武汉理工大学：《材料物理学》课程教学资源（PPT课件讲稿）第四章 材料强化 4.3 加工硬化 4.4 固溶强化

第4章材料强化 4.1概述 4.2力学实验与材料性能 2个学时 43加工硬化 2个学时 4.4固溶强化 4.5弥散强化 2个学时 4.6固态相变强化

第4章 材料强化 4.1概述 4.2力学实验与材料性能 4.4固 溶 强 化 4.3加 工 硬 化 4.5弥 散 强 化 4.6固态相变强化 2个学时 2个学时 2个学时

4.3加工硬化 加工硬化主要是与金属和合金等塑性材 料有关的概念。众所周知,金属的性能 可以通过冷加工即在低温下使金属发生 形变的方法来改变。 加工硬化,又称为应变硬化,是由于位错增 值所引起的,所以能够产生加工硬化的材料 必须是位错能够滑移的塑性材料

加工硬化，又称为应变硬化，是由于位错增 值所引起的，所以能够产生加工硬化的材料 必须是位错能够滑移的塑性材料 4.3加 工 硬 化 加工硬化主要是与金属和合金等塑性材 料有关的概念。众所周知，金属的性能 可以通过冷加工即在低温下使金属发生 形变的方法来改变

4.3加工硬化 囹 0 应变 应变 图419加工硬化产生原理

图4.19加工硬化产生原理 4.3加 工 硬 化

4.3加工硬化 ˇ通过使金属发生塑性变形的方式,可以 使其屈服强度增高。这就是所谓的加工硬 化 材料的屈服强度逐渐增高的同时,作为材 料塑性指标的延伸率逐渐降低

•通过使金属发生塑性变形的方式，可以 使其屈服强度增高。这就是所谓的加工硬 化。 • 材料的屈服强度逐渐增高的同时，作为材 料塑性指标的延伸率逐渐降低。 4.3加 工 硬 化

4.3加工硬化 加工硬化的原理 般情况下,未经历冷加工的金属材料 中的位错密度约为10cm/cm3。相对来说, 这样的位错密度还是很小的。 经过了冷加工的金属材料中的位错密度可 增殖至1012cm/cm3,比初始的位错密度大 近百万倍。位错密度越大,位错之间的相 互作用也越大,对位错进行滑移的阻力也 随之增大。这就是加工硬化的原理

一般情况下，未经历冷加工的金属材料 中的位错密度约为106cm/cm3。相对来说， 这样的位错密度还是很小的。 经过了冷加工的金属材料中的位错密度可 增殖至1012cm/cm3 ，比初始的位错密度大 近百万倍。位错密度越大，位错之间的相 互作用也越大，对位错进行滑移的阻力也 随之增大。这就是加工硬化的原理。 加工硬化的原理 4.3加 工 硬 化

4.3加工硬化 Frank-Reed位错源 图420位错增殖示意图

Frank-Reed位错源 图4.20位错增殖示意图 4.3加 工 硬 化

4.3加工硬化 利用加工硬化,可以在获得所需的金属材料 的形状的同时,提高材料的强度。尤其是对 于那些不能采用各种热处理强化方法的材料, 如低碳钢、奥氏体不锈钢、有色金属等,加 工硬化方法显得更加重要。 利用各种材料加工技术,如轧制、锻造、 冲压、拉拔、挤压等等,都可以达到利用 加工硬化提高材料强度的目的

利用加工硬化，可以在获得所需的金属材料 的形状的同时，提高材料的强度。尤其是对 于那些不能采用各种热处理强化方法的材料， 如低碳钢、奥氏体不锈钢、有色金属等，加 工硬化方法显得更加重要。 利用各种材料加工技术，如轧制、锻造、 冲压、拉拔、挤压等等，都可以达到利用 加工硬化提高材料强度的目的。 4.3加 工 硬 化

4.3加工硬化 电导率 屈服强度 电导率 屈服强度 20 40 60 80 10 20 30 40 冷加工量(%) 锌含量(质量%) 图421冷加工或添加锌对铜的电导率和屈服 强度的影响

图4.21冷加工或添加锌对铜的电导率和屈服 强度的影响 4.3加 工 硬 化

4.3加工硬化 陶瓷中也会有一些位错,所以也会出现很小程 度的加工硬化。但是,陶瓷通常很脆,在低温 时不可能发生明显的塑性变形,只有在高温下 才会有塑性变形。 热弹性高分子材料在塑性变形时也会有硬化现 象。但其原因不是加工硬化,而是长链分子发 生了重新排列甚至晶化

陶瓷中也会有一些位错，所以也会出现很小程 度的加工硬化。但是，陶瓷通常很脆，在低温 时不可能发生明显的塑性变形，只有在高温下 才会有塑性变形。 热弹性高分子材料在塑性变形时也会有硬化现 象。但其原因不是加工硬化，而是长链分子发 生了重新排列甚至晶化。 4.3加 工 硬 化

4.3加工硬化 有时需要消除冷加工所产生的加工硬化。在 这种情况下,可以对材料进行退火。 退火后的材料既可以保持冷加工后所得到的 精确尺寸和良好表面,又可以恢复材料的塑 性。 退火后的材料可以继续进行冷加工。这样将 冷加工与退火相结合,可以使材料的最终变 形达到一个很大的值

有时需要消除冷加工所产生的加工硬化。在 这种情况下，可以对材料进行退火。 退火后的材料既可以保持冷加工后所得到的 精确尺寸和良好表面，又可以恢复材料的塑 性。 退火后的材料可以继续进行冷加工。这样将 冷加工与退火相结合，可以使材料的最终变 形达到一个很大的值。 4.3加 工 硬 化