规变形的几分之一乃至几十分之一。
例如，Zn-22％Al 合金在超塑变形时的流动应力不超过2MPa ，钛合金板料超塑成形时，其流动应力也只有几十兆帕甚至几兆帕。
3) 无缩颈 一般具有一定塑性变形能力的材料在拉伸变形过程中，当出现早期缩颈后，由于应力集中效应使缩颈继续发展，导致提前断裂。
超塑性材料的塑性流变类似于粘性流动，没有(或很小)应变硬化效应，但对变形速度敏感，有所谓“应变速率硬化效应”，即变形速度增加时，材料的变形抗力增大(强化)。
