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1、第四章 位错强化机制,阻碍位错运动可提高强度 位错密度越高，材料强度越高 位错强化的数学表达,4.1 金属单晶体塑性变形的一般特点,1.FCC晶体中位错的运动及塑性变形特点 滑移系数目多 Wp与P-N力低 低温塑性好 无冷脆现象 层错能低（除Al，Ni外），加工硬化明显,2.BCC晶体中位错的运动及塑性变形特点 滑移系总数目多 Wp与P-N力高 易冷脆 层错能高，加工硬化率较低,3.HCP晶体中位错的运动及塑性变形特点c/a1.633 Zn, Cd 滑移系总数目少，塑性差 Wp与P-N力低，强度低 层错能低，加工硬化明显,c/a1.633 Ti, Zr 滑移系总数目多 Wp与P-N力高 层错能
2、高，加工硬化率较低,4、金属单晶体的加工硬化行为 面心立方单晶体的应力应变曲线 I 易滑移阶段单滑移 =108 /cm2 II 线性硬化阶段双滑移 =1011-12 /cm2 III 抛物线硬化阶段交滑移 =1012-13 /cm2,4.2 位错强化的数学表达,流变应力金属晶体产生一定量的塑性变形所需的应力。 流变应力的大小主要应考虑位错运动的各项阻力。,如何估算流变应力？ 1.点阵阻力派纳力 2.开动位错源 3.位错的长程弹性作用 4.与林位错的交互作用 5.位错锁 6.晶界阻力 7.与固溶原子的弹性交互作用 8.与第二相粒子的交互作用,1.点阵阻力 （Peirls-Nabarro Stre
3、ss，P-N力）,对于特定的温度，特定的材料，可视为一个常数,2.位错的长程弹性交互作用,螺型：,刃型：,3.与林位错的交互作用,林位错是与运动位错滑移面相交的位错，运动位错与林位错的交互作用可以产生会合位错与位错交割，均增加位错运动的阻力。,位错交割,会合位错,可以证明，会合位错产生的阻力与林位错间距成反比：,位错对流变应力的作用,可见晶体的流变应力与位错密度的平方根成正比。,银和铜多晶体流变应力与位错密度的关系,综合考虑位错以及位错以外的因素，流变应力可以表示为下式的形式， 可以粗略的考虑为P-N力。,4.3应变速率与位错运动速率的关系,1.Orawan公式,应变速率 m 平均取向因子 可
4、动位错密度 位错运动平均速率,2、Orawa公式的意义 直接将宏观变形与微观的位错特性相联系 变形速率一定时，可反映位错密度与运动速率间的关系 金属屈服机制,4.4 应变强化的应用及特点,一、应用举例 1.马氏体组织的应变强化 2.纯金属的强化 3.高锰钢的强化,高锰钢的水韧处理高锰耐磨钢特别适合具有强烈冲击而产生摩擦磨损的场合。铁路道岔、矿山碎石机颚板。水韧本质为奥氏体化固溶处理，韧性好 在强烈冲击变形时产生表层马氏体转变及加工硬化，提高耐磨性。,a.高锰钢水韧处理A单相,b.高锰钢水韧处理后硬化表层马氏体化,二、特点 1.强化效果明显 2.使用温度有限制 3.使材料迅速脆化 4.对实现冷变形工艺很重要,
