【正文】 的一相硬而脆，難以變形，另一相的塑性較好，且為基體相，則合金的塑性變形除與相的 相對(duì)量 有關(guān)外，在很大程度上取決于脆性相的 分布 情況。脆性相的分布有三種情況： 1．硬而脆的第二相呈連續(xù)網(wǎng)狀分布在塑性相的晶界上 這種分布情況是最惡劣的，因?yàn)榇嘈韵嘣诳臻g把塑性相分割開(kāi)，從而使其變形能力無(wú)從發(fā)揮，經(jīng)少量的變形后，即沿著連續(xù)的脆性相開(kāi)裂，使合金的塑性和韌性急劇下降。這時(shí)，脆性相越多，網(wǎng)越連續(xù)，合金的塑性也就越差，甚至強(qiáng)度也隨之下降。 例如過(guò)共析鋼中的 二次滲碳體 在晶界上呈網(wǎng)狀分布時(shí)，使鋼的脆性增加，強(qiáng)度和塑性下降。生產(chǎn)上可通過(guò)熱加工和熱處理的相互配合來(lái)破壞或消除其網(wǎng)狀分布。 2．脆性的第二朔呈片狀或?qū)訝罘植荚谒苄韵嗟幕w上 如鋼中的珠光體組織 ， 鐵素體和滲碳體呈片狀分布 ， 鐵素體的塑性好 ， 滲碳體硬而脆 ， 所以塑性變形主要集中在鐵素體中 ， 位錯(cuò)的移動(dòng)被限制在滲碳片之間很短距離內(nèi) ， 此時(shí)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)至障礙物滲碳體片之前時(shí) ，即形成位錯(cuò)平面塞積群 ， 當(dāng)其造成的應(yīng)力集中足以激發(fā)相鄰鐵素體中的位錯(cuò)源開(kāi)動(dòng)時(shí) ， 相鄰的鐵素體才開(kāi)始塑性變形 。 因此 ， 也可用霍爾一配奇公式描述珠光體的屈服強(qiáng)度： σs＝ σ0＋ KS1/2 式中 ， σ0為鐵素體的屈服強(qiáng)度 ， K為材料常數(shù) ， S為珠光體片間距 。 由上式可以看出 ， 珠光體片間距越小 ， 則強(qiáng)度越高 ， 且其變形越均勻 ， 變形能力增加 。 對(duì)于細(xì)珠光體 ， 甚至滲碳體片也可發(fā)生滑移 、 彎曲變形 ， 表現(xiàn)有一定的變形能力所以細(xì)珠光體不但強(qiáng)度高 ， 塑性也好 。 亞共析鋼的塑性變形首先在先共析鐵素體中進(jìn)行 ， 當(dāng)鐵素體由加工硬化使其流變應(yīng)力達(dá)到珠光體的屈服極限時(shí) ， 珠光體才開(kāi)始塑性變形 。 3．脆性相在塑性相中呈顆粒狀分布 如共析鋼或過(guò)共析鋼經(jīng)球化退火后得到的粒狀珠光體組織，由于粒狀的滲碳體對(duì)鐵素體的變形阻礙作用大大減弱，故強(qiáng)度降低，塑性和韌性得到顯著改善。一般說(shuō)來(lái)，顆粒狀的脆性第二相對(duì)塑性變形的危害性要比針狀和片狀的小。倘若硬脆的第二相呈彌散粒子均勻地分布在塑性相基體上，則可顯著提高合金的強(qiáng)度，這種強(qiáng)化的主要原因是由于彌散細(xì)小的第二相粒子與位錯(cuò)的交互作用，阻礙了位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，從而提高了合金的塑性變形抗力。根據(jù)兩者的相互作用的方式，有兩種強(qiáng)化機(jī)制。 第二相強(qiáng)化的物理本質(zhì)是沉淀相粒子及其應(yīng)力場(chǎng)與位錯(cuò)發(fā)生交互作用，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)。由于在沉淀過(guò)程中，第二相粒子會(huì)發(fā)生由與基體共格向非共格過(guò)渡，使強(qiáng)化機(jī)制發(fā)生變化。當(dāng)沉淀相粒子較小并與 基體保持共格關(guān)系時(shí)，位錯(cuò)可以以切過(guò)的方式同第二相粒子發(fā)生交互作用；而當(dāng)?shù)诙嗔Ｗ映叽巛^大并已喪失與基體的共格關(guān)系時(shí)，位錯(cuò)可以以繞過(guò)機(jī)制通過(guò)粒子。 位錯(cuò)切過(guò)機(jī)制 將合金的屈服應(yīng)力看成沉淀相在基體中引起點(diǎn)陣錯(cuò)配，而產(chǎn)生的彈性應(yīng)力場(chǎng)對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)所施加的阻力?？蓪⒊恋硐嗔Ｗ涌闯慑e(cuò)配球，而在周圍的基體中引起共格應(yīng)變場(chǎng)。同溶質(zhì)原子與位錯(cuò)的彈性交互作用相似，引起基體點(diǎn)陣膨脹的沉淀相粒子與刃型位錯(cuò)的受拉區(qū)域相吸引；而使基體點(diǎn)陣收縮的沉淀相粒子與刃型位錯(cuò)的受壓區(qū)相吸引。因此，即使滑移位錯(cuò)不直接切過(guò)沉淀相粒子，也會(huì)通過(guò)共格應(yīng)變場(chǎng)阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)。 當(dāng)?shù)诙嗟膹?qiáng)度不大 、 可以隨基體一起變形 ， 并且第二相質(zhì)點(diǎn)與位錯(cuò)之間的作用力不足以把位錯(cuò)阻止在外時(shí) ， 位錯(cuò)就會(huì)直接切過(guò)質(zhì)點(diǎn) ， 使質(zhì)點(diǎn)分成兩個(gè)部分沿著滑移面相對(duì)滑動(dòng)一個(gè) b的位移 。 ? 位錯(cuò)切過(guò)質(zhì)點(diǎn)時(shí)必然會(huì)形成新的界面 ， 因此需要作功； ? 由于質(zhì)點(diǎn)與基體的晶體結(jié)構(gòu)和柏氏矢量不同 ， 所以位錯(cuò)切過(guò)時(shí) ， 必然引起滑移面上原子的錯(cuò)排 ， 從而增加位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力； ? 若質(zhì)點(diǎn)是有序結(jié)構(gòu) ， 則位錯(cuò)切過(guò)后 ， 滑移面上將出現(xiàn)反向疇界 ， 這也需要作功； ? 若質(zhì)點(diǎn)的滑移面與基體的滑移面不一致 ， 則在位錯(cuò)與質(zhì)點(diǎn)相交的界面上形成割階 ， 也會(huì)增加位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力 。 位錯(cuò)切過(guò)第二相質(zhì)點(diǎn) 質(zhì)點(diǎn)的 數(shù)量 、 形狀和大小 與合金強(qiáng)度也有密切的關(guān)系 。 第二相的體積分?jǐn)?shù)越大 ， 合金的強(qiáng)度越高； 在體積分?jǐn)?shù)相同時(shí) ， 若第二相質(zhì)點(diǎn)成球狀則位錯(cuò)切過(guò)的機(jī)會(huì)最少 ， 而成盤狀或棒狀時(shí) ， 位錯(cuò)切過(guò)的機(jī)會(huì)依次增多 ， 因此強(qiáng)化作用一個(gè)比一個(gè)大； 質(zhì)點(diǎn)的尺寸越大 ， 強(qiáng)化效果就越顯著 。 位錯(cuò)切過(guò)機(jī)制下合金的加工硬化行為 切過(guò)機(jī)制下的強(qiáng)化效應(yīng)的主要特點(diǎn)是臨界切應(yīng)力較高 ， 加工硬化率較低 ， 形變后的滑移線粗而明顯 ， 而且間距較大 。 變形具有明顯的宏觀不均勻性 。 當(dāng)?shù)谝桓诲e(cuò)切過(guò)沉淀相粒子時(shí) ， 在粒子表面形成滑移臺(tái)階 ， 從而使第二根位錯(cuò)可切割的面積減小 ， 并依次類推 。 這樣 ， 每一位錯(cuò)切過(guò)粒子的同時(shí) ， 都為后續(xù)位錯(cuò)的切過(guò)提供了方便條件 ， 使沉淀相粒子對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力逐漸減小 。 因此 ， 相應(yīng)的加工硬化率便逐漸降低 ， 并使位錯(cuò)易于沿同一滑移面運(yùn)動(dòng) ， 產(chǎn)生平面滑移 。 在有沉淀相粒子存在的情況下 ， 可使位錯(cuò)平面塞積群受到分割 ， 從而減小其對(duì)位錯(cuò)源的反向作用力 ， 降低加工硬化率 。 位錯(cuò)繞過(guò)機(jī)制 （奧羅萬(wàn)機(jī)制 1948年） 運(yùn)動(dòng)中的位錯(cuò)在滑移面上受到第二相質(zhì)點(diǎn)的阻礙時(shí)，如果質(zhì)點(diǎn)的尺寸和間距較大，則位錯(cuò)線將繞著它彎曲。隨著切應(yīng)力增大，位錯(cuò)線逐漸彎成環(huán)狀并在某處相遇，由于相遇處兩段位錯(cuò)的符號(hào)相反而相互抵消，所以形成了包圍質(zhì)點(diǎn)的位錯(cuò)環(huán)。同時(shí)，原位錯(cuò)將繼續(xù)前進(jìn)，并在線張力的作用下，重新變直而恢復(fù)原狀。 位錯(cuò)線繞過(guò)第二相質(zhì)點(diǎn) 位錯(cuò)按這種方式運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力較大 ， 因?yàn)槌宋诲e(cuò)線彎曲需要作功以外 ，每個(gè)位錯(cuò)通過(guò)質(zhì)點(diǎn)以后 ， 還有留下一個(gè)位錯(cuò)環(huán) ， 這些環(huán)對(duì)位錯(cuò)源產(chǎn)生反向應(yīng)力 ， 使后續(xù)位錯(cuò)前進(jìn)的阻力增大 。 由于位錯(cuò)彎曲時(shí)必須克服線張力 T， 外加切應(yīng)力與位錯(cuò)線彎曲半徑 r 之間的關(guān)系為 τb=T/rmin 式中 ， rmin為位錯(cuò)通過(guò)質(zhì)點(diǎn)時(shí)能夠彎成的最小平均曲率半徑 ， 此半徑等于質(zhì)點(diǎn)間距 d的一半時(shí)為最小 ， 即 rmin =d/2， 因此 可見(jiàn) ， 當(dāng)?shù)诙嗟捏w積分?jǐn)?shù)一定時(shí) ， 第二相質(zhì)點(diǎn)的尺寸越小 ，則質(zhì)點(diǎn)的數(shù)量越多 ， 間距越小 ， 強(qiáng)化作用也就越大 。 但是 ， 當(dāng) d 很小以致位錯(cuò)不能彎曲通過(guò)時(shí) ， 這種機(jī)制就不起作用了 。 bdT2??繞過(guò)機(jī)制下合金的加工硬化行為 繞過(guò)機(jī)制的強(qiáng)化作用下的加工硬化率較高，形變后，滑移線較短且不易觀察，說(shuō)明變形的宏觀均勻性好。 位錯(cuò)繞過(guò)障礙粒子時(shí)，在粒子周圍留下位錯(cuò)環(huán)。而且在粒子與位錯(cuò)環(huán)之間，以及各位錯(cuò)環(huán)之間均保持一定的距離。隨著繞過(guò)障礙位錯(cuò)數(shù)量的增多，將使粒子的有效間距逐漸減小。這便是流變應(yīng)力隨著應(yīng)變量的增加而迅速提高的原因。 材料在時(shí)效過(guò)程中的強(qiáng)化機(jī)制 在切過(guò)機(jī)制下 ， 質(zhì)點(diǎn)的尺寸越大 ， 強(qiáng)化效果就越顯著 。 如圖中的曲線 B所示；而曲線 A為繞過(guò)機(jī)制隨質(zhì)點(diǎn)尺寸增加 ， 強(qiáng)度下降的規(guī)律 。 當(dāng)?shù)诙噘|(zhì)點(diǎn)剛從基體中析出時(shí) ， 由于尺寸太小 ， 相距太近 ， 位錯(cuò)不能繞過(guò) ，只能是切過(guò)機(jī)制起作用 ， 因此合金強(qiáng)度按曲線 B不斷升高；但當(dāng)質(zhì)點(diǎn)長(zhǎng)大到一定尺寸以后 ， 切過(guò)機(jī)制所需的應(yīng)力太大 ， 位錯(cuò)只能繞過(guò)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng) ， 因此強(qiáng)度隨著質(zhì)點(diǎn)長(zhǎng)大而下降 。 第二相質(zhì)點(diǎn)尺寸對(duì)強(qiáng)度的影響 當(dāng)質(zhì)點(diǎn)尺寸較大時(shí) ， 雖然合金的強(qiáng)度不高 ， 但由于位錯(cuò)線繞過(guò)質(zhì)點(diǎn)以后 ， 不斷留下位錯(cuò)環(huán) ， 而這些位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)使后來(lái)的位錯(cuò)更難通過(guò) ， 因此加工硬化率很高 。 相反 ， 當(dāng)質(zhì)點(diǎn)的尺寸很小時(shí) ， 由于切過(guò)機(jī)制起作用 ， 所以加工硬化率較低 。 切過(guò)機(jī)制 繞過(guò)機(jī)制