《金属塑性变形理论》课程教学资源（PPT课件）第05讲 钢材的性能控制（强韧性能控制）

LessonFive第四章钢材的性能控制主要内容Main Content金属的强化机制强韧性能控制冲压性能控制电磁性能控制热强性能控制130±5/8124大2MEBEIUNITEO UNIVERSITY

Lesson Five 2025/8/24 2 第四章 钢材的性能控制 主要内容 Main Content • 金属的强化机制 • 强韧性能控制 • 冲压性能控制 • 电磁性能控制 • 热强性能控制

LessonFive64.1金属的强化机制eN晶界强化形变强化固溶强化分散强化130±5/8124大学3MEBELUNITEO UNIVERSITY

Lesson Five 2025/8/24 3 4.1 金属的强化机制 • 晶界强化 • 形变强化 • 固溶强化 • 分散强化

LessonFive8晶界强化4.1.1多晶体晶界的特征·在多晶体金属内存在有大量的晶界·在晶界上原子排列的正常结构遭到破坏存在有大量的晶格缺陷·在晶界及其附近的区域通常偏聚着比平均浓度高得多的异类原子，在某些情况下晶界上还含有第二相或夹杂物。130±5/8124大学TEBEIUNITEO UNIVERSITY

Lesson Five 2025/8/24 4 4.1.1 晶界强化 多晶体晶界的特征 • 在多晶体金属内存在有大量的晶界 • 在晶界上原子排列的正常结构遭到破坏， 存在有大量的晶格缺陷 • 在晶界及其附近的区域通常偏聚着比平均 浓度高得多的异类原子，在某些情况下晶 界上还含有第二相或夹杂物

LessonFive8(a)b呷c(d130款5/8124大学5MEBEIUNITEO UNIVERSITY

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LessonFive8·在多晶体中由于有晶界存在，其变形是不均匀的，晶界处不易产生塑性变形，而晶粒内部则容易变形。，不同的晶粒由于其取向不同，也不是同时发生塑性变形的。滑移首先是在取向有利的晶粒内出现造成变形有很大的不均匀性130#5/8124大学6MEBEIUNITEOUNIVERSITY

Lesson Five 2025/8/24 6 • 在多晶体中由于有晶界存在，其变形是不 均匀的，晶界处不易产生塑性变形，而晶 粒内部则容易变形。 • 不同的晶粒由于其取向不同，也不是同时 发生塑性变形的。滑移首先是在取向有利 的晶粒内出现。 造成变形有很大的不均匀性

LessonFive(a)(b)多晶体变形的竹节现象晶粒变形的整体性130±5/8124大MEBEIUNITEO UNIVERSITY

Lesson Five 2025/8/24 7 多晶体变形的竹节现象 晶粒变形的整体性

LessonFive8多晶体的强度一般要比单晶体为高晶界的存在，使得滑移难以从一个晶粒直接传播到有取向差异的另一个晶粒上，为了使邻近的晶粒也发生滑移，就必须要加大外力，多晶体晶粒的变形必须要满足连续性的条件。当一个晶粒的形状发生变化时必须要有邻近晶粒的协同动作。晶粒之间的滑动和转动130±5/8124大学8MEBEIUNITEO UNIVERSITY

Lesson Five 2025/8/24 8 多晶体的强度一般要比单晶体为高 • 晶界的存在，使得滑移难以从一个晶粒直接传播 到有取向差异的另一个晶粒上，为了使邻近的晶 粒也发生滑移，就必须要加大外力。 • 多晶体晶粒的变形必须 要满足连续性的条件。 当一个晶粒的形状发生 变化时必须要有邻近晶 粒的协同动作

LessonFive8·多晶体晶粒越细小，相对来说晶界所占的体积要越大，金属强度也相应提高。即金属的强度是与晶粒大小有关的。·所以“细化晶粒”一直为材料界研究者所追求，比如日本、韩国的“超级钢”计划，我国的新一代钢铁材料研究等。东北大学王国栋院士获2005年国家科技进步一等奖，其主要研究内容即为普碳钢生产高级别汽车板用钢。130±5/8124大学9EBEIUNITEO UNIVERSITT

Lesson Five 2025/8/24 9 • 多晶体晶粒越细小，相对来说晶界所占的 体积要越大，金属强度也相应提高。即金 属的强度是与晶粒大小有关的。 • 所以“细化晶粒”一直为材料界研究者所 追求，比如日本、韩国的“超级钢”计划， 我国的新一代钢铁材料研究等。 东北大学王国栋院士获2005年国家科技进步一等奖，其主要研 究内容即为普碳钢生产高级别汽车板用钢

LessonFive6位错源1/2应力集中位错源XT位错源晶粒边界晶粒1由于外加切应力的作用，其位错源开动，发出大量位错。当这些位错滑移到晶界附近时塞积，引起应力集中，使得在晶粒2或晶粒3中距离约为r的位错源也开动。120起5/8124大学10MEBEIUNITEOUNIVERSITY

Lesson Five 2025/8/24 10 晶粒1由于外加切应力的作用，其位错源开动，发出 大量位错。当这些位错滑移到晶界附近时塞积，引起应力 集中，使得在晶粒2或晶粒3中距离约为r的位错源也开动

LessonFive8晶粒尺寸0.11mm80BAIN600.53mm40单晶20301020真应变，%晶粒尺寸不同的铝的拉伸曲线130±5/8124大学11MEBEIUNITEO UNIVERSITY

Lesson Five 2025/8/24 11 晶粒尺寸不同的铝的拉伸曲线