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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KI83

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KI190

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