第八章 材料的变形和断裂

名词解释

（1）加工硬化（变形强化）：当金属外加应力超过屈服强度后，随着变形程度的增加，变形的抗力也增加，要继续变形，必须增加外力，这种现象就叫加工硬化。

（2）颈缩：当应力达到抗拉强度时，试样不在均匀伸长，而是试样局部地方截面开始变细。

（3）位错宽度：

（4）孪晶变形：晶体在切应力作用下沿着一定的晶面和晶向，在一个区域内发生连续顺序的切变，变形导致这部分的晶体取向改变了。

（5）多滑移：在多个滑移系上同时或交替进行的滑移。

（6）交滑移：晶体在两个或者多个滑移面上沿同一滑移方向进行的滑移。

（7）发生多系滑移时，在两个相交滑移面上运动的位错必然会互相交截，原来一直线位错经过交截后就会出现弯折部分，如果弯折部分仍在滑移面上，就叫扭折，若弯折部分不再滑移面上，就叫割阶。

（8）派纳力：在理想晶体中位错在点阵周期场中运动时所需克服的阻力

（9）纤维组织：金属经过冷变形后，等轴状晶粒沿受力方向拉长，其中的夹杂物或者第二相也随之拉长。

（10）形变织构：金属在形变时，晶体的滑移面会移动，使滑移层逐渐转向与拉力轴平行。

原来的各个晶粒是任意取向的，现在由于晶粒的转动使各个晶粒的取向趋于一致，这就形成了晶体的择优取向。

（11）回复：在加热温度较低时，由于金属中的点缺陷及位错近距离迁移而引起的晶体某些变化。

（12）再结晶：冷变形金属由拉长的变形晶粒生成无畸变的新的等轴晶粒的过程。（13）二次再结晶：

（14）热变形：金属在再结晶温度以上的加工变形。

（15）蠕变：材料在高温下的变形不仅与应力有关，而且和应力作用的时间有关。（16）应变时效：低碳钢经过少量预变形后，如果去载后立即再行加载则不会出现明显的屈服平台；若在室温下放置一较长的时间或在低温下经过短时加热后在进行拉伸试验，则屈服点又复出现，且屈服应力提高。

（17）第二相强化：当第二相以细小弥散的微粒均匀分布于基体相中时，将会产生显著的强化作用。

（18）固溶强化：合金在形成单向固溶体后，变形时的临界切应力都高于纯金属，这叫做固溶强化。

（19）再结晶后晶粒的大小由变形度和退火温度决定。

（20）回复和再结晶的驱动力是弹性畸变能，晶粒长大的驱动力是自身界面能。

填空

（1）位错宽度越窄，界面能越小，弹性畸变能越高，位错运动需克服的能垒越大，位错越难运动，派纳力越大。

（2）位错宽度主要取决于结合键的本性和晶体结构。

（3）位错只有沿着原子排列最紧密的面及原子密排方向上运动，派纳力才最小。面心立方金属和沿几何面（0001）滑移的密排六方金属，派纳力最小。

（4）最容易发生交滑移的是体心立方结构。

（5）任意两种类型位错相互交割时，只要形成割阶，一定为刃型割阶，割阶的大小和方向取决于穿过位错的柏氏矢量。

（6）固溶强化，两者原子的尺寸差别越大，溶解度越小，强化效果越大。

（7）低碳钢的屈服现象是由于柯氏气团和位错增殖两个因素共同作用的结果。

（8）第二相强化，当第二相尺寸较小且与基体保持共格时，能被位错切过；当第二相尺寸较大且与基体失去共格时，位错绕过第二相。

（9）变形强化和其他强化方式相比，能最有效提高强度，但塑性和韧性降低的也最多。（10）金属冷变形，残余拉应力会降低表面疲劳强度；残余压应力会提高表面疲劳强度。（11）冷变形金属加热时经历回复、再结晶、晶粒长大三个阶段。

（12）多晶体的变形有两个特点：变形的传递，变形的协调。

（13）位错的增殖方式有：弗兰克—瑞德源、双交滑移机制。

（14）再结晶在局部高能量区域内，以多边化形成的亚晶为基础形核。

简答

1.简述变形的传递过程？

当一个晶粒位错在某一滑移系上动作后，在位错遇到晶界时便塞积起来，位错在塞积产生了大的应力集中；当应力集中能使位错塞积产生的应力集中得以松弛，这就是滑移的传播过程。

2.用霍尔佩奇公式解释晶粒越细，材料强度越大和粗晶粒容易萌生裂纹？

一个粗晶粒一个细晶粒，在同样的外加切应力作用下，在晶界附近塞积的位错数为粗晶粒多细晶粒少，这样，粗晶粒产生的应力集中就更大，更容易使相邻晶粒的位错源开动，因而粗晶粒的屈服强度较低。但是如果应力集中不能被松弛，则在近邻晶粒某一特定方向产生很大的拉应力，形成裂纹，导致粗晶粒容易萌生裂纹，断裂时显示的塑性也较低。

3.请对比回复与再结晶的回复动力学？

回复：（1）没有孕育期。（2）在一定的温度下，初期的回复速度很大，随后逐渐变慢，并趋于0。（3）每一温度下的回复程度有一极限值，退火温度越高，极限值越高，而且所需时间也越短。再结晶：（1）在一个固定温度下，转变曲线形如S，发生再结晶需要孕育期，退火温度越高，孕育期越短。（2）开始时，转变速率很低，随着转变量的增加，转变速率逐渐加快，在转变量为50%速率最快，然后变慢。（3）在固定温度下，随着时间的延长，再结晶能完全进行。

4.试说明不同温度下的回复机制

低温回复：主要发生点缺陷的迁移，导致点缺陷明显下降，电阻率相应下降。

中温回复：发生了位错的运动和重新分布。通过位错滑移，同一滑移面上的异号位错相互吸引而抵消，使得位错密度略有降低。

高温回复：刃型位错获得足够的能量发生攀移。导致滑移面上不规则位错重新分布，刃型位错垂直排列成墙，显著降低弹性应变能，并且形成了亚晶。

5.影响再结晶的因素

（1）在给定温度下发生再结晶需要一个最小变形量，即临界变形度，低于此变形度，不能发生再结晶。

（2）变形度越小，开始再结晶的温度就越高，即临界变形度随退火温度的升高而减小。

（3）再结晶后晶粒大小主要决定于变形程度。变形量越大，再结晶后的晶粒越细。

（4）微量杂质元素可明显升高再结晶温度或者推迟再结晶过程的进行。

（5）第二相的影响。当第二相尺寸较大，间距较宽时，促进再结晶；Mn当第二相尺寸较小且又较密集时，会阻碍再结晶的进行。Nb、V、Al （6）原始晶粒越细，或者退火时间增长，都会降低再结晶温度。