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1、金属材料检测技术知识问答2.1名词解释I）试样：经机加工或未经机加工后具有合格尺寸且满足试验要求的状态的样坯，称为 试样。2）强度：金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力。3）屈服强度：当金属材料发生屈服现象时，在试验期间不增加载荷而试样变形增加所 对应的应力。也称屈服极限。用Rpo.2 （或）表示，单位为MPa。4）规定非比例延伸强度：规定非比例延伸率等于的引伸计标距百分率时的应力，用Rpo.2 （或。0,2）表示，单位为MPa。（Rpo.2表示规定非比例延伸率为0.2%时的应力）5）抗拉强度：试样断裂时的最大应力。也称强度极限。用Rm （或。b）表示，单位为 MPao6）断裂伸长率：（延
2、伸率）试样断裂后的伸长量与原始计算长度之比。用A （或3） 表示。A= （LfL（） / L（）7）断面收缩率：试样断裂后的截面积最大收缩量与原始截面积之比。用Z （或W）表 示：Z= （FoFf） / Fo8）许用应力：金属在工作温度下允许的使用应力。用表示，单位为N/mn?。9）塑性：断裂前材料发生不可逆永久变形的能力，常用的塑性判据是伸长率和断面收 缩率。10） 冲击韧性：金属材料抵抗瞬间冲击载荷的能力，称做冲击韧性。将标准冲击试样一次冲断，以试样缺口单位面积上的冲击功来表示冲击韧性ak值。单位为J/cn?。11） 冲击功：规定形状和尺寸的金属试样在冲击试样力的作用下，一次冲断试样所消耗
3、的能量称做冲击功，用Ak表示。单位为J。12） 硬度：材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的抗力，是衡量金属 软硬的判据。13） 脆性转变温度：通常取结晶状区域面积占断口总面积50%的温度为脆性转变温度，记为50%FATT。14)持久强度：是指在一定温度和规定持续时间内材料保持不失效的最大应力值。 向裂纹。这种热疲劳裂纹可以在锅炉各种受热面管子和减温器中发生。另一种是网状裂纹。 一般在主蒸汽管道，锅炉汽包，汽轮机汽缸，有时也在锅炉受热面管子中出现这种龟裂。在 接管或圆孔处的热疲劳裂纹则呈辐射状。21) 简述热疲劳裂纹的微观特征。答：热疲劳裂纹有穿晶型的也有沿晶型的。裂纹尾端多为圆钝的，
4、也有稍尖。当交变热 应力较小、裂纹扩展较慢或腐蚀作用占优势时，裂纹尖端多呈圆钝状；当交变热应力较大时、 裂纹端部略尖。热疲劳裂纹内部往往充满了灰色腐蚀产物。22) 简述应力腐蚀断口的宏观特征。答：应力腐蚀断口为脆性断口，没有明显的朔性变形、断口与拉应力方向垂直。断口表 面无金属光泽、为褐色或暗色，发生腐蚀氧化。氧化物或腐蚀产物分布不均匀，在裂源处最 多。应力腐蚀裂源常在零件表面，由于化学作用往往在裂源处形成腐蚀坑。23) 什么是疲劳断口中的“年轮”？答：年轮”是裂纹前沿线扩展时留下的痕迹，是裂纹前沿在间隙扩展时的依次位置。24) 什么叫无损检测？答：它是在不损伤被检测对象的条件下，利用材料内部
5、结构异常或缺陷存在所弓1起的对 热、声、光、电、磁等反应的变化，来探测各种工程材料、零部件、结构件等的内部和表面 缺陷，并对缺陷的类型、性质、数量、形状、位置、尺寸、分布及其变化作出判断和评价。25) 射线探伤原理是什么？答：射线检测诊断的基本原理是：当射线穿过被检测物体时，有缺陷部位(如气孔、夹 杂等)与无缺陷的部位相比对射线的衰减量不同，通过有缺陷部位的射线强度高于无缺陷部 位的射线强度，因而可以通过检测透过物体后的射线强度的差异来判断工件中是否存在缺陷。26) 超声波探伤原理是什么？答：超声波探伤原理是利用材料本身或内部缺陷对超声波传播的影响，来判断结构内部 及表面缺陷的大小、形状和分布
6、。27) 涡流探伤原理是什么？答：当载有交变电流的检测线圈靠近导体工件时，由于线圈磁场的作用，工件会感生出 涡流。涡流的大小、相位及流动性是受工件导电性能的影响，而涡流的反作用又使检测线圈 的阻抗发生变化，因此，通过测定检测线圈阻抗的变化(或检测线圈感应电压的变化)，就 可以得到被检测工件有无缺陷的结论。28) 磁粉探伤原理是什么？答：当材料或工件被磁化以后，若材料表面或近表面存在缺陷，便会在缺陷处形成一漏 磁场。此漏磁场将吸引、聚集检测中施加的磁粉，而形成缺陷显示。如果不采用磁粉，而使 用某种仪器来检测此漏磁场的方法还有探测线圈法、磁场测定法、磁带记录法等。29) 着色探伤原理是什么？答:液
7、体渗透检测的基本原理是利用渗透液的润湿作用和毛细现象而在被检测材料或工 件表面上浸涂某些渗透力比较强的渗透液，将液体渗入缝隙中，然后用水和清洗剂清洗工件 表面上剩余渗透液，最后再用显示材料施加在被检工件的表面上，经过毛细作用，将缝隙中 的渗透液吸出来加以显示。用”表示。15) 疲劳强度:金属材料在交变载荷作用下，不致引起断裂的最大应力叫疲劳强度。16) 蠕变强度：在一定的蠕变条件下(一定温度、一定时间内、达到一定的蠕变变 形或蠕变速度)材料保持不失效的最大承载能力。17) 固溶强化：向钢加入合金元素使之溶入作为基体的固溶体，从而使钢或合金得 以强化。固溶体中的合金元素可增大晶格畸变，增强固溶体
8、原子键引力，提高再结晶温度, 提高固溶体的稳定性，对位错起锁锚作用。18) 沉淀强化:过饱和固溶体在长期保温过程中发生时效,析出弥散分布的碳化物、 氮化物或金属间化合物的小质点，它们在高温下不易聚集，阻止了位错运动，从而提高钢和 合金的室温强度、蠕变极限和持久强度。19) 断裂力学：研究带有裂纹的材料强度及其抵抗脆性断裂能力的新学科。20) 无损检测：在不损伤构件性能和完整性的前提下，检测构件金属的某些物理性 能和组织状态，以及查明构件金属表面和内部各种缺陷的技术。21) 金属检验：金属检验是通过对部件金属材料进行各项物理性能、化学性能、力 学性能测试及用无损的方法对金属部件的缺陷进行检测，对
9、金属部件的材质作出评价。为设 备的健康状况、可能发生故障或事故的概率及寿命损耗作出判断和评价的技术。金属检验是 预防设备发生事故，指导和改进检修工作，保证安全运行的一种有效措施。22) 弹性模量：材料在弹性变形范围内，正应力与相应的正应变之比值称为弹性模 量，表征材料抵抗弹性变形的能力，是材料常数。主要取决于材料的成分及晶体结构。符号 为E,单位为Pa。23) 熔点:物质的晶态与液态平衡共存的温度称为熔点，又称熔融温度。符号为小单位为。C。24) 热膨胀系数：金属温度每升高1C时所增加的长度与原来长度的比值，称为线 膨胀系数。它是衡量材料热膨胀性大小的性能指标。符号为aL单位为K-。25) 应
10、力：物体受外力作用后所导致物体内部之间的相互作用力称为内力，单位面 积上的内力称为内应力。26) 应变：由外力所引起的物体原始尺寸或形状的相对变化，通常以百分数表示。27) 屈服点：有明显屈服现象的材料试样在拉伸试验过程中力不增加(保持恒定) 仍能继续伸长(变形)时的应力。2.2判断题1）疲劳断裂在宏观上是在平行于最大拉伸方向发生。（x）2）疲劳断口表面不显示宏观的塑性变形，除了低循环强度范围的断裂以外，都是脆性 断口。（4）3）疲劳断裂的裂纹源一般位于零件表面的应力集中处或缺陷处。（4）4）在疲劳断口的平滑区中可观察至上年轮，这是疲劳断裂最突出的宏观形貌特征。（4）5） “年轮”在断口上的位
11、置与应力状态有关。弯曲疲劳断口的“年轮”仅在零件的一侧产 生；拉压疲劳断口的“年轮”可能在零件的两侧产生。（x）6）理论计算壁厚S1加上钢管的负偏差的附加值即得出直管的最小需要壁厚Smin0（X）7）金属材料的抗拉强度表征材料对最大均匀变形的抗力。（4）8）强度极限是指拉断钢材时所需要的拉力。（x）9）屈服强度是指某一构件开始塑性变形时所承受的拉力。（x）10） 强度极限又叫抗拉强度，是钢材在拉断时刻所承受的最大应力。（）11） 钢材在高温下受外力作用时，随着时间的延长，缓慢而连续地产生塑性变形的现象，称为蠕变。（）12） 沿晶断口的最基本微观特征是有晶界刻面的冰糖块状形貌。（4）13） 硬度
12、的物理意义是唯一的。（x）14） 电站锅炉承压部件所承受的介质压力为P,由介质内压引起的应力可按厚壁容 器处理。其受力特点是：轴向应力5为沿整个截面均匀分布的拉应力；环向应力。为非均 匀分布的拉应力；径向应力Or为压应力。（）15） 蠕变三阶段分为：减速阶段、稳定阶段、加速阶段。（）16） 无损探伤是在不损坏被检查材料或成品的性能完整性的条件下而检测其缺陷的方法。N）17） 电站常用的无损检验方法有超声波探伤、射线探伤、着色探伤、磁粉探伤。N）18） 断口检查主要是检查焊缝断面上有无焊接缺陷。（4）19） 钢板许用应力与板厚有关。（）20） 高温、应力和时间是材料发生蠕变的三要素。（4）21）
13、 金属在一定温度和应力作用下逐渐产生塑性变形的现象就是蠕变。（4）22） 合金钢管弯制前应进行光谱分析和硬度试验。（4）23） 铁磁性材料压力容器的表面检测应优先用渗透检测。（x）24） X射线检测技术是最好的检测技术。（x）25） X射线检测对面积型缺陷敏感。（x）26） 超声波检测技术对体积型缺陷敏感。（x）27） 涡流检测技术适用于导电材料的检测。（4）28） 渗透检测适用于近表面未开口的缺陷检测。（x）29） 超声波只能探10mm的薄件。（x）30） 非记录性超声波检测仪器对缺陷检测的定性和定量都比TOFD技术强。（x）31） 远场涡流适用于铁磁性高、低压加热器的芯子的探伤。（N）32
14、） 无损检测技术是一种不伤害被检工件的检测技术。（4）33） 射线探伤技术几乎适用于所有的材料零部件。（x）34） 硬度检测是无损检测的一种。（x）35） 磁粉探伤适用于任何材料。（x）36） 渗透探伤不适用于表面多孔性材料。237） 渗透探伤技术能检测表面开口、闭口的缺陷。（x）38） 涡流探伤只适用于导电材料。（4）39） 荧光磁粉探伤法只能在光线暗的地方进行。（4）40） 超声波探伤的英文缩写为RT,射线探伤的的英文缩写为UT。（x）2. 3选择题1）金属的抗拉强度用。b表示，它的计量单位是（a）。a. MPa； b. J； c. J / cm.cm。2）钢材在外力的作用下产生变形，如果
15、外力去除后仍能恢复原状的性质称为（a）oa.弹性； b.塑性； c.韧性。3）钢材受外力而产生变形，当外力除去后，不能恢复原来形状的变形称为（b）oa.弹性变形； b.塑性变形；c.弹性。4）金属在拉断时，单位面积上所承受的力称为金属的（a）oa.强度极限；b.屈服极限；c.疲劳极限。5）当温度不变时，应力越大，蠕变速度（b）oa.不变；b.增大；c.减小。6）根据断口三要素，断口上如存在平断口和斜断口，则平断口是（c）oa.可能先断，也可能后断；b.后断； c.先断。7）随着试验温度升高，韧窝的大小和深度（b）。a.不变；b.增大； c.减小。8）电站锅炉承压部件所承受的由介质内压引起的3个
16、主应力中，环向应力向绝对值 最大且恒为正，最大值出现在内壁，最小值出现在外壁，它至少是轴向应力。z的（a）oa.两倍； b.三倍； c.四倍。9）压力管道的应力一般可分为一次应力、二次应力和（b）。a.腐蚀应力； b.峰值应力；c.焊接应力。10） 在各种不同的金属中，开始发生蠕变的温度是各不相同的；蠕变过程发生的快 慢程度也不相同，例如铅，锡等金属，它们的再结晶温度低于室温，在室温时就会产生蠕变 过程，对碳素钢，大致在（a）才出现蠕变现象，对合金钢，大约在（b）出现蠕变现象，并 且随着合金成分的不同，开始出现蠕变的温度（c）oa. 300350；b.400以上；c.不同； d.相同。11）
17、疲劳断口由平滑的疲劳断裂区所组成，疲劳断裂区又是呈现一种发亮的平滑区,最终断裂区在韧性金属为（b）断口，而在脆性金属中则为（a）断口。a.结晶状；b.纤维状；c.平滑状；d.层状。12） 材料抵抗断裂的力学性能指标是（a）a.强度； b.塑性； c.韧性； d.硬度。13） 高压无缝钢管弯制后，应进行无损探伤，需热处理的应在（b）进行。a.热处理前； b.热处理后； c.耐压试验后。14） 对埋藏的面积型缺陷最有效的无损检测方法为：（b）。a.射线探伤；b.超声探伤；c.磁粉探伤；d.着色探伤。15） 对埋藏的体积型缺陷最有效的无损检测方法为：（a）。a.射线探伤；b.超声探伤；c.磁粉探伤；
18、d.着色探伤。16） 下面的几种检测方法中属于无损检测范围的为：（a）。a.涡流探伤；b.冲击性能试验；c.拉伸性能试验；d.压扁试验。17） 压力容器检测中，JB47302005规定铁磁性材料表面探伤优先选用：（c）。a.射线探伤；b.超声探伤；c.磁粉探伤；d.着色探伤。18） 焊规规定，对受热面I类焊口探伤中选用的最合适的检测方法为：（c）oa.只用射线探伤；b.只用超声探伤；c.二者合理使用；d.不用检测。19） 下面的无损检测方法中，能进行热态在线检测的常规无损方法有（c）oa.射线检测；b.超声检测；c.涡流检测；d.渗透检测。20） 工件表面状态不好，需要对其表面进行无损探伤，最
19、好的超声方法有：（c）。a.表面波探伤；b.横波探伤；c.爬波探伤；d.都不是。21） 比常规超声波探伤更准确有效的超声波检测方法有：（a）oa.TOFD检测；b.远场涡流；c.以上都不是；d.以上都是。22） 对管壳式换热器管程进行探伤最有效的办法是：（d）。a.射线检测；b.超声检测；c.着色检测；d.远场涡流。23） 下面几种检测方法中不是无损检测方法的有：（d）。a.涡流探伤；b.超声波探伤；c.射线探伤；d.高温拉伸。24） 光学显微镜由于受照明光线（可见光）波长的限制，无法分辩出小于（b）的图像及显微结构。a. 0.1 |im； b. 0.2|im； c. 0.5|im； d.25
20、） 扫描电子显微镜主要用于表面形貌的观察，在失效分析工作中具有非常重要的作用。它的分辨率高，可达（c） nmoa. 0.10.2nm； b. 0.50.8nm； c. 34nm； d. 1020nm。26） 着色探伤、磁粉探伤、涡流探伤属于（a）探伤中的三种。a.无损； b.超声波； c.取样； d.射线。2. 4问答题1）主要强度指标有哪些？主要塑性指标有哪些？如何区分长比例试样和短比例试样? 5表示长比例试样还是短比例试样？答：主要强度指标：抗拉强度Qb,屈服强度OS。主要塑性指标：延伸率（断后伸长率）8,断面收缩率：w。长比例试样：而L0/do=l（）短比例试样：久 （）/&）=53表示
21、长比例试样。2）布氏硬度是否与试验条件有关？硬度值标记由哪些符号组成？答：布氏硬度与试验条件有关。硬度值标记由4种符号组成：（a）球体材料；（b）球体直径；（c）试验力；（d）试验力 的保持时间（1015s时不标注）。3）冲击韧性试验中标准试样和非标准试样的试验结果能否直接进行比较？答：不能。4）简述Ak和ak的区别。答：Ak是冲断试样所消耗的功，或试样断裂前吸收的能量。ak是单位面积吸收的能量，即将Ak除以缺口面积。5）如何区分高周疲劳和低周疲劳？答：高周疲劳断裂寿命大于105以上周次，应力在os以下。低周疲劳寿命小于周次，应力在os以上或接近os。6）什么是蠕变？什么是蠕变断裂？答：蠕变是
22、金属材料在长时间的恒温、恒压力作用下缓慢地产生塑性变形的现象。由于 这种变形而最后导致材料的断裂称为蠕变断裂。7）什么是持久强度？答：持久强度是指高温长期载荷下材料抵抗断裂的能力。8）如何测定持久强度指标？持久试验与蠕变试验有什么区别？答：金属材料的持久强度是通过做持久试验测定的。持久试验与蠕变试验相似，但较为 简单，一般不需要在试验过程中测定试样的伸长量，只需测定试样在给定温度和一定应力作 用下的断裂时间。9）什么是韧性断裂？什么是脆性断裂？答：韧性断裂：断裂前有明显的宏观塑性变形，容易被检测到和发现，危险性小。脆性断裂：断裂前没有明显的宏观塑性变形，断裂突然发生，很危险。10） 什么是冷脆
23、性？什么是热脆性？脆性转变温度FATT的测量方法是什么？答：冷脆性：温度降低时，韧性下降。热脆性：长期在400500运行的材料，冷却至室温时，冲击韧性值会明显下降。脆性转变温度FATT的测量方法为断口形貌法。11） 简述材料的代用原则？答：选择代用材料时，要有充分的技术依据，原则上应该选用化学成分、性能相近或略 优者。应进行强度校核计算，应保证在使用条件下，各项性能指标均不低于设计要求。制造、 安装中使用代用材料，应取得设计单位和使用单位的许可，由设计单位出具修改通知单。检 修中使用代用材料，应征得金属技术监督专责工程师的同意，并经总工程师批准。为防止错 用金属材料，代用前和组装后，应对代用材
24、料进行光谱或其他方法复查，确认所用材料无误 后，方可投入运行。材料代用后要做好技术记录并存档。12） 简述金属的蠕变现象答：金属在高温下，即使其所受的应力低于金属在该温度的屈服点，在这样的应力长期 作用下，也会发生缓慢的但是连续的塑性变形（这种变形在温度不太高或应力不太大的情况 下慢得几乎觉察不出来），这样的一种现象称为“蠕变现象”，所发生的变形称为蠕变变形 （也有人把管子的蠕变变形称蠕胀）o13） 什么是金属的蠕变曲线？典型蠕变曲线？答：蠕变现象通常用画在“变形-时间”（8-T）座标上的曲线来表示，这种曲线称为蠕变 曲线。尽管不同的金属和合金在不同的条件下所得的蠕变曲线不尽相同，但他们都有一
25、定的 共同特征，把这些共同特征表示出来的蠕变曲线就叫做典型蠕变曲线。14） 画出金属的典型蠕变曲线，简述其四个部分的意义。答：瞬时伸长00,它是在加上应力的瞬间发生的。假如外加的应力超过金属在试验温度 下的弹性极限，则这部分瞬时伸长中既要包括弹性变形又包括了塑性变形。蠕变第一阶段（曲线O A,即I ）,非稳定的蠕变阶段，它的特点是开始蠕变速度较大， 但随着时间的推移，蠕变速度逐步减小，到A点，金属的蠕变速度达到该应力和温度下的最 小值并开始过渡到蠕变的第二阶段。由于这一阶段蠕变有着减速的特点，因此也把蠕变的第 一阶段叫做蠕变的减速阶段。蠕变的第二阶段（曲线AB,即II）,蠕变稳定阶段，它的特点
26、是蠕变以固定的但是对 于该应力和温度下是最小的蠕变速度进行，这就在蠕变曲线上表现为一具有一定倾斜角度的 直线段。蠕变第二阶段又称为蠕变的等速阶段或恒速阶段。蠕变的第三阶段（曲线BC,即HI）,当蠕变进行到B点，随着时间的进行，蠕变以迅 速增大的速度进行，这是一种失稳状态。直至C点发生断裂。至此，整个蠕变过程即行告 终。由于蠕变的第三阶段有蠕变不断加速的特点，所以也被称为蠕变的加速阶段。15） 什么是金属的工程蠕变极限？答：金属的工程蠕变极限也叫条件蠕变极限，它是这样一个应力，在这个应力下，金属 在一定温度下于规定时间内产生规定的总的塑性变形量；或者，在这个应力下，金属在某一 定温度下引起规定的
27、蠕变速度。16） 在生产实际中对火电厂的高温金属部件，条件蠕变极限作了那些具体规定？答：a）在一定温度下，能使钢材产生1x10-7毫米/毫米.时（或1x10-5%/时）的第二阶 段蠕变速度的应力，就称为该温度下的1X10-7 （或1x10-5%）的蠕变极限。所用的符号是: 5txi0-7 （oJxlO-5）； b）在一定温度下,能使钢材在105工作时间内发生1%的总蠕变变形 量的应力，就称为该温度下的105小时变形1%的蠕变极限。所用的符号是。1力05。17） 什么是金属的持久强度？答：金属的持久强度是金属在给定的温度，经过一定时间破坏时所能承受的应力。金属 的持久强度也称持久强度极限，或称长
28、期强度极限。18） 什么是金属的应力松弛？答：金属在高温和应力状态下，如维持总变形不变，随着时间的延长，应力逐渐降低的 现象叫应力松弛，也叫弛豫。19） 什么是热疲劳？答：热疲劳是指材料在加热、冷却的循环作用下，由于交变的热应力引起的破坏称为热 疲劳。20） 简述热疲劳破坏的宏观特征。答：热疲劳引起的断裂是脆性断裂，在断裂附近只有少量的或不明显的塑性变形。热疲 劳损坏的管子，在开裂处并不发生管子的胀粗及有明显的管壁减薄现象。管子的内外壁通常 有较厚的氧化层。热疲劳损坏的管子一般都产生不太大的裂纹。发生了泄漏的管子在破口处 呈缝隙状，很少有张开口的破口。发生热疲劳的零件表面有大量的裂纹。一种是密集的相互 平行的直线型丛状裂纹。裂纹一般是平行的呈丛状并垂直于管子的轴向分布，有时为环形横