影響屈服強度的因素(1)

1、編輯課件影響屈服強度的因素編輯課件一、影響屈服強度的內(nèi)在因素 1、金屬本性及晶格類型 2、晶粒大小和亞結(jié)構(gòu) 3、溶質(zhì)元素 4、第二相編輯課件1、金屬本性及晶格類型 純金屬單晶體的屈服強度從理論上來說是使位錯開始運動的臨界切應力，其值由位錯運動所受的各種阻力所決定。 晶格阻力即派納力 ，是在理想晶體中僅存在一個位錯運動時所需克服的阻力。 與位錯寬度及柏氏矢量有關(guān)，兩者又都是與晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)。 npnpbbanpeGeG2)1 (21212編輯課件 位錯間交互作用產(chǎn)生的阻力有兩種類型：一種是平 行位錯間交互作用昌盛的阻力；另一種是運動位錯與林位錯間交互作用產(chǎn)生的阻力。兩者都正比于Gb而反比于位錯間距

2、離L，都可用下式表示 因為位錯密度與1/L2成正比，故上式又可寫為 在平行位錯情況下,為主滑移面中位錯的密度；在林位錯情況下,為林位錯的密度。值與晶體本性、位錯結(jié)構(gòu)及分布有關(guān)。LGb21Gb編輯課件2、晶粒大小和亞結(jié)構(gòu) 晶粒大小的影響是晶界影響的反映，因為晶界是位錯運動的障礙，在一個晶粒內(nèi)部，必須塞積足夠數(shù)量的位錯才能提供必要的應力，是相鄰晶粒中的位錯源開動并產(chǎn)生宏觀可見的塑性變形。因而，減小晶粒尺寸將增加位錯運動障礙的數(shù)目，減小晶粒內(nèi)位錯塞積群的長度使屈服強度提高。編輯課件 許多金屬與合金的屈服強度與晶粒大小的關(guān)系均符合霍爾-派奇（Hall-Patch）公式，即2/1dkyis式中 i位錯在

3、基體金屬中運動的總阻力（包 括派拉力），亦稱摩擦阻力，決定于 晶體結(jié)構(gòu)和位錯密度； ky度量晶界對強化貢獻大小的釘扎常數(shù) 或表示滑移帶端部的應力集中系數(shù)； d晶粒平均直徑。 上式中的i和ky，在一定的實驗溫度和應變速率下均為材料常數(shù)。編輯課件 亞晶界的作用與晶界類似，也阻礙位錯運動。實驗發(fā)現(xiàn)，霍爾-派奇公式也完全適用于亞晶界，但式中的ky值不同，將有亞晶的多晶材料與無亞晶的同一材料相比，其ky值低1/24/5，且d為亞晶粒的直徑。另外在亞晶界上產(chǎn)生屈服變形所需的應力對亞晶間的取向差不是很敏感的。亞晶界編輯課件3、溶質(zhì)元素 在純金屬中加入溶質(zhì)原子（間隙型或置換型）形成固溶合金（或多相合金中的基體

4、相），將顯著提高屈服強度，此即為固溶強化。通常，間隙固溶體的強化效果大于置換固溶體（如右圖）低碳鐵素體中固溶強化效果編輯課件 在固溶合金中，由于溶質(zhì)原子和溶劑原子直徑不同，在溶質(zhì)周圍形成了晶格畸變應力場該應力場相位錯應力場產(chǎn)生交互作用，使位錯運動受阻，從而使屈服強度提高。固溶強化的效果是镕質(zhì)原子與位錯交互作用能及溶質(zhì)濃度的函數(shù)，因而它受單相固溶合金(或多相合金中的基體相)中溶質(zhì)的量所限制。 固溶合金的屈服強度高于純金屬，其流變曲線也高于純金屬的。這表明，溶質(zhì)原子不僅提高了位錯在晶格中運動的摩擦阻力而且增強了對位錯的釘扎作用。編輯課件4、第二相 第二相質(zhì)點可分為不可變形的（如剛中的碳化物與氮化物

5、等）和變形的（如時效鋁合金中GP區(qū)的共格析出物相及粗大的碳化物等）兩大類。 這些第二相質(zhì)點都比較小，有的可用粉末冶金法獲得(由此產(chǎn)生的強化叫彌散強化)，有的則可用固溶處理和隨后的沉淀析出獲得(由此產(chǎn)生的強化叫沉淀強化)。編輯課件a、不可變形第二相質(zhì)點 根據(jù)位錯理論，位錯線只能繞過不可變形的第二相質(zhì)點，為此，必須克服彎曲位錯的線張力。彎曲位錯的線張力與相鄰質(zhì)點的間距有關(guān)，故含有不可變形第二相質(zhì)點的金屬材料，其屈服強度與流變應力就決定于第二相質(zhì)點之間的間距。 b、可變形第二相質(zhì)點 對于可變形第二相質(zhì)點，位錯可以切過，使之同基體一起產(chǎn)生變形，由此也能提高屈服強度。這是由于質(zhì)點與基體間品格錯排及位錯切

6、過第二相質(zhì)點產(chǎn)生新的界面需要作功等原因造成的。 第二相的強化效果還與其尺寸、形狀、數(shù)量和分布以及第二相與基體的強度、塑性相應變硬化待性、兩相之間的晶體學配合和界面能等因素有關(guān)。 編輯課件二、影響屈服強度的外在因素1、溫度2、應變速率3、應力狀態(tài)編輯課件1、溫度對屈服強度的影響 一般，升高溫度，金屬材料的屈服強度降低伺是，金屬晶體結(jié)構(gòu)不同，其變化趨勢并不一樣，如右圖所示。W、Mo、Fe、Ni的屈服強度與溫度的關(guān)系編輯課件 2、應變速率對屈服強度的影響 應變速率增大，金屬材料的強度增加(如右圖)。由右圖可見，屈服強度隨應變速率的變化較抗拉強度的變化要明顯的多。 在應變量與溫度一定時，流變應力與應變速率的關(guān)系為： mtC)(、編輯課件3、應力狀態(tài)對屈服強度的影響 應力狀態(tài)也影響屈服強度，切應力分量愈大，愈有利于塑性變形，屈服強度則愈低，所以扭轉(zhuǎn)比拉伸的屈服強度低，拉伸要比彎曲的屈服強度低，但三向不等拉伸下的屈服強度量最高。要注意，不同應力狀態(tài)下材料屈服強度不同，并非是材料性質(zhì)變化，而是材料在不同條件下表現(xiàn)的力學行為不同而已。 總之，金屬材料的屈服強