第11章 金属的塑性变形和强化
第11章-1 金属塑性变形的物理基础-冷变形
（二）晶间变形
晶粒相互滑动和转动
在冷态变形条件下，多晶体的塑性变形主要 集中在晶内。晶间变形只起次要作用。而且 需要其他变形机制的协调。这主要是由于晶 界强度高于晶内，其变形比晶内困难。而且 多晶体各晶粒间犬牙交错，造成晶界滑移困 难，如晶界发生变形，必将引起裂纹，故晶 界变形量是很小的。
2.塑性变形特点
（一）晶内变形
（1）滑移 滑移:晶体一部分沿一定晶面（滑移面） 和晶向（滑移方向）相对另一部分发生 相对移动和切变。产生宏观的塑性变形。 滑移面：原子排列密度最大的晶面。 滑移方向：原子排列密度最大的方向。 滑移系:一种滑移面及其上的一个滑移 方向构成 滑移总是沿着原子密度最大的晶面和晶 向发生。因为原子密度最大的晶面，原 子间距小，原子间结合力强；而其晶面 间的距离则较大，晶面与晶面之间的结 合力较弱，滑移阻力较小。
1.冷态下塑性变形机理
单晶体的塑性变形 滑移和孪生 多晶体的塑性变形 晶内变形和晶界变形
多晶体的晶内变形可以看做是一个单晶的塑性变形
（一滑移 和孪生。其中滑移变形是主要的；而孪生 变形是次要的，一般仅起调节作用。但在 体心立方金属，特别是密排六方金属中， 孪生变形也是主要的。
临界切应力：要使滑移能够发生，需要沿 滑移面的滑移方向上作用一定大小的切应 力。 临界切应力的大小取决于金属的类型、纯 度、晶体结构的完整度、变形温度、应变 速率和预先变形程度等。
（一）晶内变形
2.孪生
孪生方向
孪生区域
孪生面
孪生面 孪生方向
面心立方晶体孪生变形示意
a) 孪生面和孪生方向 b) 孪生变形时原子的移动
※ 产生 残余应力 变形、开裂、耐蚀性下降。利用好可提高表面疲劳强度
第十一章 应力和应变理论
量，可用张量符号σij表示，即
每一分量称为应力张量之分量。 根据张量的基本性质，应力张量可以叠加和分解、存在三个主轴(主方向) 和三个主值(主应力)以及三个独立的应力张量不变量。
四、主应力、应力张量不变量和应力椭球面
1、主应力 由上节分析可知，如果表示一点 的应力状态的九个应力分量为已知，则过该 点的斜微分面上的正应力σ和切应力τ都将随 法线N 的方向余弦l,m, n 而改变。特殊情况 下，斜微分面上的全应力S 和正应力σ 重合， 而切应力τ= 0 。这种切应力为零的微分面称 为主平面，主平面上的正应力叫做主应力。
整理得：
用角标符号简记为 显然，全应力
图11-3任意斜切微分面上的应力
二、直角坐标系中一点的应力状态
斜微分面上的正应力σ 为全应力S 在法线N 方向的投影，它等于S x , S y, S z在
N 方向上的投影之和，即：
斜切微分面上的切应力为：
所以，已知过一点的三个正交微分面上9 个应力分量，可以求出过该点任 意方向微分面上的应力，也就是说，这9 个应力分量可以全面表示该点应 力状况，亦即可以确定该点的应力状态。 如果质点处于受力物体的边界上，则斜切微分面ABC 即为变形体的外表面， 其上的表面力（外力）T 沿三坐标轴的分量为Tx 、Ty 件。
三、张量和应力张量
1 角标符号和求和约定 成组的符号和数组用一个带下角标的符号表示， 这种符号叫角标符号。用角标符号表示物理量在坐标系中的分量，可以 使冗长繁杂的公式在形式上变得简洁明了。如直角坐标系的三根轴x、y、 z，可写成x1、x2、x3，用角标符号简记为xi (i＝1,2,3)；空间直线的方向 余弦l、m、n 可写成lx 、ly、lz，简记为li (i＝x、y、z)。如果一个坐标系 带有m 个角标，每个角标取n 个值，则该角标符号代表着 个元素，例 如σij (i,j = x,y,z) 就包含有9 个元素,即9 个应力分量。 在运算中，常遇到n 个数组各元素乘积求和的形式，例如：
金属的塑性变形、纤维组织及其对金属性能的影响
金属的塑性变形、纤维组织及其对金属性能的影响一、金属的塑性变形金属受力时，其原子的相对位置发生改变，宏观上表现为形状、尺寸的变化，此种现象称为变形。
金属变形按其性质分为弹性变形和塑性变形。
当受力不大时，去除外力后原子立即恢复到原来的平衡位置，变形立即消失，这种变形称为弹性变形。
当应力超过一定值时（≥бs），金属在弹性变形的同时还会产生塑性变形。
1、单晶体的塑性变形单晶体的塑性变形，主要是以滑移的方式进行的，即晶体的一部分沿着一定的晶面和晶向相对于另一部分发生滑动，滑动后原子处于新的稳定位置，不再回到原来位置。
研究表明，滑移总是优先沿晶体中一定的晶面和晶向发生，晶体中能够发生滑移的晶面和晶向称为滑移面和滑移方向。
滑移面和滑移方向越多，金属的塑性越好。
晶体的滑移是借助于位错的移动来实现的。
大量的位错移出晶体表面，就产生了宏观的塑性变形。
2、多晶体的塑性变形常用金属材料都是多晶体。
每个晶粒内的塑性变形主要仍以滑移方式进行。
但多晶体中各相邻晶粒的位向不同，各晶粒之间有一晶界相连接，因此，具有下列特点：（1）晶粒位向的影响由于多晶体中各个晶粒的位向不同，在外力作用下，有的晶粒处于有利于滑移的位置，有的晶粒处于不利位置。
产生滑移的晶粒必然会受到周围位向不同晶粒的阻碍，使滑移阻力增加，从而提高了塑性变形的抗力。
所以多晶体的塑性变形是逐步扩展和不均匀的，其结果之一便是产生内应力。
（2）晶界的作用晶界对塑性变形有较大的阻碍作用。
试样在晶界附近不易发生变形，出现所谓“竹节”现象。
这是因为晶界处原子排列比较紊乱，阻碍位错的移动，因而阻碍了滑移的缘故。
很显然，晶界越多，多晶体的塑性变形抗力越大。
（3）晶粒大小的影响在一定体积的晶体内晶粒数目越多，晶粒越细，晶界越多，不同位向的晶粒也越多。
因而塑性变形抗力也就越大，表现出较好的塑性和韧性。
故生产中都尽一切努力细化晶粒。
二、金属的冷塑性变形对性能的影响冷塑性变形对金属性能的主要影响是造成加工硬化，即随着变形度的增加，金属强度、硬度提高，而塑性、韧性下降的现象。
合金的塑性变形
位错运动遇到细小弥散分布的第二相质点 时，无论是绕过去或切过去，都要受到很大的
柯氏气团对位错有“钉扎”作用，为使位错 挣脱气团的“钉扎”而运动或拖着气团运动，
必须施加更大的外力。
因此，固溶体合金的塑性变形抗力要高于纯
金属，即强度提高了。
屈服和应变时效
现象：低碳钢拉伸时 有上、下屈服点和屈服 延伸现象。 试样在上屈服点出现 明显塑性变形，同时应 力突然下降到下屈服点。
在下屈服点发生连续 变形，而应力并不升高 或出现微小波动，即出 现屈服平台。
合金的塑性变形
提高材料强度的另一种方法是合金化。
合金元素在基体中有两种存在方式：
与基体金属形成固溶体；
形成第二相。
合金塑性变形的基本方式仍然是滑移和 孪生，但由于组织、结构的变化，其塑性变 形各有特点。
一、固溶体的塑性变形
固溶强化：溶质原子溶入基体后，使其强度、硬度提高， 塑性、韧性下降的现象。 溶质原子的加入，提高屈服应力-应变水平，曲线上移。
应变时效 应变时效：经过预变形 的金属放置一段时间后， 屈服应力提高的现象。 若在拉伸前，对试样先 进行少量的预塑性变形， 则屈服点可暂时不出现。 试样放置一段较长时间 或经200℃左右短时加热， 再拉伸，则屈服点又重新 出现，且屈服应力提高。
现象的解释：
屈服点的出现通常与金属中溶有微量的杂质(或溶质)原 子有关。如将低碳钢经700℃湿氢处理，去除N、C原子后 拉伸，屈服点不出现，去N、C原子的试样稍许渗入些C原 子再拉伸，屈服现象又出现。 原因：微量溶质原子集聚在位错周围，形成的柯垂尔气 团，对位错有“钉扎”作用。 位错脱钉所需的应力——上屈服点； 已脱钉的位错继续运动所需应力——下屈服点。 已经屈服的试样，卸载后立即重新拉伸，位错已脱钉， 不出现屈服点； 但卸载后放置较长时间或稍加热后再拉伸，溶质原子已 经通过扩散又重新集聚到位错线周围形成了气团，故屈服 现象又重新出现。
塑性变形对金属组织和性能的影响
塑性变形对金属组织和性能的影响1. 塑性变形对金属组织结构的影响（1）晶粒发生变形金属发生塑性变形后,晶粒沿形变方向被拉长或压扁。
当变形量很大时, 晶粒变成细条状(拉伸时), 金属中的夹杂物也被拉长, 形成纤维组织。
变形前后晶粒形状变化示意图（2）亚结构形成金属经大的塑性变形时, 由于位错的密度增大和发生交互作用, 大量位错堆积在局部地区, 并相互缠结, 形成不均匀的分布, 使晶粒分化成许多位向略有不同的小晶块, 而在晶粒内产生亚晶粒。
金属经变形后的亚结构（3）形变织构产生金属塑性变形到很大程度(70%以上)时, 由于晶粒发生转动, 使各晶粒的位向趋近于一致, 形成特殊的择优取向, 这种有序化的结构叫做形变织构。
形变织构一般分两种：一种是各晶粒的一定晶向平行于拉拔方向, 称为丝织构, 例如低碳钢经高度冷拔后, 其<100>平行于拔丝方向; 另一种是各晶粒的一定晶面和晶向平行于轧制方向, 称为板织构, 低碳钢的板织构为{001}<110>。
形变织构示意图2. 塑性变形对金属性能的影响（1）形变强化金属发生塑性变形, 随变形度的增大, 金属的强度和硬度显著提高, 塑性和韧性明显下降。
这种现象称为加工硬化, 也叫形变强化。
产生加工硬化的原因是：金属发生塑性变形时, 位错密度增加, 位错间的交互作用增强, 相互缠结, 造成位错运动阻力的增大, 引起塑性变形抗力提高。
另一方面由于晶粒破碎细化, 使强度得以提高。
在生产中可通过冷轧、冷拔提高钢板或钢丝的强度。
（2）产生各向异性由于纤维组织和形变织构的形成, 使金属的性能产生各向异性。
如沿纤维方向的强度和塑性明显高于垂直方向的。
用有织构的板材冲制筒形零件时, 即由于在不同方向上塑性差别很大, 零件的边缘出现“制耳”。
在某些情况下, 织构的各向异性也有好处。
制造变压器铁芯的硅钢片, 因沿[100]方向最易磁化, 采用这种织构可使铁损大大减小, 因而变压器的效率大大提高。
答案材料科学基础11
一、形变强化形变强化：随变形程度的增加，材料的强度、硬度升高，塑性、韧性下降的现象叫形变强化或加工硬化。
机理：随塑性变形的进展，位错密度不断增加，因此位错在运动时的彼此交割加重，结果即产生固定的割阶、位错缠结等障碍，使位错运动的阻力增大，引发变形抗力增加，给继续塑性变形造成困难，从而提高金属的强度。
规律：变形程度增加，材料的强度、硬度升高，塑性、韧性下降，位错密度不断增加，依照公式Δσ=αbG ρ1/2，可知强度与位错密度〔ρ〕的二分之一次方成正比，位错的柏氏矢量〔b〕越大强化成效越显著。
方式：冷变形〔挤压、滚压、喷丸等〕。
形变强化的实际意义〔利与弊〕：形变强化是强化金属的有效方式，对一些不能用热处置强化的材料能够用形变强化的方式提高材料的强度，可使强度成倍的增加；是某些工件或半成品加工成形的重要因素，使金属均匀变形，使工件或半成品的成形成为可能，如冷拔钢丝、零件的冲压成形等；形变强化还可提高零件或构件在利用进程中的平安性，零件的某些部位显现应力集中或过载现象时，使该处产生塑性变形，因加工硬化使过载部位的变形停顿从而提高了平安性。
另一方面形变强化也给材料生产和利用带来麻烦，变形使强度升高、塑性降低，给继续变形带来困难，中间需要进展再结晶退火，增加生产本钱。
二、固溶强化随溶质原子含量的增加，固溶体的强度硬度升高，塑性韧性下降的现象称为固溶强化。
强化机理：一是溶质原子的溶入，使固溶体的晶格发生畸变，对滑移面上运动的位错有阻碍作用；二是位错线上偏聚的溶质原子形成的柯氏气团对位错起钉扎作用，增加了位错运动的阻力；三是溶质原子在层错区的偏聚阻碍扩展位错的运动。
所有阻止位错运动，增加位错移动阻力的因素都可使强度提高。
固溶强化规律：①在固溶体溶解度范围内，合金元素的质量分数越大，那么强化作用越大；②溶质原子与溶剂原子的尺寸差越大，强化成效越显著；③形成间隙固溶体的溶质元素的强化作用大于形成置换固溶体的元素；④溶质原子与溶剂原子的价电子数差越大，那么强化作用越大。
金属机械性能影响因素-第十一章.高温蠕变及持久试验的影响因素 高杨昌著
高温蠕变及持久试验的影响因素一，研究意义及目的在高温高压下工作的许多机器零件及构件，在承受长时间恒定静载荷作用的同时，还要受到腐蚀介质或表面活性介质的影响(例如压力容器、锅炉零件、化工和炼油设备的零部件、汽轮机和燃气输机等零件)。
特别是对于高温持久加载下长期工作的零构件，对机械性能有着很大的影响，所以研究在高温下蠕变变形及持久强度试验的影响因素具有特别重要的意义，而仅根据短时间的机械性能试验结果，不可能获得持久加载下各项性能的试验数据。
一些材料，由于组织稳定性较差，在持久加载下，特别是在高温持久加载下会出现松弛、脆化和形成裂纹等不良倾向。
人们为了详细了解金属材料在高温下的各种特性及持久、蠕变性能，制定了高温蠕变及持久试验方法。
其特点是：1.用持久静力加载试验方法测定塑性变形抗力，是指测定不同规定的塑性变形量下的蠕变极限，不同加载时间和不同试验温度下的蠕变极限；2.在持久静载荷作用下测定断裂抗力和塑性指标，把试样试验到断裂，测定金属材料在其恒定载荷下直至断裂可经历的时间和测定断裂时的最大塑性指标。
这样的试验称为持久拉断试验或叫持久强度试验，它是对蠕变试验和松弛试验的补充，正如判断强度极限σb和塑性指标δ、ψ值一样。
二，不同试验条件对蠕变试验的影响影响蠕变试验结果的因素是很多的，有内在因素的影响，如金属材料的化学成份、晶粒度大小、宏观缺陷和显微组织、材料的各种不同加工工艺 (铸造方法、冷热机械加工、热处理条件及焊接工艺)等。
而我们要讨论的主要是同试验方法有关的在不同试验条件下对蠕变数据的影响，例如：1.温度波动的影响2.蠕变数据自身分散性的影响3.仪器故障或中途停电对蠕变试数据的影响4.引伸计的误差及偏心度对蠕变数的影响5.加载荷重偏心度对蠕变试验的影响6.测量精度不同对蠕变数据的影响7.试验时间长短不同对蠕变试验的影响8.升温及保温时间不同对蠕变数据的影响9.试样尺寸因素的影响为了具体讨论和研究上述诸问题各种影响因果，我们做了大量的试验研究工作，分别描述如下：1.温度波动对蠕变数据的影响在较长时间的高温试验时，试验温度在一定范国内的瞬间波动是不可避免的，而波动温度的大小及持续时间的长短，除了需要精密的控温仪器外，还需要有试验人员经常检查和调试。
金属学与热处理课后习题第十一章-参考答案
第十一章参考答案11-1试述影响材料强度的因素及提高强度的方法答：（1）影响材料强度的因素：化学成分、组织织构、加工工艺、形变温度、应变速率等。
以钢为例，合金元素的加入可能产生固溶强化、沉淀强化、细晶强化，对提高钢材的强度有利。
对于同一化学成分的合金而言，组织结构不同，其力学性能也不相同。
为了提高其强度，可通过改变热处理工艺或加工工艺来实现。
一般情况下，降低形变温度或提高应变速率，合金的强度会增大。
（2）提高材料强度的途径：加工硬化/形变强化、固溶强化、第二相强化（沉淀强化和弥散强化）、细晶强化/晶界强度（较低温度）。
11-2试述影响材料塑性的因素及提高塑性的方法答：（1）影响材料塑性的因素：化学成分、组织织构、加工工艺、形变温度、应变速率等。
杂质元素通常对塑性不利，合金元素的加入一般对提高材料的强度有贡献，在等强温度下，只有晶界强化可以提高强度的同时，提高其韧性，使材料获得细晶组织结构可提高其塑性。
一般而言，形变温度的降低或应变速率的提高对强度有利，而对提高塑性不利。
（2）提高材料塑性的途径：降低材料中杂质的含量、细化晶粒、加入韧化元素、加入细化晶粒元素、提高变形温度、降低应变速率。
11-4试就合金元素与碳的相互作用进行分类，指出1）哪些元素不形成碳化物2）哪些元素为弱碳化物形成元素，性能特点如何3）哪些元素为强碳化物形成元素，性能特点如何4）何谓合金渗碳体，与渗碳体相比，其性能如何答：1）非碳化物形成元素：Ni、Si、Co、Al、Cu等。
2）Mn为弱碳化物形成元素，除少量可溶于渗碳体中形成合金渗碳体外，几乎都溶于铁素体和奥氏体中。
3）Zr、Nb、V、Ti为强碳化物形成元素，与碳具有极强的亲和力，只要有足够的碳，就形成碳化物，仅在缺少碳的情况下，才以原子状态融入固溶体中。
4）合金元素溶入渗碳体中即为合金渗碳体，它是合金元素溶入渗碳体中并置换部分铁原子而形成的碳化物，合金渗碳体比一般渗碳体稳定，硬度高，可以提高耐磨性。
第十一章应力与应变理论
根据这一约定，上式可简记为：
上述重复出现的角标叫哑标，而在用角标表示的算式中有不重复出现的 角标，称为自由标。自由标不包含求和的意思，但可以表示该等式代表 的个数。在一个等式中，要分清哑标和自由标。
主平面的法线方向称为应力主方向或应力主 轴。
图11-5 中的三个主平面互相正交，设斜微分 面ABC 是待求的主平面，面上的切应力为0， 正应力即为全应力，σ = s 。于是，主应力在 三个坐标轴上的投影为
图11-5 主平面上的应力
左式整理得
四、主应力、应力张量不变量和应力椭球面
上式是一齐次线性方程组，l, m，n 为未知数，其解为应力主轴方向。 此方程组的一组解为l = m = n =切应力
与斜微分面上的正应力一样，切应力也随斜微分面的方位而改变。使切 应力数值达到极大值的平面称为主切应力平面，其上所作用的切应力称 为主切应力。经分析，在主轴空间中，垂直一个主平面而与另两个主平 面交角为45° 的平面就是主切应力平面，如图11-7 所示。该面上的主切 应力为
三、张量和应力张量
4、应力张量 设受力物体内一点的应力状态在xi(i=x,y,z)，坐标系中的九
个应力分量为σij(i,j=x,y,z)，当xi坐标系转换到另一坐标系xk(k=x’,y’,z’)， 其应力分量为σkr(k,r= x’,y’,z’)， σij与σkr之间的关系符合数学上张量之定 σ σ 义，即存在线性变换关系式，即有： kr= ijlkilrj(i,j=x,y,z; k,r= x’,y’,z’)
三、张量和应力张量
2、张量的基本概念 有些简单的物理量，只需要一个标量就可以表 示，如距离、时间、温度等。有些物理量是空间矢量，如位移、速 度和力等，需要用空间坐标系中的三个分量来表示。更有一些复杂 的物理量，如应力状态、应变状态，需要用空间坐标系中的三个矢 量，即9 个分量才能完整地表示，这就需要引入张量的概念。 张量是矢量的推广，可定义为由若干个当坐标系改变时满足转换关 系的所有分量的集合。广义地说，绝对标量就是零阶张量，其分量 数目为 ；矢量就是一阶张量，有 个分量；应力状态、应变 状态是二阶张量，有 个分量。
金属的塑性变形与强化
密排六方金属滑移系少，在晶体取向不利于滑移时常以孪生方式
进行塑性变形；
体心立方金属只有在室温以下和受到冲击时才发生孪生； 面心立方的金属很少发生孪生变形。 （2）孪生变形速度极快，常产生冲击波，并伴随声响。 （3）孪生本身对晶体塑性变形的直接贡献不大。
这种取向称为硬取向。
滑移时晶体的转动
当晶体在 F力的作用下 发生滑移时，假如滑移面和 滑移方向保持不变，拉伸轴 的取向必然不断发生变化。
实际上由于夹头固定不
动，为了保持拉伸轴的方向
固定不动，因此单晶体的取
向必须相应地转动。
拉伸前
自由滑移变形
受夹头限制时的变形
如果金属在单纯的切应力作用下产生滑移，则晶体的取向不会改 变。但当任意一个力作用在晶体上时，总是可以分解为沿滑移方向的
临界分切应力的计算方法：
设圆柱形金属单晶体试样的横截面积 为A，受到轴向拉力F的作用。F与滑移方向 的夹角为λ，则F在滑移方向上的分力为 Fcosλ；F与滑移面法线的夹角为φ，则滑 移面的面积为A/cosφ。所以，外力F在滑 移方向上的分切应力为
A F/ccoossF Acoscos
式中，F/A为试样拉伸时横截面上的正应力，
金属的塑性变形与强化
１、面心立方金属的滑移面为{111}，共有四个，滑移方向为〈110〉，
每个滑移面上有三个滑移方向，故面心立方金属共具有12个滑移系。
２、体心立方金属不是密堆积结构，没有最密排的晶面，因此滑移是在
几组较密排的面上进行，但滑移方向总是〈111〉。最基本的滑移面为 {110}，共有六个，滑移方向为〈111〉，每个滑移面上有两个滑移方向， 因此体心立方金属共具有12个滑移系。体心立方结构也可以在其它包含 〈111〉方向的{121}和{123}两组滑移面上进行，滑移系共48个。
金属材料的强化方法_细晶强化_沉淀强化_固溶强化_第二相强化_形变强化
金属的五种强化机制及实例1 固溶强化(1)纯金属加入合金组元变为固溶体,其强度、硬度将升高而塑性将降低, 这个现象称为固溶强化。
（2）固溶强化的机制是: 金属材料的变形主要是依靠位错滑移完成的, 故凡是可以增大位错滑移阻力的因素都将使变形抗力增大, 从而使材料强化。
合金组元溶入基体金属的晶格形成固溶体后, 不仅使晶格发生畸变, 同时使位错密度增加。
畸变产生的应力场与位错周围的弹性应力场交互作用, 使合金组元的原子聚集在位错线周围形成“气团”。
位错滑移时必须克服气团的钉扎作用, 带着气团一起滑移或从气团里挣脱出来, 使位错滑移所需的切应力增大。
（3）实例：表1 列出了几种普通黄铜的强度值, 它们的显微组织都是单相固溶体, 但含锌量不同, 强度有很大差异。
在以固溶强化作为主要强化方法时, 应选择在基体金属中溶解度较大的组元作为合金元素, 例如在铝合金中加入铜、镁; 在镁合金中加入铝、锌; 在铜合金中加入锌、铝、锡、镍; 在钛合金中加入铝、钒等。
表1 几种普通黄铜的强度(退火状态)对同一种固溶体, 强度随浓度增加呈曲线关系升高, 见图1。
在浓度较低时, 强度升高较快, 以后渐趋平缓,大约在原子分数为50 %时达到极大值。
以普通黄铜为例: H96 的含锌量为4 % , σb 为240MPa , 与纯铜相比其强度增加911 %;H90 的含锌量为10 % , σb 为260MPa , 与H96 相比强度仅提高813 %。
2 细晶强化(1) 晶界上原子排列紊乱, 杂质富集,晶体缺陷的密度较大, 且晶界两侧晶粒的位向也不同, 所有这些因素都对位错滑移产生很大的阻碍作用, 从而使强度升高。
晶粒越细小, 晶界总面积就越大, 强度越高, 这一现象称为细晶强化。
(2) 细晶强化机制：通常金属是由许多晶粒组成的多晶体，晶粒的大小可以用单位体积内晶粒的数目来表示，数目越多，晶粒越细。
实验表明，在常温下的细晶粒金属比粗晶粒金属有更高的强度、硬度、塑性和韧性。
金属材料的强化和韧化金属材料的强化11材料强化简介材料强度强
金属材料的强化和韧化一、金属材料的强化1.1材料强化简介材料强度：强度是指材料抵抗变形和断裂的能力。
通过合金化、塑性变形和热处理等手段提高金属材料的强度，称为金属的强化。
随试验条件不同，强度有不同的表示方法，如室温准静态拉伸试验所测定的屈服强度、流变强度、抗拉强度、断裂强度等；压缩试验中的抗压强度；弯曲试验中的抗弯强度；疲劳试验中的疲劳强度；高温条件静态拉伸所测的持久强度。
强化机理主要有：固溶强化、形变强化、细晶强化和第二相弥散强化等四种，以下将分别予以介绍。
1.2 固溶强化即利用金属材料内部点缺陷(间隙原子置换原子)对金属基体(溶剂金属)进行强化。
合金元素的固溶强化效果一般可以表示为：△σs= K i C i n式中，K i为系数；C i n为固溶度。
对于C、N等间隙原子，n=0.33～2.0；对于Mo、Si、Mn等置换原子，n=0.5～1.0。
固溶强化的机理：原子固溶与钢的基体中，一般都会使晶格发生畸变，从而在基体中产生了弹性应力场，弹性应力场与位错的交互作用将增加位错运动的阻力，宏观上即表现为提高了材料的强度。
1.3 形变强化金属在塑性变形过程中位错密度不断增加，使弹性应力场不断增大，位错间的交互作用不断增强，因而位错的运动越来越困难—位错强化。
作用是为了提高材料的强度，使变形更均匀，防止材料偶然过载引起破坏。
金属晶体中的位错是由相变和塑性变形引入的，位错密度愈高，位错运动愈困难，金属抵抗塑性变形的能力就愈大，表现在力学性能上，金属强度提高，即当造成金属晶体内部位错大量增殖时，金属表现出强化效果。
理论研究同时也说明：制成无缺陷，几乎不存在“位错”的完整晶体，使金属晶体强度接近理论强度，则会使金属强化效果表现得更为突出。
因此，金属有两种强化途径：一是对有晶体缺陷的实际金属，即存在位错金属，可以通过位错增殖而强化，二是制成无晶体缺陷的理想金属，使晶体中几乎不存在位错，则金属强化效果会更大。
形变强化遵循以下规律:第一，随着变形量增加，强度提高而塑性和韧性逐渐降低，逐渐接近于零。
金属材料的强化方法_细晶强化_沉淀强化_固溶强化_第二相强化_形变强化
金属的五种强化机制及实例1 固溶强化(1)纯金属加入合金组元变为固溶体,其强度、硬度将升高而塑性将降低, 这个现象称为固溶强化。
（2）固溶强化的机制是: 金属材料的变形主要是依靠位错滑移完成的, 故凡是可以增大位错滑移阻力的因素都将使变形抗力增大, 从而使材料强化。
合金组元溶入基体金属的晶格形成固溶体后, 不仅使晶格发生畸变, 同时使位错密度增加。
畸变产生的应力场与位错周围的弹性应力场交互作用, 使合金组元的原子聚集在位错线周围形成“气团”。
位错滑移时必须克服气团的钉扎作用, 带着气团一起滑移或从气团里挣脱出来, 使位错滑移所需的切应力增大。
（3）实例：表1 列出了几种普通黄铜的强度值, 它们的显微组织都是单相固溶体, 但含锌量不同, 强度有很大差异。
在以固溶强化作为主要强化方法时, 应选择在基体金属中溶解度较大的组元作为合金元素, 例如在铝合金中加入铜、镁; 在镁合金中加入铝、锌; 在铜合金中加入锌、铝、锡、镍; 在钛合金中加入铝、钒等。
表1 几种普通黄铜的强度(退火状态)对同一种固溶体, 强度随浓度增加呈曲线关系升高, 见图1。
在浓度较低时, 强度升高较快, 以后渐趋平缓,大约在原子分数为50 %时达到极大值。
以普通黄铜为例: H96 的含锌量为4 % , σb 为240MPa , 与纯铜相比其强度增加911 %;H90 的含锌量为10 % , σb 为260MPa , 与H96 相比强度仅提高813 %。
2 细晶强化(1) 晶界上原子排列紊乱, 杂质富集,晶体缺陷的密度较大, 且晶界两侧晶粒的位向也不同, 所有这些因素都对位错滑移产生很大的阻碍作用, 从而使强度升高。
晶粒越细小, 晶界总面积就越大, 强度越高, 这一现象称为细晶强化。
(2) 细晶强化机制：通常金属是由许多晶粒组成的多晶体，晶粒的大小可以用单位体积内晶粒的数目来表示，数目越多，晶粒越细。
实验表明，在常温下的细晶粒金属比粗晶粒金属有更高的强度、硬度、塑性和韧性。
金属的冷变形强化、回复和再结晶
在临界变形速度 C之后，消耗于金属塑性变 形的能量转化为热能，即热效应。由于热效应的 作用，使金属温度升高，塑性上升，变形抗力减 小，金属易锻压加工。
3．应力状态 挤压时金属三个方向承受压应力，如图11-89a所示 。在压应力的作用下，金属呈现出很高的塑性。拉拔时 金属呈两向压应力和一向拉应力状态，如图 11-8b 所示 。拉应力易使金属内部的缺陷处产生应力集中，增加金 属 破 裂 倾 向 ， 表 现 出 金 属 的 塑 性 下 降 。
机械制造基础
第十一章
二、金属的冷变形强化、回复和再结晶
(一) 金属的加工硬化（冷变形强化） 金属在低温下进行塑性变形时，随着 变形程度的增加，金属的硬度和强度升高 ，而塑性、韧性下降，这种现象称为金属 的冷变形强化或加工硬化。
冷变形强化是强化金属的重要途径之一，尤其是对 一些不能用热处理强化的金属材料显得特别重要，如 低碳钢、纯铜、防锈铝、镍铬不锈钢等，可通过冷轧 、冷挤、冷拔、冷冲压等方法来提高金属强度、硬度 。
机械制造基础
第十一章
(二) 锻造比 锻造比是表示金属变形程度大小的参数。具体计算如下： y拔长 = S0／S（视频） y镦粗 = H0／H（视频） 式中 S0、S —— 拔长前、后金属坯料的横截面积； H0、H —— 镦粗前、后金属坯料的高度； 锻造比越大，热变形程度也越大，热加工流线也越明显， 其金属组织、性能改善越明显。
金属塑性变形对组织和性能的影响
金属塑性变形对组织和性能的影响（一）变形程度的影响塑性变形程度的大小对金属组织和性能有较大的影响。
变形程度过小，不能起到细化晶粒提高金属力学性能的目的；变形程度过大，不仅不会使力学性能再增高，还会出现纤维组织，增加金属的各向异性，当超过金属允许的变形极限时，将会出现开裂等缺陷。
对不同的塑性成形加工工艺，可用不同的参数表示其变形程度。
锻造比Y锻：锻造加工工艺中，用锻造比Y锻来表示变形程度的大小。
拔长：Y锻=S0/S（S0、S分别表示拔长前后金属坯料的横截面积）；镦粗：Y锻=H0/H（H0、H分别表示镦粗前后金属坯料的高度）。
碳素结构钢的锻造比在2~3范围选取，合金结构钢的锻造比在3~4范围选取，高合金工具钢（例如高速钢）组织中有大块碳化物，需要较大锻造比（Y锻=5~12），采用交叉锻，才能使钢中的碳化物分散细化。
以钢材为坯料锻造时，因材料轧制时组织和力学性能已经得到改善，锻造比一般取1.1~1.3即可。
表示变形程度的技术参数：相对弯曲半径（r/t）、拉深系数（m）、翻边系数（k）等。
挤压成形时则用挤压断面缩减率（εp）等参数表示变形程度。
（二）纤维组织的利用纤维组织：在金属铸锭组织中的不溶于金属基体的夹杂物（如FeS等），随金属晶粒的变形方向被拉长或压扁呈纤维状。
当金属再结晶时，被压碎的晶粒恢复为等轴细晶粒，而夹杂物无再结晶能力，仍然以纤维状保留下来，形成纤维组织。
纤维组织形成后，不能用热处理方法消除，只能通过锻造方法使金属在不同方向变形，才能改变纤维的方向和分布。
纤维组织的存在对金属的力学性能，特别是冲击韧度有一定影响，在设计和制造零件时，应注意以下两点：（1）零件工作时的正应力方向与纤维方向应一致，切应力方向与纤维方向垂直。
（2）纤维的分布与零件的外形轮廓应相符合，而不被切断。
例如，锻造齿轮毛坯，应对棒料镦粗加工，使其纤维呈放射状，有利于齿轮的受力；曲轴毛坯的锻造，应采用拔长后弯曲工序，使纤维组织沿曲轴轮廓分布，这样曲轴工作时不易断裂(三）冷变形与热变形通常将塑性变形分为冷变形和热变形。
金属塑性成形原理知识点
弹性:材料的可恢复变形的能力。
塑性：在外力作用下使金属材料发生塑性变形而不破坏其完整性的能力。
塑性变形：材料在一定外力作用下，利用其塑性而使其成型并获得一定力学性能的加工方法。
塑性成形：金属材料在一定的外力作用下，利用其塑性而使其成形并获得一定力学性能的加工方法。
塑性成形的特点：组织性能好、材料利用率高、生产效率高、尺寸精度高、设备相对复杂。
冷态塑性变形的机理：晶内变形（滑移和孪生）和晶间变形（滑动和转动）滑移：晶体在力的作用下，晶体的一部分沿一定的晶面（滑移面）和晶向（滑移向）相对于晶体的另一部分发生相对移动或切变。
孪生：晶体在力的作用下，晶体的一部分沿一定的晶面（孪生面）和晶向（孪生向）发生均匀切边滑移面：滑移中，晶体沿着相对滑动的晶面。
滑移方向：滑移中，晶体沿着相对滑动的晶向。
塑性变形的特点：不同时性、不均匀性、相互协调性。
合金：合金是由两种或者两种以上的金属元素或者金属元素与非金属元素组成具有金属特性的物质。
合金分为固溶体（间隙固溶体、置换固溶体）和化合物（正常价、电子价、间隙化合物）固溶强化：以间隙或者置换的方式融入基体的金属所产生的强化。
弥散强化：若第二项是通过粉末冶金的方法加入而引起的强化。
时效强化：若第二项为力是通过对过饱和固溶体的时效处理而沉淀析出并产生强化。
冷态下的塑性变形对组织性能的影响：组织：晶粒形状发生变化，产生纤维组织晶粒内部产生亚晶结构晶粒位向改变：产生丝织构和板织构性能：产生加工硬化（随着塑性变形的程度的增加，金属的塑性韧性降低，强度硬度提高的现象）加工硬化的优点：变形均匀，减小局部变薄，增大成形极限缺点：塑性降低、变形抗力提高、变形困难。
热塑性变形的软化过程：动态回复、动态再结晶、静态回复、静态再结晶、亚动态再结晶金泰回复：从热力学角度，变形引起金属内能增加，而处于稳定的高自用能状态具有向变形前低自由能状态自发恢复的趋势静态再结晶：冷变形金属加热到更高温度后，在原来版型体中金属会重新形成无畸变的等轴晶直至完全取代金属的冷组织的过程。
塑性变形与强化
σ
n b 2
即形成裂纹。
裂纹形成时滑移面切应力分量为τc， 单向拉伸时τc=σ/2
切应变为
c i ( ) G
)d nb
σ
裂纹位错示意图
晶粒切应变位移：
(
c i
G
4G 形成裂纹时 f d
36
3.杂物边界形成裂纹理论（Smith理论）
（1） 模型 σ
铁素体（γp） 裂纹 晶 界 炭 化 物 （γc）
固溶体位错运动与溶质原子价有关约为弹性交互作用的1316化学交互作用约为弹性交互作用的110但其不随温度变化而变化在高温中十分重要2位错线上溶质原子偏聚效应3有序固溶强化位错在具有有序结构的固溶体中运动时因异类原子对构成的局部有序受到破坏增加了系统能量相当于反向畴界增加位错继续运动需要更高的能量起到强化作对于面心立方结构中的短程有序固溶体位错运动阻力可表示为
E：弹性模量； γ：切应变；G：剪切模量
3
3. 弹性模量影响因素 弹性模量主要取决于金属本性，与晶格类型和原子间距 密切相关。 过渡族金属Fe、Ni、Mo、W、Mn、Co等弹性模量都很 大。 合金中固溶合金元素随可改变晶格常数，但对钢铁材料 改变不大。 热处理改变组织对弹性模量影响不大。
（1）加工硬化率明显高于单晶体，无第一阶段。
（2）加工硬化率高。
要使处于硬取向的滑移
系启动，必须增大外力；
塑性变形过程中各晶粒 内部运动位错的强烈交互 作用使位错塞积严重，晶 界处应力集中，硬化曲线 很陡，加工硬化率高。
应力，MN/mm2
伸长，%
32
4. 加工硬化作用及工程应用
（1）通过冷变形强化金属材料 是一些金属材料强化的重 要手段，如铜、铝、奥氏体不锈钢等。 通过拔丝、轧板、拉伸使金属材料在成型的同时，整 体强化。
金属的塑性变形和强化
⾦属的塑性变形和强化第六章⾦属的塑性变形和强化练习与思考题1 什么叫强化？可能采⽤那些强化⼿段来强化⾦属？采⽤各种⽅式使得⾦属塑性变形时位错运动的阻⼒增⼤，即可实现⾦属材料的强化。
如冷变形的加⼯硬化，添加合⾦的固溶强化和析出沉淀强化，细晶强化，亚结构强化，多相组织的相变强化等。
2 ⾯⼼⽴⽅单晶体的应⼒应变曲线的硬化系数θ为什么各个阶段各不相同？θⅡ最⼤的原因是什么？第I阶段⼀般认为只有⼀个滑移系开动，强化作⽤不⼤，θI较⼩，为易滑移阶段；第Ⅱ阶段为线性强化阶段，出现了多系滑移；多系滑移产⽣⼤量位错，使得位错运动阻⼒明显增⼤，尤其是⾯⾓位错的出现，强烈的阻⽌位错源开动，并强最⼤。
烈阻⽌其他滑移⾯上的位错运动，从⽽使得这⼀阶段硬化指数θⅡ第Ⅲ阶段出现了交滑移，从⽽拜托了⾯⾓位错的封锁，使原被塞积的位错继续运动，使得位错的⾃由路程增⼤。
即在加⼯硬化的同时，存在着动态回复的软化过程，从⽽造成θⅢ随着γ增⼤⽽逐渐降低的现象。
3 晶界对塑性变形有什么影响？晶界对塑性变形过程的影响，主要是在温度较低时晶界阻碍滑移进⾏引起的障碍强化作⽤和变形连续性要求晶界附近多系滑移引起的强化作⽤。
为使多晶体塑性变形过程不破坏晶界连续性，相邻的晶粒必须协调变形。
多晶体塑性变形⼀旦变形传播到相邻的晶粒，就产⽣了多系滑移。
位错运动遇到的障碍⽐单系滑移多，阻⼒要增加。
存在晶界及晶界两侧晶粒取向有差别，多晶体的塑性变形有着很⼤的不均匀性。
在单个晶粒内，晶界变形要低于晶粒中⼼区域；由于细晶组织中晶界占的⽐例要⼤于粗晶组织中的晶界，细晶组织的强化效果⾼于粗晶组织。
4 多系滑移为何能起到强化作⽤？⾦属多晶体塑性变形⼀开始为什么就出现了多系滑移的强化？多系滑移产⽣⼤量位错，位错间相互作⽤使得位错运动阻⼒明显增⼤，尤其是⾯⾓位错的出现，强烈的阻⽌位错源开动，并强烈阻⽌其他滑移⾯上的位错运动。
多晶体材料中，某⼀晶粒产⽣滑移变形⽽不破坏晶界连续性，相邻的晶粒必须协调变形。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
温度对速率效应的影响
原因：
高温区：塑性变形机理基本是扩散机理、晶间滑 上升，扩散来不及进行，限制了起控 动机理。当 制作用的扩散机理作用，需要更高应力值的切变 机理来实现变形，提高了屈服应力。 提高 过渡区：回复和再结晶软化机理作用，但当 时，回复和再结晶来不及进行，屈服应力相对提 高值是增加的。 低温区：起控制作用的变形机理为切变机理。热 激活过程对低温下的切变机理有重要作用。
这个关系，即 τ＝τ＊＋ｋｄ－１/２
[1] Hall E O. The deformation and ageing of mild steel: III discussion of results[J]. Proceedings of the Physical Society. Section B, 1951, 64(9): 747. [2] Petch N J. The cleavage strength of polycrystals[J]. J. Iron Steel Inst., 1953, 174: 25-28. 34
第12章 金属在塑性变形中的组织结构与性能变化
冷变形后金属组织结构和性能的变化 冷变形金属的回复阶段 再结晶和晶粒长大 热变形过程中金属组织结构和性能的变化 2
单晶体的塑性变形和加工硬化 多晶体的塑性变形和强化 合金的塑性变形和强化 金属和合金的塑性 金属的超塑性
第11章 金属的塑性变形和强化
3
11.1 单晶体的塑性变形和加工硬化
变化对热激活过程有两种相反作用的影响： 上升，使热激活来不及进行，使位错运动阻力增加； 很高时，提高了形变金属的温度，降低了屈服应力。
在此区间应变速率效应相对其它温度区间最不明显
11.2.3 晶粒大小对金属流变应力的影响 （1）晶粒大小对金属流变应力的影响
霍尔-佩奇(Hall-Petch)的实验规律来描述，即流变应力与晶粒直径方根的 倒数(D-1/2)有明显的线性关系。
14
（2）多系滑移强化作用
不破坏晶界连续性，相邻的晶粒必须协调变形。 多晶体的塑性变形，一旦变形传播到相邻的晶粒，就产生 了多系滑移。位错运动遇到的障碍比单系滑移多，阻力要 增加。 在不同的晶体结构中，多系滑移强化和障碍强化所起作用 的大小是不同的。 ①体心和面心立方晶体金属中，滑移系统多，多系滑移强化 效果比障碍强化大得多； ②室温下变形的六方金属晶界的障碍强化是主要的。
σs=σi+KD-1/2
式中 σs——屈服应力； D——平均晶粒直径； σi、K——实验常数。 细化晶粒非常重要，增加了金属材料的强度，此公式应用很广。其强化机
理一般用位错塞积模型来推出。
大量试验证实了多晶体材料的外加切应力τ与晶粒直径平方
根的倒数呈线性关系， Hall 和 Petch 首先通过实验数据归纳出
晶界的作用
晶界对塑性变形过程的影响，主要是在温度较低时 晶界阻碍滑移进行引起的障碍强化作用和变形连续 性要求晶界附近多系滑移引起的强化作用。
（1）晶界的障碍强化作用
多晶体的塑性变形两大特点：第一是变形的传递，第二是变 形的协调。 难变形的晶界处塞积大量位错，出现竹节状，产生应力集中。
塞积群内位错的分布不均匀。在靠近障碍物一边位错密度大
加工硬化: 金属在冷塑性变形过程中，随着变形程度增加，其强度 和硬度提高而塑性（延伸率、面缩率）则降低，这种现象称为 加工硬化（应变硬化、应变强化）。 • 有时产生后需要消除 • 有时相反，需要加以利用，借以有效地强化材料
4
（1）面心立方金属单晶体的应力-应变曲线
易滑移→线性硬化阶段→抛物线硬化阶段
固态成形理论基础
第11章 金属的塑性变形和强化
张朝磊
材料加工与控制工程系 材料成形理论与质量控制研究室
引言 第10章 金属塑性变形的物理本质 第11章 金属的塑性变形和强化
11.1 11.2 11.3 11.4 11.5
12.1 12.2 12.3 12.4 10.1 塑性变形机理 10.2 金属的屈服强度 • 课程目的、特点、体系、内容的组成 • 为什么学？如何学好？学了有什么用？
材料的韧性(toughness)：材料受力作用直到断裂的过程所吸收的总能量
金属材料的韧性主要来自其塑性变形过程所吸收的能量塑性好，韧性高；反之韧性低
25
26
在不同温度下进行系列冲击试验，观察到有些金属材料的冲击吸收功随着温度发生 剧烈变化，低温下变脆
表达转变的特征量： 韧脆转变温度(DBTT) ( ductile-to-brittle transitiontemperature) FATT ( fracture appearance transition temperature) 根据冲击断口形貌的变化确定的 韧脆转变温度，如FATT50
晶粒取向不同，由于存在着晶界及晶粒大小有 差别，使得多晶体的塑性变形和强化有许多不 同于单晶体的特点。
11.2.1 晶界对塑性变形过程的影响
晶界:相邻的取向不同的晶粒边界区域，或者说 是周期性的点阵的取向发生突然转折的区域。 晶界分大角度，小角度:
▲小角度晶界可以用位错来描绘，刃位错垂直堆 成倾斜晶界)角度小于20度; ▲大角度晶界可以看成是原子排列混乱的区域 . 叠
温度效应：由于应变速率很高（如同绝热过程中形变
热来不及散失），塑性功转化成形变热而提高了变形物 体温度，使屈服应力降低的。－－软化作用
规律较复杂：
在不同温度区间应变率速效应是不同的
高温区（完全软化区）（ T/Tm =0.7～1.0）应变速率 效应影响最大 ；
过渡区（T/Tm =0.3～0.7） 的应变速率效应居中；
④体心立方晶体具有低温脆性 在低温下，屈服应力上升特别突出
主要原因有两条：
ⅰ. 体心立方晶体的点阵阻力对温度的依赖性更明显，而由于
体心立方晶体的位错宽度较窄，其点阵阻力对屈服强度有 重要作用。
ⅱ. 体心立方晶体中的位错与溶质原子特别是间隙原子的相互
作用强烈。
在低温下，体心立方晶体的屈服应力值很高，很容易 发生脆性断裂。
Hall-Petch关系适用的晶粒上临界尺寸：
式中：Ｇ 为切变模量，ｂ 是柏氏矢量，τｃ为位错运动的临界切应力，μ是
泊松比。 Hall-Petch关系适用的晶粒下临界尺寸：
38
尽管一些材料仍呈线性关系，也不能再用位错塞积理论导出的 HallPetch关系分析。
39
（2）晶粒细化在工程上有重要的应用
各种影响金属形变强化的因素：如点阵类型、 金属种类、晶粒大小、变形温度、变形速度、 加载方式等，都将影响到应力-应变曲线的特 征和数值。
(1) 点阵类型和金属种类影响
①体心立方金属:铌、钼、 α-Fe的硬化速率大体相同; ②面心立方晶体的金属， 其硬化速率差别却比较大， 图中斜率最高的是银，最 平稳的是铝; ③六方结构的钛的硬化率 类似于铝.
16
（3）多晶体变形的不均匀性
存在晶界及晶界两侧晶粒取向有差别，多晶体的塑性变 形有着很大的不均匀性。
各个晶粒变形不一样：
在单个晶粒内，晶界变形要低于晶粒中心区域； 大小不同晶粒相比，细晶粒强化作用大，由于细晶组织 中晶界占的比例要大于粗晶组织中的晶界，细晶组织的 硬度普遍高于粗晶组织的硬度。
原因:
体心立方金属滑移系统较多，易于产生交滑移，是其硬化速率
较低的主要原因之一;
面心立方晶体由于其层错能不同,表现出来的硬化速率差别较大.
应力—应变曲线的另一特点是: 体心立方金属的明显屈服效应、动态形变时效现象.
室温 93℃ 204℃ 315℃
体心立方金属:晶界容易偏析杂质原子; 溶质原子特别是间隙原子与位错的 相互作用
产生柯垂尔气团,对位错的钉扎很牢，出现屈服效应现象. 当温度从室温上升时，上下屈服点反复出现，出现动态形变时效.
（2）变形温度与应变速率的影响
• 温度对加工硬化有很大的影响: 温度升高：硬化系数降低，屈服应力值减小。
其原因为： ①可能开动新的滑移系统 (对于密排六方晶体意义突出); ②在变形过程中出现回复和再结晶的现象，引起金属软化; ③可能出现新的塑性变形机理(温度较低时,控制机理为滑移，孪生;高温出现 扩散机理，晶间滑动机理。)
7
温度对应力-应变曲线的影响
温度升高时，τ0略有降低，而τⅢ则显著降低，γⅡ，γⅢ变 短，θⅠ和θⅡ与温度关系不大，而θⅢ则随温度升高而减小。
（3）面心立方金属形变单晶体的表面现象
滑移线的结构特点： 第I阶段：用照明特别好（例如暗场）可观察到细长的滑 移线。 第Ⅱ阶段：光学显微镜在暗场下可以看到滑移线，线长 随应变的增加而递减。电镜观察到的单个滑移线比第I阶 段的粗而短。 第Ⅲ阶段：出现滑移带，带中包括许多靠得很近的滑移 线（光学显微镜一般只能看到线）。应变增加时，带间 不再增加新的线，形变集中在原来的带中，滑移带端出 现了碎化现象。
27
晶体结构的影响： BCC金属存在DBTT FCC金属保持韧性(低温应用) 高强合金、陶瓷保持脆性
28
BCC结构：α-Fe、Mo、W、Ta(钽)；FCC结构：Ni
29
应变速率对加工硬化的影响具有双重性
包含温度和时间两个方面的因素
应变速率效应：即由于应变ห้องสมุดไป่ตู้率升高，软化机理来不
及进行而引起屈服应力升高的；－－硬化作用
在高强度的钢种中，细化晶粒可以提高其韧性；有助于 防止脆性断裂发生，可降低脆性转化温度，提高材料使 用范围。 在低强度钢中（如低碳结构钢），利用细化晶粒来提高 屈服强度有明显效果。尤其是超细晶组织对提高强度和 韧性作用更突出。 在超塑性变形时，细化晶粒可以得到理想的超塑性变形。 因为超塑性变形的控制机理为晶间滑动机理，等轴细小 晶粒更有利于晶间滑动变形。