位错强化机制.ppt

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 ρ=108 /cm2 II 线性硬化阶段 双滑移 ρ=1011-12 /cm2 III 抛物线硬化阶段 交滑移 ρ=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 Stress，P-N力） 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 位错交割 会合位错 位错对流变应力的作用 4.3应变速率与位错运动速率的关系 1.Orawan公式 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。 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 * 对于特定的温度，特定的材料，可视为一个常数 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。 会合位错的产生 会合位错的运动 可以证明，会合位错产生的阻力与林位错间距成反比： 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。 应变速率 m 平均取向因子 ρ 可动位错密度 ν 位错运动平均速率 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 *