位错强化机制

位错强化机制第1页，共21页，2023年，2月20日，星期日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），加工硬化明显第2页，共21页，2023年，2月20日，星期日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，加工硬化率较低第3页，共21页，2023年，2月20日，星期日3.HCP晶体中位错的运动及塑性变形特点

c/a>1.633 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/a<1.633Ti,Zr滑移系总数目多Wp与P-N力高层错能高，加工硬化率较低第4页，共21页，2023年，2月20日，星期日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/cm2II线性硬化阶段 双滑移ρ=1011-12/cm2III抛物线硬化阶段交滑移ρ=1012-13/cm2第5页，共21页，2023年，2月20日，星期日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。第6页，共21页，2023年，2月20日，星期日如何估算流变应力？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第7页，共21页，2023年，2月20日，星期日1.点阵阻力（Peirls-NabarroStress，P-N力）对于特定的温度，特定的材料，可视为一个常数第8页，共21页，2023年，2月20日，星期日2.位错的长程弹性交互作用第9页，共21页，2023年，2月20日，星期日螺型：第10页，共21页，2023年，2月20日，星期日刃型：第11页，共21页，2023年，2月20日，星期日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。

第12页，共21页，2023年，2月20日，星期日位错交割第13页，共21页，2023年，2月20日，星期日会合位错会合位错的产生

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：第14页，共21页，2023年，2月20日，星期日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。第15页，共21页，2023年，2月20日，星期日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ρ

可动位错密度ν

位错运动平均速率

第16页，共21页，2023年，2月20日，星期日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第17页，共21页，2023年，2月20日，星期日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.高锰钢的强化第18页，共21页，2023年，2月20日，星期日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。第19页，共21页，2023年，2月20日，星期日a.高锰钢水韧处理——A单相b.高锰钢水韧处理后硬化—表层马氏体化第20页，共21