燕山大学
金属强韧化原理及其应用
题目：TWIP钢强韧化原理及应用院系：材料科学与工程学院
班级：材料学14班
学号：S12080502041
姓名：李培
TWP钢强韧化原理及应用
1.1 TWP钢的出现与意义
随着人们生活水平的日益提高，有车一族在城市中的比重越来越大，现代汽车的发展趋势是轻量化，节能和安全等，为适应这一发展需要，在汽车制造中有必要采用高强度的钢板。据统计，汽车重量每减轻1%，燃料消耗可降低0.6%～1.0%，而能耗高会导致尾气排放量增加，因此，汽车减重对节能和环保意义重大。汽车减重的一个重要手段是采用高强度钢。基于这种情况汽车工业迫切需要人们对高强度钢的研究和开发。近年来新开发的含15-25mass%Mn、2-4mass%Si和2-4mass%Al的高Mn钢显示出极高的延伸率（60-95%）和中等的强度（600-1100MPa），其抗拉强度和延伸率的乘积在50000 MPa%以上，其优良的力学性能来自于形变过程中的孪生诱发塑性效应，即TWIP效应。TWIP钢是现在研究较广泛的超高强度钢，它不仅具有高强度，高的应变硬化率，还有非常优良的塑性，韧性和成形性能。从现代汽车用钢对高强度和高塑性的要求来看，TWIP 钢是最佳选择。
1.2 TWIP钢的发展现状
TWIP钢在使用时无外载荷，冷却到室温下的组织是稳定的残余奥氏体，但是如果施加一定的外部载荷，由于应变诱导产生机械孪晶，会产生大的无颈缩延伸，显示出非常优异的力学性能。由于加入了大量的Al，钢的密度也会有所下降。目前国外的研究已经从第1代的Fe-25Mn-3Al-3Si-0.03C系列到第2代的Fe-23Mn-0.6C系一直到目前的Fe-26Mn-11Al-1.1C和Fe-6Al-0.05Ti-0.05Nb-0.02B 系。德国马普钢铁研究所G..Frommeyer课题组研制和开发了Fe-Mn-Si-Al系高锰奥氏体TRIP/TWIP钢，并申请专利(专利号：1997DE19727759，EP9810981)并注册商标“HSD”。国内开展这方面的研究起步较晚，但勿庸置疑，TWIP钢具有极高的强塑积，优势十分明显。TWIP钢的开发在我国具有极大的潜力，蕴涵着巨大的商机和市场。
1.3 TWIP钢的力学性能
TWIP钢是最近几年国外正在进行研究的高强度，高塑性钢。该钢在使用时无外载荷，冷却到室温下的组织是稳定的残余奥氏体，但是如果施加一定的外部载荷，由于应变诱导产生机械孪晶，会产生大的无颈缩延伸，显示出非常优异的力学性能。由于加入了大量的Al，钢的密度也会有所下降。1997年，Grassel等在研究Fe-Mn-Si-A1系TRIP钢时发现，当Fe-Mn-Si-A1系钢锰含量达到25 wt%，铝含量超过3 wt%，硅含量在2-3 wt%之间时，具有中等的抗拉强度(约600 MPa)和极高的延伸率（大于80 %），其抗拉强度和延伸率的乘积在50000 MPa%以上，是高强韧性TRIP钢的两倍。该类合金的高强韧性来自形变过程中孪晶的形成而不是TRIP钢中的相变，故命名为孪生诱发塑性(twinning induced plasticity，TWIP)钢。TWIP钢中机械孪晶的形成及其对力学性能的影响改变了我们对孪晶的传统看法，拓宽了我们对孪生在形变过程中作用的科学认识。
材料的力学性能决定于其基体组织，TWIP钢为单一的奥氏体(面心立方)组织，因而具有较低的屈服强度(约280 MPa)，中等的抗拉强度(约600 MPa)。面心立方结构的TWIP钢密排面密排程度高，滑移系，滑移方向多，因而塑性好，特别是当TWIP钢拉伸时，由于高应变区会应变诱发孪晶转变，由此显著延迟钢的缩颈，从而极大地提高了钢的塑性，因此具有极高的延伸率(大于80 %)。除此之外，另一个令人瞩目的力学性能是具有高的能量吸收能力和没有低温脆性转变温度。如20℃时约为0.5J/mm3，为传统深冲钢的两倍以上；在﹣196℃～200℃形变温度区间内没有低温脆性转变温度。该钢在无外载荷的条件下，室温组织是稳定的奥氏体，基体中存在大量的退火孪晶，一旦施加一定的外部载荷后，因为应变诱发产生形变孪晶，发生大的无颈缩延伸，表现出优良的机械性能，如高的应变硬化率、高的塑性值和高的强度。与TRIP钢相比较，应变诱发的马氏体组织更有利于提高钢的抗拉强度，而应变诱发的孪晶则更有利于提高塑性，故TWIP 钢的塑性远大于TRIP钢，而抗拉强度低于TRIP钢。
2.1 TWIP钢性能的获得
TWIP钢之所以拥有如此优异的性能，主要是两方面的工作取得的贡献，即
TWIP钢的化学成分配比恰当和强韧化手段的应用。钢的化学成分，尤其是合金元素的加入一定程度上决定了钢的组织性能。此外，强化手段如固溶强化、相变强化、弥散强化、形变强化、水韧处理等在获得高强度良好韧性TWIP钢的过程中也是不可或缺的。
2.2合金元素在TWIP钢中所起的作用
TWIP钢中合金元素有两个作用，第一是对奥氏体稳定性的影响；第二是对奥氏体层错能的影响。
除Co、Al等两三种合金元素外，其它合金元素都能使奥氏体稳定性不同程度的增加。改变合金元素的种类和数量，奥氏体的层错能也随之变化。定性的说，Ni、C、Cu、Nb等使奥氏体的层错能增加；Cr、Si有使奥氏体层错能显著降低的倾向。马氏体相变与奥氏体基体的层错能有关，非常低的层错能有利于马氏体相变，而较高的层错能则抑制这种相变。加入Al，增加层错能，强烈抑制马氏体相变，起到稳定奥氏体的作用；与之相反，Si的加入降低层错能，因而在冷却和形变过程中有利于γ-ε马氏体相变。Mn是奥氏体稳定化元素，它的加入使Ms 点降低。Mn既能以固溶状态存在，也可以进入渗碳体中取代一部分Fe原子，还能形成硫化物。Mn对TWIP钢的层错能有重要影响，使其在形变过程中产生密集的孪晶，显著的提高TWIP钢的延伸率，但Mn含量过高易形成带状组织，且焊接性能大幅下降，不利于TWIP钢综合性能的改善。Si是铁素体形成元素，在亚临界加热时，倾向于向铁素体中扩散，有利于铁素体的延展性能，对铁素体母相起置换固溶强化作用，Si在碳化物中不易溶解，可以抑制碳化物的析出。Si含量过高，会给产品带来铸造困难、焊接困难、热镀锌困难、表面质量差等缺陷。C是奥氏体稳定化元素，起间隙固溶强化作用，奥氏体中含碳量升高，奥氏体稳定性升高，Ms点下降，但TWIP钢作为成形用钢，其含C量不能太高，一是影响成形性，二是影响焊接性能。
2.3 TWIP钢的强韧化原理
TWIP钢的高强韧性能来源于形变过程中孪晶的形成。众所周知，金属材料尤其是钢铁材料在大变形或受冲压过程中在金属内部会有位错的产生与滑移、孪
晶的产生、扭折的产生与聚集。正是由于位错、孪晶、扭折的出现，金属材料的塑性变形才得以发生。当金属产生塑性变形时，这三者是否出现以及以哪种塑性变形方式为主取决于该金属自身的性能。金属材料塑性变形方式与晶体的层错能相关，高层错能晶体以滑移为主，低层错能晶体倾向于孪生，形成孪晶带。应变诱导孪晶使变形过程中产生的滑移位错堆积于孪晶界,同时进行大的无颈缩延伸，体现出孪晶诱导塑性效应，材料具有非常优异的强韧性。孪晶指两个晶体(或者一个晶体的两个部分)沿一个公共晶面构成镜面对称的位相关系，这两个晶体称为“孪晶”，此公共晶面就称孪晶面。在金相照片中表现为特定的线，该线称为孪晶线或孪晶界，这样的晶体称为孪晶。孪晶的形成与堆跺层错有密切关系，一般层错能高的晶体不易产生孪晶。孪晶分为退火孪晶和形变孪晶，其形成机理和外形不同，退火孪晶尺寸大于形变孪晶，一般单个出现并横贯整个奥氏体晶粒，但两者晶体结构一样，即晶体点阵相同，以孪生面呈180°镜像分布。
层错能是合金材料的一个重要物理特征，直接影响材料的力学性能，位错交滑移，相稳定性等。TWIP钢中的马氏体相变是通过奥氏体内每隔一层｛111｝面上形成的堆垛层错来完成，因而与奥氏体基体的层错能相关。TWIP钢的层错能相对其它钢铁材料较低，由于其奥氏体化元素Mn含量很高，致使室温下其组织始终为奥氏体。奥氏体的晶体结构为面心立方，这两者决定了在外加载荷作用下TWIP钢的塑性变形以孪生为主，位错的滑移为辅。通常的材料较低温度的变形也是以孪生为主。TWIP钢经轧制并退火、水淬处理后基体组织为奥氏体，并伴有大量退火孪晶。孪生作为塑性变形的另一种机制，在发生孪生的过程中孪晶出现的频率和尺寸取决于晶体结构和层错能的大小。当晶体在切应力的作用下发生了孪生变形时，晶体的一部分沿一定的孪生面和孪生方向相对于另一部分晶体作均匀的切变，晶体的点阵类型不发生变化，但它使均匀切变区中的晶体取向发生变更，变为与未切变区晶体成镜面对称的取向。变形部分的晶体位向发生改变，可是原来处于不利取向的滑移系转变为新的有利取向，可以进一步激发滑移。孪生与滑移交替进行，使TWIP钢的塑性非常优异。在轧制过程中，随着形变增加，孪晶会发生转动，在4个（111）孪生面都会出现堆垛层错和孪晶，这样排列的孪晶因孪晶间的相互制约，在应变量增加时孪晶不能发生转动，沿轧制面排列。在外力作用下，随着应变增加，变形试样中观察到大量形变孪晶，产生TWIP效
应。
2.4 TWIP钢的强韧化手段
固溶强化是一种传统的强化钢铁材料的手段，TWIP钢为了得到优异的综合机械性能加入了大量的合金元素。这些合金元素一般在高温状态下都要溶入奥氏体中，在水韧处理和机械变形过程中会有一部分合金元素（如Nb）与碳形成合金化合物弥散析出，也就是所谓的时效过程。有很大一部分合金元素仍然保留在TWIP钢的奥氏体中，这些元素有Mn、Co、Al等。它们固溶在奥氏体相中，存在于晶格间隙中或置换点阵原子，一定程度上造成了晶格畸变，进而在畸变区形成了应力场。这些由于固溶原子造成的应力场会阻碍位错的迁移，从而一定程度上提高了TWIP钢的强韧性。
弥散强化和细晶强化也是提高TWIP钢强韧性的有效途径。如前面所说，TWIP钢在水韧处理和机械变形过程中会有一部分合金元素（如Nb）与碳形成合金化合物弥散析出，这些细小的微粒呈弥散态分布，其作用主要有两方面。一方面这些弥散分布的微粒可以阻碍位错的迁移，一定程度上起到定扎位错的作用，这些细小的颗粒一般硬度都比较高，从而提高了TWIP钢的强度、硬度及耐磨性。另一方面，这些坚硬颗粒的存在有效地限制了奥氏体晶界的迁移，很好的防止了奥氏体晶粒的长大，起到了细晶强化的作用。一般来说，晶粒越细小，晶界的面积就越大，晶界在室温状态下强度比晶内高很多，这些晶界可以有效的阻碍位错的迁移扩张，从而大大提高了材料的强度。晶粒越细小，位错源距离位错阻碍（一般是晶界和第二相粒子）越近，塞积的位错数目越少，局部应力集中减小（相对于粗晶）。此外细晶材料在外加载荷作用下协同变形能力也远远好过粗晶，不易造成应力集中。这样就很大程度上提高了TWIP钢强韧性。
水韧处理是TWIP钢获得高强韧性的保证，这与高锰钢的水韧处理目的相似。固溶强化、细晶强化、弥散强化等强化手段的实现与水韧处理密不可分。水韧处理保证了TWIP钢的奥氏体状态，使奥氏体中固溶了大量的合金元素，为后面的时效作准备，同时保证了奥氏体基体的强度。此外，水韧处理温度的高低决定了TWIP钢塑性变形的方式。据有关研究表明，高温水韧后变形时先以位错滑
移为主，形成高密度位错区，位错进一步运动受阻，进而在高位错密度区形成形变孪晶，协调金属变形。随着水韧加热温度的降低，组织协调变形方式逐渐由以位错滑移为主向以形变孪晶为主的孪生协调变形过渡。
形变强化作为TWIP钢最主要的强韧化手段，对TWIP钢强韧化贡献最大。正如前面所述TWIP钢是一种低层错能的合金，孪生是影响其塑性变形的主要机制，称为孪晶诱导塑性钢。TWIP钢在高的应变速率条件下，会形成大量的孪晶，Raghvan的观察和分析结论认为TWIP钢在低塑变时沿{111}的四个等效面演化成孪晶片，这些孪晶片把原奥氏体晶粒分割成越来越小的的亚结构区，他认为这种亚结构所产生的“晶粒碎化”现象是TWIP钢硬化的原因。通过相关实验可以看出，在外力作用下，随着应变量增加，变形试样中观察到大量形变孪晶，产生TWIP效应。TWIP效应也可分布解释为：
（1）拉伸变形最大的部位首先诱发孪晶，孪晶界阻止了该区滑移的进行从而导致位错的塞积，使局部的强度提高，难以继续变形，导致变形向其它
应变较低区转移，从而推迟了颈缩的产生，极大提高了断后伸长率。（2）拉伸后的奥氏体晶粒内包含了大量的形变孪晶。粗大的透镜状形变孪晶从奥氏体晶界处向晶内贯穿，分割奥氏体晶粒。接着，更细小的形变孪
晶呈交织状分布于奥氏体晶粒内。实质上，分割晶粒后的孪晶起到了亚
晶界的作用，阻碍了位错的滑移，这就起到了加工硬化的作用，使得
TWIP钢在变形后获得非常高的抗拉强度。
（3）由于孪晶与奥氏体基体的共格作用，高的界面能不利于裂纹的扩展，因此宏观表现为拉伸时的伸长率，特别是均匀伸长率的提高。
目前对于TWIP钢中产生的这种TWIP效应原理的解释还不完善，仍然需要大量的实验来证实。但是大量形变孪晶的出现极大提高了TWIP钢强韧性这一事实已被公认。由此可见形变强化在TWIP钢强韧化中的重要作用。
3结束语
纵观当今TWIP钢的研究现状和汽车工业的发展需要，TWIP钢将是一种在汽车结构件上有广阔应用前景的新型汽车结构材料，加强对该新钢种的研究，
特别是加速成分优化设计和对TWIP效应的基础研究，可以实现在新型汽车结构钢领域的自主突破，为解决汽车工业发展中兼具高强度和优良成形性材料选择提供了新的途径。随着研究的进一步深入，有着优异力学性能的TWIP钢有望实现产业化。
一、 填空题（每空1分，共10分） 1、钢材的两种破坏形式分别为脆性破坏和 。 2、焊接的连接形式按构件的相对位置分为 、搭接、角接和T 形连 接。 3、钢结构中轴心受力构件的应用十分广泛，其中轴心受拉构件需进行钢结构强度和 的验算。 4、轴心受压构件整体屈曲失稳的形式有 、和 。 5、梁整体稳定判别式11l b 中，1l 是 1b 。 6、静力荷载作用下，若内力沿侧面角焊缝没有均匀分布，那么侧面角焊缝的计算长度不宜大于 。 7、当组合梁腹板高厚比0w h t ≤ 时，对一般梁可不配置加劲肋。 二、 单项选择题（每题2分，共40分） 1、有两个材料分别为Q235和Q345钢的构件需焊接，采用手工电弧焊， 采用E43焊条。 (A)不得 (B)可以 (C)不宜 (D)必须 2、工字形轴心受压构件，翼缘的局部稳定条件为y f t b 235) 1.010(1λ+≤，其中λ的含义为 。 (A)构件最大长细比，且不小于30、不大于100 (B)构件最小长细比 (C)最大长细比与最小长细比的平均值 (D)30或100 3、偏心压杆在弯矩作用平面内的整体稳定计算公式
x 1(10.8') mx x x x Ex M f A W N N βN ?γ+≤-中，其中，1x W 代表 。 (A)受压较大纤维的净截面抵抗矩 (B)受压较小纤维的净截面抵抗矩 (C)受压较大纤维的毛截面抵抗矩 (D)受压较小纤维的毛截面抵抗矩 4、承重结构用钢材应保证的基本力学性能内容应是 。 (A)抗拉强度、伸长率 (B)抗拉强度、屈服强度、冷弯性能 (C)抗拉强度、屈服强度、伸长率 (D)屈服强度、伸长率、冷弯性能 5、随着钢材厚度的增加，下列说法正确的是 。 (A)钢材的抗拉、抗压、抗弯、抗剪强度均下降 (B)钢材的抗拉、抗压、抗弯、抗剪强度均有所提高 (C)钢材的抗拉、抗压、抗弯强度提高，而抗剪强度下降 (D)视钢号而定 6、在低温工作(-20oC)的钢结构选择钢材除强度、塑性、冷弯性能指标外，还需要 的指标是 。 (A)低温屈服强度 (B)低温抗拉强度 (C)低温冲击韧性 (D)疲劳强度 7、直角角焊缝的有效厚度e h 的取值为 。 (A)0.7f h (B)4mm (C)1.2f h (D) 1.5f h 8、对于直接承受动力荷载的结构，计算正面直角焊缝时 。 (A)要考虑正面角焊缝强度的提高 (B)要考虑焊缝刚度影响 (C)与侧面角焊缝的计算式相同 (D)取f β＝1．22 9、单个螺栓的承压承载力中,[b b c c N d t f =?∑]，其中∑t 为 。 (A)a+c+e (B)b+d (C)max{a+c+e ，b+d} (D)min{ a+c+e ， b+d} 10、承压型高强度螺栓可用于 。
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1.强化金属材料的各种手段,考虑的出发点在于制造无缺陷的晶体或者制造位错运动的障碍
4.常见公式和相关计算题 公式一:霍尔-佩奇 d 21-0 s k +=σ σ 公式二:培莱-赫许公式ρ τ τ210 aGb += 题一:若平均晶粒直径为1mm 和0.04mm 的纯铁的屈服强度分别为100mpa 和250mpa,则平均晶粒直径为0,01mm 的纯铁的屈服强度为多少? 答:根据材料的屈服强度与晶粒尺寸的霍尔佩琪公式: d 21- s k +=σ σ
有: )(122 11 2 12 21121 1 s σσσσs s s d d d d ---+=- --- 所以:MPA 5.337)100250(1 110004 .001 .02 121s =---+=- - σ 题二:晶体滑移面上有一位错环,外力场在其柏士矢量方向的切应力为G 10 4 -= τ,柏士矢量 m 55.2b 1010 -?=此位错环在晶体中能扩张的半径为多大? 答:单位长度位错受力为: GN/m 55.255.2G b F 10101014 -10-4-?=??==τ 曲率半径为R 的位错因线张力而施加于单位长度位错线的力R 2G F b 2 ≈,当此力和外加应力 场对位错的力相等所对应的R 就是此位错环在晶体中能扩张的半径,所以: m GN /55.22R G 10b 14 2 -?=,即m 275.1R 106 -?= 5.合金强化包括固溶强化和沉淀相颗粒强化 6.陶瓷材料韧化机制为相变增韧和微裂纹增韧 7.位错在金属晶体中收到这些阻力: 8.复合材料的增韧机制有: 9.高温时细晶材料比粗晶材料软,与常温时的细晶强化作用相反.高温时可利用定向凝固来增大颗粒,而通过机械震动,添加不溶杂质,增加过冷度来细化晶粒 10.细晶强化能增大材料的韧性的原因是:晶粒越细,单位体积内晶粒越多,形变时同样的形变量分散到更多的晶粒中,产生均匀形变而不会产生应力集中,引起裂纹的过早产生和发展 11.弹性模量大一般强度和脆性大,弹性模量小不意味着不易变形,例如橡皮筋弹性模量较小但是变形大,因为机制不同 12.加工硬化应力-应变曲线一般有三个阶段:易滑移阶段,线性硬化阶段,抛物线硬化阶段 13.加工硬化原理类似与位错强化机制,是金属形变后的位错密度增加,起到了强化作用 14.形变后的屈服应力称为流变应力 15.替换式固溶强化作用小于填隙式固溶强化,但在高温时变得较为重要 16.可变形微粒的强化作用为切割机制,适用于第二相粒子较软并与基体共格的情形;不可变形微粒的强化作用为奥罗万机制（位错绕过机制）,适用于第二相粒子较硬并与基体界面为非共格的情形。 17.高聚物的强化方法： （1）引入极性基 链上极性部分越多，极性越强，键间作用力越大； （2）链段交联 随着交联程度的增加，交联键的平均距离缩短，使材料的强度增加； （3）结晶度和取向 高聚物在高压下结晶或高度拉伸结晶性高聚物，可使材料的强度增加；
“钢的热处理原理及工艺”作业题 第一章固态相变概论 1、扩散型相变和无扩散型相变各有哪些特点？ 2、说明晶界和晶体缺陷对固态相变成核的影响。 3、说明相界面和应变能在固态相变中的作用，并讨论它们对新相形状的影响。 4、固－固相变的等温转变动力学曲线是“C”形的原因是什么？ 第二章奥氏体形成 1、为何共析钢当奥氏体刚刚完成时还会有部分渗碳体残存？亚共析钢加热转变时是否也存在碳化物溶解阶段？ 2、连续加热和等温加热时，奥氏体形成过程有何异同？加热速度对奥氏体形成过程有何影响？ 3、试说明碳钢和合金钢奥氏体形成的异同。 4、试设计用金相－硬度法测定40钢和T12钢临界点的方案。 5、将40、60、60Mn钢加热到860℃并保温相同时间，试问哪一种钢的奥氏体晶粒大一些？ 6、有一结构钢，经正常加热奥氏体化后发现有混晶现象，试分析可能原因。 第三章珠光体转变 1、珠光体形成的热力学特点有哪些？相变主要阻力是什么？试分析片间距S与过冷度△T的关系。 2、珠光体片层厚薄对机械性能有什么影响？珠光体团直径大小对机械性能影响如何？ 3、某一GCr15钢制零件经等温球化退火后，发现其组织中除有球状珠光体外，还有部分细片状珠光体，试分析其原因。 4、将40、40Cr、40CrNiMo钢同时加热到860℃奥氏体化后，以同样冷却速度使之发生珠光体转变，它们的片层间距和硬度有无差异？ 5、试述先共析网状铁素体和网状渗碳体的形成条件及形成过程。 6、为达到下列目的，应分别采取何热处理方法？ （1）为改善低、中、高碳钢的切削加工性； （2）经冷轧的低碳钢板要求提高塑性便于继续变形； （3）锻造过热的60钢毛坯为细化其晶粒； （4）要消除T12钢中的网状渗碳体； 第四章、马氏体转变
2011年课程考试复习题及参考答案 钢结构设计原理 一、填空题： 1.钢结构计算的两种极限状态是和。 2.提高钢梁整体稳定性的有效途径是和。 3.高强度螺栓预拉力设计值与和有关。 4.钢材的破坏形式有和。 5.焊接组合工字梁，翼缘的局部稳定常采用的方法来保证，而腹板的局部稳定则 常采用的方法来解决。 6.高强度螺栓预拉力设计值与和有关。 7.角焊缝的计算长度不得小于 40 ，也不得小于 8hf ；侧面角焊缝承受静载时，其 计算长度不宜大于 60hf 。 8.轴心受压构件的稳定系数φ与、和有关。 9.钢结构的连接方法有、和。 10.影响钢材疲劳的主要因素有、和。 11.从形状看，纯弯曲的弯矩图为，均布荷载的弯矩图为，跨中 央一个集中荷载的弯矩图为。 12.轴心压杆可能的屈曲形式有、和。 13.钢结构设计的基本原则是、、 和。 14.按焊缝和截面形式不同，直角焊缝可分为、、 和等。 15.对于轴心受力构件，型钢截面可分为和；组合截面可分为 和。 16.影响钢梁整体稳定的主要因素有、、、 和。 1.承载能力极限状态，正常使用极限状态 2.加强受压翼缘，减少侧向支承点间的距离（或增加侧向支承点） 3.螺栓材质，螺栓有效面积 4.塑性破坏，脆性破坏 5.限制宽厚比，设置加劲肋 6.性能等级，螺栓直径
7.8h f，40mm，60 h f 8.钢号，截面类型，长细比 9.焊接连接，铆钉连接，螺栓连接 10.应力集中，应力幅（对焊接结构）或应力比（对非焊接结构），应力循环次数 11.矩形，抛物线，三角形 12.弯曲屈曲，扭转屈曲，弯扭屈曲 13.技术先进，经济合理，安全适用，确保质量 14.普通缝，平坡缝，深熔缝，凹面缝 15.热轧型钢，冷弯薄壁型钢，实腹式组合截面，格构式组合截面 16.荷载类型，荷载作用点位置，梁的截面形式，侧向支承点的位置和距离，梁端支承条件 二、问答题： 1.高强度螺栓的8.8级和10.9级代表什么含义？ 2.焊缝可能存在哪些缺陷？ 3.简述钢梁在最大刚度平面内受荷载作用而丧失整体稳定的现象及影响钢梁整体稳定的主要因素。 4.建筑钢材有哪些主要机械性能指标？分别由什么试验确定？ 5.什么是钢材的疲劳？ 6.选用钢材通常应考虑哪些因素？ 7.在考虑实际轴心压杆的临界力时应考虑哪些初始缺陷的影响？ 8.焊缝的质量级别有几级？各有哪些具体检验要求？ 9.普通螺栓连接和摩擦型高强度螺栓连接，在抗剪连接中，它们的传力方式和破坏形式有何不同？ 10.在计算格构式轴心受压构件的整体稳定时，对虚轴为什么要采用换算长细比？ 11.轴心压杆有哪些屈曲形式？ 12.压弯构件的局部稳定计算与轴心受压构件有何不同？ 13.在抗剪连接中，普通螺栓连接和摩擦型高强度螺栓连接的传力方式和破坏形式有何不同？ 14.钢结构有哪些连接方法？各有什么优缺点？ 15.对接焊缝的构造有哪些要求？ 16.焊接残余应力和焊接残余变形是如何产生的？焊接残余应力和焊接残余变形对结构性能有何影 响？减少焊接残余应力和焊接残余变形的方法有哪些？ 17.什么叫钢梁丧失整体稳定？影响钢梁整体稳定的主要因素是什么？提高钢梁整体稳定的有效措施 是什么？ 18.角焊缝的计算假定是什么？角焊缝有哪些主要构造要求？ 19.螺栓的排列有哪些构造要求？ 20.什么叫钢梁丧失局部稳定？怎样验算组合钢梁翼缘和腹板的局部稳定？
可视金属探测器 文章简介 2014年已经过去一大半了，金属探测器走过它不寻常的一年。一个产品的出现带动了一个行业的发展，于是考古寻宝这个既陌生又熟悉的行业开始进入市场。40多年过去了，金属探测器经历了几代探测技术的变革，从最初的信号模拟技术到连续波技术直到今天所使用的数字脉冲技术，金属探测器简单的磁场切割原理被引入多种科学技术成果。无论是灵敏度、分辨率、探测精确度还是工作性能上都有了质的飞跃。应用领域也随着产品质量的提高延伸到了多个行业。但是在选择可视金属探测器上面，还是有些误区。下面我 将介详细的介绍一下 文章详细内容 可视金属探测器 2014年已经过去一大半了，金属探测器走过它不寻常的一年。一个产品的出现带动了一个行业的发展，于是考古寻宝这个既陌生又熟悉的行业开始进入市场。40多年过去了，金属探测器经历了几代探测技术的变革，从最初的信号模拟技术到连续波技术直到今天所使用的数字脉冲技术，金属探测器简单的磁场切割原理被引入多种科学技术成果。无论是灵敏度、分辨率、探测精确度还是工作性能上都有了质的飞跃。应用领域也随着产品质量的提高延伸到了多个行业。但是在选择可视金属探测器上面，还是有些误区。下面我 将介详细的介绍一下 一、可视金属探测器选购的误区 可视金属探测器，是一个需要特别注意其探测深度和探测目标的设备，同时在购买时，很难从产品资料得 到准确信息，所以一定要注意一下几个误区： 1、可视金属探测器作为非大众日常消费设备，所以可视金属探测器在外观上基本差别不大，千万不要认为 外观差不多的产品，效果就差多，因为可视金属探测器基本是在地下操作，以手拿着为主， 很多品牌以国内与国外的产品，外观都一样，指标都一样，能说能同一时间探测到目标吗？外观与指标不 决定识别目标的因素。 2、买可视金属探测器、千万不要贪便宜 可视金属探测器探测深度很重要，所以买可视金属探测器千万不要能买另外产品一样，觉得凑合就行价格便宜凑合的产品，可以说是在探宝中无法满足您的工作。因为矿化反应的影响都会干扰您的探测。灵敏度会降低，探测警报声不停在响动，所以购买时一定要注意。 因为几百到二千元的可视金属探测器，即使是像国产的探宝王、TB1000等，这些价格确实便宜，国产的，在做工方便都是比较粗造的，把指标做大，来满足消费者的心理。国产的产品唯有一点就是功能多，不成
金属探测器原理图 一、工作原理 地下金属探测仪产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场在空间产生涡旋电场。而涡旋电场如果遇到金属的话，会形成涡电流，可以被检测到。 涡电流产生后反作用于磁场使线圈的电压和阻抗发生变化。 发射线圈的电流会产生一个电磁场，就如同电动机也会产生电磁场一样。磁场的极性垂直于线圈所在平面。每当电流改变方向，磁场的极性都会随之改变。这意味着，如果线圈平行于地面，那么磁场的方向会不断地交替变化，一会儿垂直于地面向下，一会儿又垂直于地面向上。
随着磁场方向在地下反复变化，它会与所遇的任何导体目标物发生作用，导致目标物自身也会产生微弱的磁场。目标物磁场的极性同发射线圈磁场的极性恰好相反。如果发射线圈产生的磁场方向垂直地面向下，则目标物磁场就垂直于地面向上。 接收线圈能完全屏蔽发射线圈产生的磁场。但它不会屏蔽从地下目标物传来的磁场。这样一来，当接收线圈位于正在发射磁场的目标物上方时，线圈上就会产生一个微弱的电流。 这一电流振荡的频率与目标物磁场的频率相同。接收线圈会放大这一频率并将其传送到金属地下金属探测仪的控制台，控制台上的元件继而对这一信号加以分析。 二、金属探测器的知名产品 一个品牌的认知，要看一个品牌的历史背景。好的产品，一般都有久远的历史背景，浓厚的企业氛围，很高的知名的。那么，有哪些好产品，更受到大家的喜爱呢？ 金属探测器在国际市场中应用很广，美国、德国、澳大利亚和日本为主要生产国。 1、Pro-Arc考古专家
美国Fisher金属探测器最知名的一款型号是Pro-arc考古专家，原产于美国，导电弧型显示屏，硬币大小探测深度在16英寸左右 （40cm-50cm），目标越大、导电性越好、埋藏时间越长，可探测的深度就会越深。具有静态全金属和动态全金属模式、目标识别模式、超深探测模式和超载报警系统。它不但灵敏度高，而且能指示金属材质、目标信心度、土壤矿化程度、相对探测深度等。其最大优点是具有自动地表抓斗功能，能很好的排除矿化反应，并且能排除一切外界干扰，名列全球十大地下探测器之首，在全球累计销量8000万台，力压一切其他竞争对手。美国海豹突击队（海陆空三栖）指定特种装备，承担起反恐的重要使命，同时被考古学家、探宝爱好者强烈推荐。 它代表了金属探测器行业历史最悠久的公司Fisher公司所拥有的最好技术。重量轻、平衡性很好，是本行业最符合人体工程学设计的金属探测器。它有着按指令驱动的直观界面，超大屏幕LCD显示。而且有相应的视觉指示器，例如：目标识别、目标可信度指示、目标深度指示器、地表矿化度。并且有多种勘探模式：识别模式、静态全金属、动态全金属模式。触发器驱动的FASTGRAB地表平衡，带手动制动。触发器控制的驱动目标精确定位功能，可变音频音高。显示屏背光可用于夜晚或微光环境。档位和识别控制。 Pro-arc考古专家同时是是一款多功能的高性能电脑化金属探测器。它的高灵敏度和地表平衡控制能力可以适应所有环境，它的识别响应能力是专为复杂环境设计的。而对于特殊种类的人工制品，它的
自制简易金属探测器 自制简易金属探测器 与其它类型的金属探测器相比，本电路的工作原理是这样的：当探测用电感线圈的电感量变化时，L振荡器的振荡频率也产生变化。任何金属体一靠近这个探测电感器其电感量就变。 频率如何变化这取决于金属特性和电路所使用的工作 频率。如果工作频率很高，则金属物就可视为一个短路环，它将降低探测电感的电感量，从而使振荡器工作频率上升；如果振荡器的工作频率足够低以至可忽略涡流损失，这个探测器就有可能区分出黑色金属或无色金属。 要制作一个频率不高于200Hz振荡器的振荡线圈是很困难的，故本振荡电路振荡工作频率选用约300KHz，这样电感器就很容易制作，只需用一根同轴电缆线按图中尺寸绕一匝就制成。 电路包括振荡器T1、频率－电压转换器IC1和MOS双运放器IC2。探测头线圈直径为440mm，C1和C2的值可保证振荡器的频率约为300KHz，若采用较小直径探测圈，
则线圈需绕较多匝数。 振荡器信号电平必须至少达到500mVpp，以便能够很好地驱动4046集成块，在这个电平，相位比较器可保证集成块内部的锁相环总是锁定同步的。在10脚上的源极跟随器输出再被送到IC2 CA3130作较大幅度放大。 锁相环的中心频率，也就是中心处零的微安表的零点由电位器P1所调节。如果运放器的灵敏度极高，则要仔细反复地用P2作精调。本机灵敏度由P3调整，该电位器被连接于负反馈环与IC2的反相输入端；同时还有一正反馈经微安表和R10加到IC2的非反相输入。当然，也可用不同阻抗的表头，但要改变R9、R10和R11的值。注意：在探测金属时，探测物的大小与探测线圈间是有一定关系的。要用440mm(17.5寸)直径的探测线圈去探测硬币大小的金属将是徒劳的。
【材料的强韧化与断裂】复习思考题 1、什么是弹性对称面和弹性主轴？假设一弹性体只有一个下xoy弹性对称面，请推导出其刚度矩阵表达式。 2、对均匀各向同性体，有哪些经典宏观强度理论？其适用范围如何？为什么？ 3、在材料强度分析中有哪几种常用的统计分布函数 4、如何应用Peach-Koehler公式计算平行位错之间的弹性交互作用力？ 5、位错有哪些典型组态？层错的宽度主要取决于什么？它对塑性变形有什么影响？ 6、溶质原子与位错有哪几种基本交互作用？哪种交互作用最强烈？ 7、简要说明应力场强度因子、裂纹扩展能量释放率、J积分和裂纹尖端张开位移的概念与意义，以及它们在线弹 性状态下的相互关系？ 8、复杂裂纹状态下的断裂判据是什么？ 9、裂纹尖端塑性区对断裂有何影响？金属材料的强度与断裂韧度有什么关系？ 10、在起始塑性变形阶段，位错之间的相互作用有哪几种基本类型？位错平衡间距（自由程）与位错密度有什么关 系？ 11、什么是可逆流变应力和不可逆流变应力？不同温度下的可逆流变应力有什么关系？？ 12、加工硬化的本质是什么？有哪些基本理论？ 13、简述细晶强化的效果及原因。 14、什么是固溶强化？固溶强化有哪些主要机制？ 15、氮（N）原子在α-Ti和α-Fe中形成的Cottrell气团有何差异？ 16、什么是时效硬化？什么是弥散硬化？两者有何区别？ 17、位错在何种情况下绕过颗粒，又在何种情况下切过颗粒？切过颗粒时的障碍力为多少？它可来自哪及个方面的 贡献？ 18、对于钢、硬铝和（α+β）钛合金，生产上最常采用什么强化工艺，其实质是什么？ 19、断裂类型有哪几种常见的分类方法？各有何特点？ 20、试用位错理论分析解理裂纹的萌生过程。 21、工程金属材料中裂纹萌生及裂纹扩展有什么规律？ 22、材料的本质韧、脆性与什么有关？ 23、在服役条件下，有哪些因素会影响材料的韧性？是如何影响的？ 24、金属材料有哪些基本的增韧方法？其原理是什么？ 25、在循环应力作用下，金属材料的微观结构有什么变化和特征？ 26、金属的组织特征对疲劳抗力有什么影响？ 27、什么是疲劳裂纹闭合效应？有那些裂纹闭合机制？ 28、什么是应变速率效应？ 29、在高速载荷下材料的变形有何特点？ 30、在高速载荷下材料的损伤和破坏有何特点？ 31、什么是迟屈服？ 32、金属的蠕变蠕变律和本构方程有什么特征？ 33、影响金属蠕变速率的因素有那些？ 34、金属蠕变机制有哪些？分别在什么条件下起主要作用？ 35、金属蠕变断裂与常温静载断裂有什么差别？
2013级土木工程专业 《钢结构》课程设计任务书 钢结构课程是土木工程专业重要的实践性教学环节，是对学生知识和能力的总结。通过钢结构课程设计，使学生进一步了解钢结构的结构型式、结构布置和受力特点，掌握钢结构的计算简图、荷载组合和内力分析，掌握钢结构的构造要求等。要求在老师的指导下，参考已学过的课本及有关资料，综合应用钢结构的材料、连接和基本构件的基本理论、基本知识，进行基本的钢结构设计计算，并绘制钢结构施工图。 设计题目： 钢结构平台梁板柱的设计 设计资料： (a) (b) (a) 梁格布置(b) 次梁布置简图 钢结构平台的梁格布置如如上图所示。铺板为预制钢筋混凝土板。平台永久荷载（包括铺板重力）为5kN/m2，荷载分项系数为，可变荷载分项系数为m2，荷载分项系数为；活荷载F=,钢材采用Q235，E43型焊条，焊条电弧焊。试对此钢结构平台的次梁、主梁和柱子（包括柱脚）进行设计。 要求： 1.每位同学自己独立完成，不能有任何雷同的课程设计计算书，否则都记为不及格； 2.课程设计计算书可以手写也可以打印，打印使用A4纸张； 3.完成并提交期限时间为第15周周五（12月9日）。 提示：可以参考教材P131例题4-2，P135例题4-4，P149习题4-10，P186习题5-2。
《课程设计说明书》格式规范 一、封面要求 学生提交的正稿封面样式附后。评定成绩必须有教师签名并写出评语。 二、正文规范 1、字体字号要求 ①设计标题用小三号黑体、居中，英文标题对应用小三号Times New Roman、居中，“摘要”用5号黑体，中文摘要内容用5号宋体，“Abstract”用5号黑体，英文摘要内容用5号Times New Roman。 ②课程设计正文内容 第一级标题用四号黑体、靠左；第二级标题用小四号黑体、靠左；正文全文用小四号宋体、英文用Times New Roman 12。 ③页码用小五号居中，页码两边不加修饰符，页码编号从正文开始。 ④图表标题用小五号黑体，居图表幅宽中间位置。 2、内容要求 ①正文必须按照《湖南农业大学学报（自然科学版）》要求，即包括完整的标题、作者、指导教师、中英文摘要、前言、方案比较分析、设计计算、讨论、小结、参考文献、致谢、附录含计算数据、参考手册相关计算表格等。 ②文理通顺、说理有据。 ③图表中文标题下必须有英文对照。
《感测技术》课程设计 题目：金属探测器的制作 学号姓名：刘长军刘倩倩刘嘉威刘校 罗林李鑫林祥祥林晗 老师：袁新娣 时间：2013年11月
引言 认识金属探测器 金属探测器作为一种最重要的安全检查设备，己被广泛地应用于社会生活和工业生产的诸多领域。比如在机场、大型运动会(如奥运会)、展览会等都用金属探测器来对过往人员进行安全检测，以排查行李、包裹及人体夹带的刀具、枪支、弹药等伤害性违禁金属物品;工业部门(包括手表、眼镜、金银首饰、电子等生产含有金属产品的工厂)也使用金属探测器对出入人员进行检测，以防止贵重金属材料的丢失;目前，就连考试也开始启用金属探测器来防止考生利用手机等工具进行作弊。 由此可见，金属探测器对工业生产及人身安全起着重要的作用。而为了能够准确判定金属物品藏匿的位置，就需要金属探测器具有较高的灵敏度。目前。国外虽然已有较为完善的系列产品，但价格及其昂贵；国内传统的金+ .属探测器则是利用模拟电路进行检测和控制的，其电路复杂，探测灵敏度低，且整个系统易受外界干扰。 一、设计目的 1、进一步了解和运用涡流效应的原理。 2、了解电容三点式振荡电路原理。 二：任务和要求
1、任务：设计一种可准确探测小范围内是否存在金属物体的电子。 2、探测器性能要求： （1）工作温度范围：-40℃——+50℃。 （2）连续工作时间：一组5号干电池可连续工作40h（小时）。（3）要求当有金属靠近传感器时相应的电路会发出警报。（4）探测距离在20mm以内。 三、总方案设计 1、元器件的准备 电路中的NPN型三极管型号为9014,三极管VT1的放大倍数不要太大，这样可以提高电路的灵敏度。VD1-VD2为1N4148。电阻均为1/8W。 金属探测器的探头是一个关键元件，它是一个带磁心的电感线圈。磁心可选Φ10的收音机天线磁棒，截取15mm，再用绝缘板或厚纸板做两个直径为20mm的挡板，中间各挖一个Φ10mm 的孔，然后套在磁心两端，如图1所示。最后Φ0.31的漆包线在磁心上绕。如果不能自制，也可以买一只6.8mH的成品电感器，但必须是那种绕在“工”字形磁心上的立式电感器，而且电感器的电阻值越小越好。
金属材料学课程的性质和要求
一、课程的性质和要求 1、课程性质 金属材料学是一门综合性比较强的专业主干课。在学生学过材料科学基础（或金属学原理）、材料组织控制原理、材料组织控制工艺（或材料强韧化）及材料力学性能等课程的基础上，系统地介绍金属材料合金化的一般规律及各类主要金属材料的成分、工艺、组织和性能之间的关系。通过课堂讲授、综合性实验、综合性作业等环节，培养学生分析问题和解决问题的能力。 2、课程要求 1）掌握主要金属材料的合金化基本原理，了解材料成分设计和工艺设计的依据，为发掘材料潜力和开发新材料打下一个理论基础； 2）了解各种典型材料的成分、工艺、组织结构和性能之间的有机关系； 3）能初步从零件的服役条件出发，对材料提出合理的技术要求，正确地选择材料并合理制订工艺。 3、课程改革 《金属材料工程》专业是江苏省品牌专业。在新的专业内涵下，进行了课程体系的重构。专业主干课程内容和教学方法的改革也是品牌专业建设的重要内容。《金属材料学》是该专业主干课程中涉及综合性知识的一门课程，从知识结构来说，它是一门该专业最后的综合性主干课，也是学生在今后工作岗位上最有实践指导意义的一门课程。根据专业建设的情况和课程特点，对该课程的教学进行了改革。主要是精简和补充内容、编制多媒体电子课件、改革教学方法、开展
课堂讨论、增加综合性作业，选编习题和布置课堂思考题、设计综合性实验等。目的是使学生对专业有一个系统的认识，理解专业知识的主线、核心和思想，培养学生分析问题和解决问题的能力。编写《习题与思考题》是其中部分的内容。 结合20多年的教学经验和对课程内涵、重点和难点的深入理解，编写了具有特色的相应教材。 二、习题与思考题 绪论 01、1958年世界工业博览会在比利时召开，博览会大楼，是由9个巨大金属球组成，球直径为18米，8球位于立方体角，1球在中心。这象征什么? 说明什么意义? 02、为纪念世界第一位宇航员加加林，莫斯科列宁大街上建造了40英尺高的雕象，雕象材料是钛合金。为什么用钛合金做? 代表什么意义? 03、金子从古到今都作为世界上的流通货币，为什么? 铜是人类最早认识和使用的金属，为什么? 04、1983年在上海召开的第4届国际材料及热处理大会的会标是小炉匠锤打的图案，代表什么意义?为什么古代著名的刀剑都要经过反复锻打? 05、为什么要提出构筑循环型材料产业的发展方向? 钢合金化原理 1、为什么说钢中的S、P杂质元素在一般情况下总是有害的? 2、钢中常用的合金元素有哪些? 哪些是奥氏体形成元素? 哪些是铁素体形成元素? 3、哪些是碳化物形成元素? 哪些是非碳化物形成元素? 4、钢中的碳化物按点阵结构分为哪两大类? 各有什么特点? 什么叫合金渗碳体和特殊碳化物?
1金属材料强韧化的目的和意义？ 目的：A.节约材料，降低成本，节约贵重的合金元素的使用，增加材料在使用过程中的可靠性和延长服役寿命。 B.希望所使用的材料既有足够的强度，又有较好的韧性，但通常的材料二者不可兼得。 意义：在于理解材料强韧化机理、组织形态、微观结构与金属的强度、韧性之间的确切关系，以便找出适宜的冶金技术途径来提高金属的强韧性，使之达到新的水平或研究出新的高强韧性的金属。这是一个具有重大的理论意义和经济价值的研究开发领域。理解材料强韧化机理，掌握材料强韧化现象的物理本质，是合理运用和发展材料强韧化方法从而挖掘材料性能潜力的基础。 2.金属材料强韧化的主要机制有哪些？ 1）物理强韧化：所谓物理强韧化是指在金属内部晶体缺陷的作用和通过缺陷之间的相互作用，对晶体的力学性能产生一定的，进而改变金属性能。 2）化学强韧化：化学强韧化是指是元素的本质决定的因素以及元素的种类不同和元素的含量不同造成的材料性能的改变。 3）机械强韧化：就是除了结构、尺寸、形状方面的机械原因外，主要指界面作用造成的强韧化。 4）复合组织强韧化：即两种或两种以上的金属组织复合在一起，其中有的组织强度比较高，有的组织韧性比较高，复合后起到了既提高强度有提高韧性的作用。 3.如何理解强化和韧化的关系 强度是是在给定条件（温度/压力/应力状态/应变速率/周围介质）下材料达到给定变形量所需要的应力，或材料发生破坏的应力，研究变形及断裂是研究强度的重要手段和过程。 韧性是断裂过程的能量参量，是材料强度与塑性的综合表现，它是材料在外加负荷作用下从变形到断裂全过程吸收能量的能力，所吸收的能量愈大，则断裂韧性愈高。 一般情况下，材料的强度和韧性是不可兼得的，在提高金属材料强度的同时塑性必然会下降，反之，在改善金属的塑性的同时，强度也会下降。目前，晶粒细化是提高金属强韧化的有效方法，金属的晶粒变细后，强度提高，韧性又不显著降低。 4.试举出3种最新强韧化技术方法的例子。 1）细晶强化：它是常温下一种有效的材料强化手段。细化晶粒可以提高金属的强
金属探测器工作原理 一、全球金属探测器品牌排行榜 1、美国Fisher顶级金属探测器 2、美国Teknetics高端金属探测器 3、Garrtt盖瑞特金属探测器 4、德国OKM金属探测器 5、White金属探测器 6、希腊天狼星金属探测器 7、土耳其Nokta金属探测器 8、MP金属探测器 9、觅宝金属探测器 10、日本犬神 从榜单中不难看出，美国Fisher金属探测器基本位于前一、二名。在低端金属探测器中，德克萨神号首战胜出。美国Fisher费舍尔获得销量第一。而美国Teknetics泰尼克斯在这次榜单中也表现不佳，在全球排名在第二的位置，一直紧追Fisher费舍尔。根据2014年，美国最大财经金融报纸《华尔街日报》报道：美国Teknetics泰尼克斯品牌在中高端产品中表现不俗，其中性价比最高的一款是delta多功能金属探测器，尤其适合组队探宝、户外娱乐的等，是中级、初级探宝爱好者的首选。Fisher 金属探测器公司成立于1931年，在实验条件很
艰苦的情况下，研发出了世界首台金属探测器。经过近百年的潜心研究，已经成为探测器领域最知名的品牌。Fisher金属探测器使用了最前沿的技术，一举成为了最信赖的品牌。Fisher 金属探测器被广大探宝爱好者喜爱，是因为它的多功能性,深度更广和使用了最尖端的技术，而且非常容易使用和技术上的不断创新。 美国Fisher金属探测器最知名的一款型号是Pro-arc考古专家，原产于美国，导电弧型显示屏，硬币大小探测深度在16英寸左右（40cm-50cm），目标越大、导电性越好、埋藏时间越长，可探测的深度就会越深。具有静态全金属和动态全金属模式、目标识别模式、超深探测模式和超载报警系统。它不但灵敏度高，而且能指示金属材质、目标信心度、土壤矿化程度、相对探测深度等。其最大优点是具有自动地表抓斗功能，能很好的排除矿化反应，并且能排除一切外界干扰，名列全球十大地下探测器之首，在全球累计销量8000万台，力压一切其他竞争对手。美国海豹突击队（海陆空三栖）指定特种装备，承担起反恐的重要使命，同时被考古学家、探宝爱好者强烈推荐。 Teknetics泰尼克斯是美国三大品牌之一，其中美国第一大品牌是Fisher
中国海洋大学本科生课程大纲 课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修 一、课程介绍 1.课程描述：金属材料概论是高分子科学与工程专业专业知识教学层面的选修课，也是高分子专业学生认识金属材料的主要途径，更是理解材料在实际生活中应用的重要渠道。课程从工程应用角度出发，阐明金属材料的基本理论，使学生掌握金属材料的成分、加工工艺、组织结构与性能之间关系的基本规律；具备根据机械构建使用条件和性能要求，对结构件进行合理选材的初步能力，并了解金属材料的发展现状和趋势，对材料学科有更广泛深入的认识，为学生后续从事材料相关工作典型基础。此外，我国古今科学家先贤对金属材料发展的贡献，提高学生爱国情感和民族自豪感，激励他们努力学习报国。 Introduction to Metallic Materials, which is one of the optional courses for the Polymer Materials Science and Engineering, acts as the main methods for the students of the Polymer Materials Science and Engineering to understand the metallic materials and their application. The course demonstrates the basic theories about metallic materials from the view of engineering. The aim of the course is to make students understand the relationship between compositions, manufacturing, microstructure and properties of metallic materials, and the current situation and trend of metallic materials. In the meantime, the course could also - 1 -
钢的强韧化处理机制 王立洲 （辽宁工程技术大学材料科学与工程学院阜新123000） 本文根据钢的淬火组织特点,归纳了提高钢强韧性的途径,介绍了一些强韧化处理工艺。 随着工业的发展,各种机械对钢铁材料的机械性能要求逐渐增高。材料及热处理工艺的 研究得到迅速的发展。其中,利用现有材料,通过调整一般的热处理方法,在同时改善钢的强度和韧性指标方面的工作取得了显著的进步。它对充分发挥材料的性能潜力有着重要的意义。这些工艺方法通称为强韧化处理,是热处理发展的一个值得注意的方向。 强韧化处理的发展是建立在我们对钢中各种组织的特点,形成条件,机械性能,以及在外力作用下的破断过程的认识不断深入的基础之上的。 透射电子显微镜技术的应用,使我们对各种组织超显微精细结构的认识跨进了一大步, 开始有可能比较深入地研究组织和机械性能的关系。 另一方面,从材料断裂过程的研究中知道,在各种应力作用下,材料的破断是通过微裂纹的形成及扩展的方式进行的。钢铁材料的各种组织形态在各种应力状态下,抵抗微裂纹的形成和扩展的能力是不同的,因此表现出不同的性能指标。但是无论哪一种组织,只要它形成微裂纹的倾向比较小,或者微裂纹一旦形成后,在这类组织中扩张时消耗的功愈大,它就会有较高的强韧性。这样,我们就有可能采用适当的热处理工艺方法和调整工艺参数,能动地控制钢的组织,充分利用对钢强韧化有利的因素,排除不利的因素,更充分地发挥材料的强度和韧性的潜力。 目前发展的强韧化处理工艺有多种多样,归结起来,它们大多通过一种或几种途径达到强韧化效果的。 (1)充分利用位错型马氏体和下贝氏体组织形态,尽量减少或避免片状孪品马氏体的出现。 (2)细化钢的奥氏体晶粒和细化过剩碳化物。 (3)获得马氏体与具有良好塑性的第二相的复合组织。 (4)形变热处理。 下面将简要介绍这些强化处理的机理。 一位错型马氏体的扩大应用 很久以来就知道,在保证淬、回火零件强度指标的前提下,选用含碳量较低的钢,能够 使零件热处理后获得较高的韧性。改变热处理工艺参数,可以在中碳及高碳钢中获得以板条马氏体为主的淬火组织,显著改善中碳钢及高碳钢的强韧性。这种控制淬火组织形态的方法,已成为中、高碳钢强韧化的一条重要途径。 1、中碳钢的高温淬火 一般含碳量为0.35%一0.55%之间的中碳钢经正常温度淬火,获得片状和板条马氏体的混合组织。这两种淬火马氏体对钢强韧性的贡献是不同的。钢的含碳量愈高,正常淬火组织中片状马氏体的比例愈高,钢的强度虽然有所增加,但断裂韧度不断减小。断裂韧度的这种变 化是韧性较高的板条马氏体相对量减少的结果。但是,提高中碳钢淬火温度和延长淬火保温时间,则有利于在淬火后得到较多数量的板条马氏体,提高钢的断裂韧度。例如,将40CrNIMo 钢的淬火温度从570℃提高到1200℃,淬火后得到了板条马氏体和极少量残留奥氏体。在淬火不回火状态下,钢的断裂韧度提高70%,在淬火和低温200℃回火状态下,可提高20%。 我们将5CrMnMo热锻模具钢的淬火加热温度从830~850提高到900℃,淬火后将获得近乎单一的板条马氏体组织,图1给出了在500一520℃的高温回火状态下,淬火温度对强度、塑性和断裂韧度的影响。
一 填空题 1、 计算结构或构件的强度、稳定性以及连接的强度时，应采用荷载的 设计 值；计算疲劳时，应采用荷载的 标准 值。 2、 钢材Q235B 中，235代表 屈服值 ，按脱氧方法该钢材属于 镇静 钢。 3、 对于普通碳素钢，随含碳量的增加，钢材的屈服点和抗拉强度 升高 ，塑性和韧性 降低 ，焊接性能 降低 。 4、当采用三级质量受拉斜对接焊缝连接的板件，承受轴心力作用，当焊缝轴线与轴心力方向 ，焊缝强度可不计算 。 5 、 等因素综合考虑，选用合适的钢材。 6、钢材受三向同号拉应力作用，数值接近，即使单项应力值很大时，也不易进入 塑性 状态，发生的破坏为 脆性 破坏。 7、在普通碳素结构钢的化学成分中加入适量的硅、锰等合金元素，将会 提高 钢材的强度。 8、 轴心受压柱的柱脚底板厚度是按底板的 受弯 受力工作确定的。 9、如下图突缘式支座加劲肋，应按承受支座反力的轴心受压构件计算梁平面外（绕Z 轴）稳定，钢材Q235 ， 其长细比为 21.07 。 1 200 10
10 的影响。 11、按正常使用极限状态计算时,受弯构件要限制挠度，拉、压构件要限制 长细比。 12、钢材经过冷加工后，其强度和硬度会有所提高，却降低了塑性和韧性，这种现象称为钢 。 13 拉伸并卸载后，也称为名义屈服点。14 15和构件或连接的构造形式。 16 17构件的稳定承载力。18 承压型连接。 19、对于单轴对称的轴心受压构件，绕非对称主轴屈曲时，会发生弯曲屈曲；而绕对称主轴 20 高稳定承载力。 21、梁的整体稳定系数φb大于0.6时，需用φb′代替φb，它表明此时梁已经进入 _______ __阶段。 22、弯矩绕虚轴作用的双肢格构式压弯构件，采用缀条式格构柱，其分肢的稳定应按 构件进行验算。 23强度确定的。 24原则。 25、设杆件节点间的几何长度为l，则梯形钢屋架的支座斜杆在屋架平面内的计算长度为 杆件几何长度或l。 26、钢材的冲击韧性越小,。 27。
自制了一种金属探测器 我们在做某些智能控制设计时，需要检测金属物的位置或探知是否存在金属，这些智能控制装置如智能小车感应铁块、机器人探“雷”和金属接近开关等。在平时的制作中买一个金属传感器价格高且使用效果也可能不太满意。笔者自制了一种金属探测器，使用效果不错，介绍给大家。 一、电路原理 本金属探测器的原理图如下图所示，反相器ICl与外围的电感和电容构成了一个电容三点式振荡器，振荡频率主要由电感L，电容器C2、C3、C4决定。调节电位器RP可使电路处在刚刚起振状态下。微小的振荡信号通过由IC2和R1组成的放大电路进行放大。再经二极管VD整流，电容器C5滤波，最后经过反相器IC3和IC4进行放大和整形。在IC4和IC5的输出端得到两路反相的输出信号。 在金属探测器的探头电感L没有接近金属物体时，电路正常起振，振荡信号通过反相器Ic2放大及整流滤波，在反相器IC3的输入端形成一个负电压，使IC3的输出端为高电平，反相器IC4的输出端为低电平，Ic5的输出端为高电平，发光二极管发光，有利于控制器拾取该信号。当有金属物体接近时，电感L的Q值下降，使电路停振。由于反相器IC3
的输入端通过电阻R2上拉到VCC，所以IC3的输出端为低电平，IC4、IC5输出端分别为高电平和低电平，发光二极管不发光。 二、元器件选择 上图中要求反相器ICl工作在线性状态，所以选用 CD4069六反相器集成电路。Vcc接正电源，Vcc接负电源，电源电压可以为3V～15V(DC)，用+5V供电完全能实现与单片机直接连接。 电感L探头是非常重要的元件，它的性能直接关系到感应器的感应性能。在制作中可有以下选择： (1)可以选用从旧收音机上拆卸的带磁性棒的绕线电感，要求能让振荡器正常起振，但感应距离较近，一般在2cm左右。(2)选用大约为6.8mH的立式电感，电感的电阻值最好在10Ω以内，电感器的电阻越大，则探测距离越小。(3)自制高Q值的电感探头，可以用φ0.15mm～φ0.2mm的漆包线在φ10mm的磁棒上绕300匝，探测距离可达20cm以上。 电容器最好均使用涤纶电容器，这种电容器比较稳定，二极管可以用1N4148，电位器用小型微调电位器。 三、调试与安装 金属探测器的PCB图如右图所示，电路板尺寸为 37mm×29mm(若用贴片元件设计尺寸将更小)，所有元器件