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第1章 静载拉伸试验 1

1.1 应力-应变曲线 1

1.1.1 拉伸脆性材料应力-应变曲线 1

1.1.2 塑性材料应力-应变曲线 2

1.2 拉伸性能指标 3

1.2.1 屈服强度 3

1.2.2 抗拉强度 5

1.2.3 实际断裂强度 6

1.3 塑性指标及其意义 6

习题 8

第2章 弹性变形 9

2.1 弹性变形及其物理本质 9

2.1.1 弹性变形过程 9

2.1.2 Hooke定律 10

2.1.3 常用弹性常数及其意义 12

2.2 弹性性能的工程意义 13

2.2.1 刚度 13

2.2.2 弹性比功 15

2.3 弹性不完整性 16

2.3.1 弹性后效 16

2.3.2 弹性滞后环 17

2.3.3 包辛格（Bauschinger）效应 18

习题 20

第3章 塑性变形 21

3.1 金属材料塑性变形机制与特点 21

3.1.1 晶体塑性变形的机制 21

3.1.2 多晶体材料塑性变形特点 21

3.2 屈服现象及其本质 22

3.2.1 物理屈服现象 22

3.2.2 屈服现象的本质 23

3.2.3 应变时效 24

3.3 真实应力-应变曲线及形变强化规律 25

3.3.1 冷变形金属的真实应力-应变关系 25

3.3.2 颈缩条件分析 26

3.3.3 形变强化的实际意义 27

3.3.4 韧性的概念及静力韧性分析 28

3.3.5 形变强化过程中的损伤 29

3.4 应力状态对塑性变形的影响 30

3.4.1 应力状态柔度系数 30

3.4.2 金属在扭转加载条件下的力学性能 31

3.4.3 弯曲试验 35

3.4.4 压缩试验 36

3.4.5 硬度 38

习题 47

第4章 断裂 48

4.1 延性断裂 48

4.1.1 光滑试样延性断裂的宏观断口特征 48

4.1.2 微孔的形成 50

4.1.3 微孔长大与连结 50

4.1.4 断口微观特征 51

4.1.5 裂纹试样微孔型断裂过程 51

4.1.6 韧窝形态与材料韧性 52

4.2 解理断裂 53

4.2.1 解理断裂的基本特征 53

4.2.2 解理断裂过程 54

4.2.3 多晶体材料解理断裂过程分析 56

4.2.4 碳化物对解理断裂的影响 57

4.3 沿晶断裂 57

4.4 应力状态对断裂的影响 59

习题 60

第5章 缺口试样的力学性能 61

5.1 缺口顶端应力应变分析 61

5.2 缺口试样静载力学性能 63

5.2.1 缺口试样静拉伸和偏斜拉伸 64

5.2.2 缺口试样静弯曲 65

5.3 缺口试样在冲击载荷下的力学性能 66

5.3.1 缺口试样冲击试验 67

5.3.2 冲击试样断裂过程 68

5.3.3 冲击试验的意义及应用 69

5.4 低温脆性及其评定 70

5.4.1 系列温度冲击试验 70

5.4.2 低温脆性评定 71

5.4.3 冶金因素对低温脆性的影响 72

5.5 抗脆断设计及其试验 74

5.5.1 落锤试验 74

5.5.2 NDT判据及断裂分析图 75

习题 76

第6章 断裂韧性基础 77

6.1 Griffith断裂理论 77

6.1.1 完整晶体的理论断裂强度 77

6.1.2 Griffith断裂理论 78

6.1.3 奥罗万（Orowan）的修正 79

6.2 裂纹扩展的能量判据 80

6.3 裂纹顶端的应力场 81

6.3.1 三种断裂类型 81

6.3.2 Ⅰ型裂纹顶端的应力场 82

6.3.3 应力强度因子KI 83

6.3.4 断裂判据 84

6.3.5 几种常见裂纹的应力强度因子 85

6.4 裂纹顶端的塑性区 85

6.5 应力强度因子的塑性区修正 87

6.6 断裂韧度KIC的测试 89

6.6.1 试样及其制备 89

6.6.2 测试方法 91

6.6.3 试验结果的处理 92

6.7 影响断裂韧性的因素 93

6.7.1 外因（板厚和试验条件 93

6.7.2 内因（材料因素） 95

6.7.3 高强度金属材料的裂纹敏感性 96

6.7.4 KIC与静载力学性能指标间的关系 97

6.7.5 KIC与Charpy冲击功CVN之间的关系 99

6.8 弹塑性条件下的断裂韧性概述 99

习题 100

第7章 疲劳 101

7.1 变动载荷（应力）和疲劳破坏的特征 101

7.1.1 变动载荷（应力）及其描述参量 101

7.1.2 疲劳破坏特征和断口 102

7.2 高周疲劳 103

7.2.1 S-N曲线和疲劳极限 103

7.2.2 循环应力特性对S-N曲线的影响 108

7.2.3 表面几何因素对高周疲劳特性的影响 110

7.2.4 应力变动和累积损伤 111

7.3 低周疲劳 112

7.3.1 滞后回线 113

7.3.2 循环硬化和循环软化 113

7.3.3 循环应力-应变曲线 114

7.3.4 应变-寿命曲线 116

7.3.5 缺口零件疲劳寿命预测 118

7.3.6 热疲劳 121

7.4 疲劳裂纹扩展 123

7.4.1 应力裂纹长度与疲劳裂纹扩展的关系 123

7.4.2 平均应力的影响 126

7.4.3 组织对疲劳裂纹扩展速率的影响 128

7.4.4 疲劳裂纹扩展寿命的估算 128

7.5 疲劳裂纹萌生和扩展机理 131

7.5.1 疲劳裂纹的萌生 132

7.5.2 疲劳裂纹扩展的方式和机理 133

7.6 改善疲劳强度的方法 135

习题 137

第8章 金属在环境介质作用下的断裂 138

8.1 应力腐蚀开裂 138

8.1.1 应力腐蚀开裂的特征 138

8.1.2 应力腐蚀抗力指标及测试方法 139

8.1.3 应力腐蚀的机理 142

8.1.4 防止应力腐蚀的措施和安全设计 143

8.2 氢脆 144

8.2.1 氢的来源及其在金属中存在的形式 144

8.2.2 氢致脆化类型 145

8.2.3 位错理论对氢脆的理解 146

8.2.4 氢脆与应力腐蚀的关系 147

8.2.5 氢脆评定 148

8.2.6 防止氢脆的措施 149

8.3 腐蚀疲劳 150

8.3.1 腐蚀疲劳的特点和机理 150

8.3.2 腐蚀疲劳裂纹扩展 151

8.3.3 影响腐蚀疲劳裂纹扩展的因素 153

8.3.4 防止腐蚀疲劳的措施 154

8.4 其他环境脆化问题 155

8.4.1 辐射脆化 155

8.4.2 低熔点金属接触脆断 156

习题 158

第9章 金属高温力学性能 159

9.1 金属的蠕变 160

9.1.1 蠕变曲线 160

9.1.2 蠕变过程的形变和断裂 161

9.2 金属高温力学性能指标 163

9.2.1 蠕变极限 163

9.2.2 持久强度 165

9.2.3 松弛稳定性 166

9.2.4 影响蠕变极限和持久强度的主要因素 167

9.3 其他高温力学性能 168

9.3.1 高温短时拉伸性能 168

9.3.2 高温硬度 169

习题 169

第10章 磨损 171

10.1 磨损类型 171

10.1.1 磨损过程的三个阶段 171

10.1.2 磨损类型 172

10.2 磨损试验方法 173

10.2.1 磨损试验的类型 173

10.2.2 常用的磨损试验机 173

10.2.3 金属材料耐磨性能的评定方法 175

10.3 磨损机理 176

10.3.1 磨料磨损 176

10.3.2 粘着磨损 179

10.3.3 表面疲劳磨损 182

10.3.4 腐蚀磨损 187

10.3.5 微动磨损 188

习题 189

附录 190

附录1 常用计量单位的换算 190

附录2 常用应力强度因子KI 190

附录3 常用金属力学性能试验方法国家标准及其适用范围 196

参考文献 199