基本概念

流變應力：為使位錯持續(xù)地通過晶體所需的最小應力。

屈服強度：是金屬材料發(fā)生屈服現(xiàn)象時的屈服極限，亦即抵抗微量塑性變形的應力。對于無明顯屈服的金屬材料，規(guī)定以產(chǎn)生0.2%殘余變形的應力值為其屈服極限，稱為條件屈服極限或屈服強度。大于此極限的外力作用，將會使零件永久失效，無法恢復。如低碳鋼的屈服極限為207MPa，當大于此極限的外力作用之下，零件將會產(chǎn)生永久變形，小于這個的，零件還會恢復原來的樣子。

金屬材料的四種強化方式：

1.形變強化（或應變強化，加工硬化）

定義：材料屈服以后，隨變形程度的增加，材料的強度、硬度升高，塑性、韌性下降的現(xiàn)象叫形變強化或加工硬化。

機理：隨著塑性變形的進行，位錯密度不斷增加，因此位錯在運動時的相互交割加劇，結果即產(chǎn)生固定的割階、位錯纏結等障礙，使位錯運動的阻力增大，引起變形抗力增加，給繼續(xù)塑性變形造成困難，從而提高金屬的強度。

例：冷拔鋼絲可使其強度成倍增加。

2.固溶強化

定義：隨溶質(zhì)原子含量的增加，固溶體的強度、硬度升高，塑性、韌性下降的現(xiàn)象叫固溶強化。

機理：（1）溶質(zhì)原子的溶入，使固溶體的晶格發(fā)生畸變，對滑移面上運動的位錯有阻礙作用。(2) 位錯線上偏聚的溶質(zhì)原子形成的柯氏氣團對位錯起釘扎作用，增加了位錯運動的阻力。(3) 溶質(zhì)原子在層錯區(qū)的偏聚阻礙擴展位錯的運動。所有阻礙位錯運動，增加位錯移動阻力的因素都可使強度提高。

例：銅鎳合金的強度大于銅和鎳純金屬的強度。

3.細晶強化

定義：隨晶粒尺寸的減小，材料的強度、硬度升高，塑性、韌性也得到改善的現(xiàn)象稱為細晶強化。

機制：其原理在于晶界對位錯滑移的阻滯效應。對于多晶體來說，位錯運動必須克服晶界的阻力，這是由于晶界兩側位錯的取向不同，所以在某一個晶粒中，滑移的位錯不能直接穿越晶界進入相鄰的晶粒，只有在晶界處塞積了大量的位錯后引起應力集中，才能激發(fā)相鄰晶粒中已有位錯的運動產(chǎn)生滑移。所以晶粒越細，材料的強度就越高。

4.第二相強化

定義：在金屬基體中還存在另外一個或幾個其他的相，這些相的存在使金屬的強度得到提高。因獲得第二相的工藝不同，第二相強化分為：①沉淀強化：通過相變熱處理獲得第二相②彌散強化：通過粉末燒結或內(nèi)氧化獲得第二相。

機制：位錯在運動過程中遇到第二相，需要繞過或切過第二相，從而第二相阻礙了位錯的運動，使得材料的強度提高。

例：鋼中滲碳體的存在使鋼的強度得到提高。

金屬塑性變形的基本規(guī)律：

1. 最小阻力定律：金屬在變形中，變形體的質(zhì)點有向各方向移動的可能，變形體質(zhì)點的移動是沿其最小阻力方向移動，稱為最小阻力定律。

2 .體積不變定律：金屬塑性變形中，其密度改變極為微小，可以忽略。塑性變形的物體體積保持不變，金屬坯件在塑性變形以前的體積等于變形后的體積。

最小阻力定律則是金屬變形次數(shù)如何確定，每次變形量如何分配、工模具結構形狀確定的設計最主要的依據(jù)。

體積不變定律是根據(jù)產(chǎn)品形狀尺寸、計算出體積，據(jù)此再確定所需坯件的具體尺寸。

基本概念原理