【正文】 相反 ， 當(dāng)質(zhì)點(diǎn)的尺寸很小時(shí) ， 由于切過機(jī)制起作用 ， 所以加工硬化率較低 。 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 ， 位錯不能繞過 ，只能是切過機(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)長大到一定尺寸以后 ， 切過機(jī)制所需的應(yīng)力太大 ， 位錯只能繞過質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動 ， 因此強(qiáng)度隨著質(zhì)點(diǎn)長大而下降 。 材料在時(shí)效過程中的強(qiáng)化機(jī)制 在切過機(jī)制下 ， 質(zhì)點(diǎn)的尺寸越大 ， 強(qiáng)化效果就越顯著 。隨著繞過障礙位錯數(shù)量的增多，將使粒子的有效間距逐漸減小。 位錯繞過障礙粒子時(shí)，在粒子周圍留下位錯環(huán)。 但是 ， 當(dāng) d 很小以致位錯不能彎曲通過時(shí) ， 這種機(jī)制就不起作用了 。 位錯線繞過第二相質(zhì)點(diǎn) 位錯按這種方式運(yùn)動時(shí)受到的阻力較大 ， 因?yàn)槌宋诲e線彎曲需要作功以外 ，每個位錯通過質(zhì)點(diǎn)以后 ， 還有留下一個位錯環(huán) ， 這些環(huán)對位錯源產(chǎn)生反向應(yīng)力 ， 使后續(xù)位錯前進(jìn)的阻力增大 。隨著切應(yīng)力增大，位錯線逐漸彎成環(huán)狀并在某處相遇，由于相遇處兩段位錯的符號相反而相互抵消，所以形成了包圍質(zhì)點(diǎn)的位錯環(huán)。 在有沉淀相粒子存在的情況下 ， 可使位錯平面塞積群受到分割 ， 從而減小其對位錯源的反向作用力 ， 降低加工硬化率 。 這樣 ， 每一位錯切過粒子的同時(shí) ， 都為后續(xù)位錯的切過提供了方便條件 ， 使沉淀相粒子對位錯運(yùn)動的阻力逐漸減小 。 變形具有明顯的宏觀不均勻性 。 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)成球狀則位錯切過的機(jī)會最少 ， 而成盤狀或棒狀時(shí) ， 位錯切過的機(jī)會依次增多 ， 因此強(qiáng)化作用一個比一個大； 質(zhì)點(diǎn)的尺寸越大 ， 強(qiáng)化效果就越顯著 。 ? 位錯切過質(zhì)點(diǎn)時(shí)必然會形成新的界面 ， 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 ， 所以位錯切過時(shí) ， 必然引起滑移面上原子的錯排 ， 從而增加位錯運(yùn)動的阻力； ? 若質(zhì)點(diǎn)是有序結(jié)構(gòu) ， 則位錯切過后 ， 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 ， 則在位錯與質(zhì)點(diǎn)相交的界面上形成割階 ， 也會增加位錯運(yùn)動的阻力 。因此，即使滑移位錯不直接切過沉淀相粒子，也會通過共格應(yīng)變場阻礙位錯運(yùn)動?？蓪⒊恋硐嗔Ｗ涌闯慑e配球，而在周圍的基體中引起共格應(yīng)變場。當(dāng)沉淀相粒子較小并與 基體保持共格關(guān)系時(shí)，位錯可以以切過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)，位錯可以以繞過機(jī)制通過粒子。 第二相強(qiáng)化的物理本質(zhì)是沉淀相粒子及其應(yīng)力場與位錯發(fā)生交互作用，阻礙位錯運(yùn)動。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的交互作用，阻礙了位錯的運(yùn)動，從而提高了合金的塑性變形抗力。 3．脆性相在塑性相中呈顆粒狀分布 如共析鋼或過共析鋼經(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。 對于細(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 。 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 。生產(chǎn)上可通過熱加工和熱處理的相互配合來破壞或消除其網(wǎng)狀分布。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。 合金中兩相的性能相差很大 合金中兩相的變形性能相差很大，若其中的一相硬而脆，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 相對量 有關(guān)外，在很大程度上取決于脆性相的 分布 情況。 此時(shí)合金的強(qiáng)度 σ可以用下式表達(dá)： σ＝ φασα＋ φβσβ 式中 ， σα和 σβ分別為兩相的強(qiáng)度極限 ， φα、 φβ分別為兩相的體積分?jǐn)?shù) ，φα＋ φβ＝ 1。 其作用大小和鈴木氣團(tuán)的強(qiáng)化同量級 。當(dāng)位錯滑移時(shí)必然破壞有序度形成反向疇 ， 使系統(tǒng)能量提高 ， 從而構(gòu)成對位錯運(yùn)動的阻力 。 (a)擴(kuò)展位錯運(yùn)動前的平衡態(tài) (b)運(yùn)動后平衡態(tài)被破壞 鈴木氣團(tuán)給位錯運(yùn)動帶來的阻力主要有合金的濃度決定 ， 與溫度無關(guān) ， 因此該強(qiáng)化機(jī)制在高溫時(shí)顯得重要 ， 室溫下該氣團(tuán)的作用只有柯垂?fàn)枤鈭F(tuán)的十分之一 。這種溶質(zhì)原子在層錯中和基體中不同的組態(tài)即為 鈴木氣團(tuán) 。 基體與層錯的自由能 隨濃度的變化 由于層錯與基體的自由能隨濃度變化的函數(shù)關(guān)系不同，所以在層錯體積比不變的條件下，溶質(zhì)濃度將重新分布以降低系統(tǒng)的自由能。 它們的自由能隨溶質(zhì)的原子濃度發(fā)生變化 ， 溶質(zhì)原子在密排六方結(jié)構(gòu)的層錯中的自由能 Fh較高 ， 隨著溶質(zhì)濃度變化較快；溶質(zhì)原子在面心立方基體中的自由能 Ff較低 ， 且隨溶質(zhì)濃度變化慢 。 由于斯諾克氣團(tuán)的有序化太快，形變溫度稍高或速度很小時(shí)其作用就不太顯著。 低碳鋼室溫變形時(shí)的應(yīng)變時(shí)效現(xiàn)象 初次加載 立即二次加載 停留后二次加載 斯諾克氣團(tuán)強(qiáng)化 螺位錯與非球形對稱的點(diǎn)缺陷之間的交互作用形成斯諾克氣團(tuán)。 但若卸載以后在室溫停留較長時(shí)間或進(jìn)行加熱 ，則溶質(zhì)原子會重新擴(kuò)散到位錯周圍形成氣團(tuán) 。 低碳鋼室溫變形時(shí)的 上、下屈服點(diǎn)現(xiàn)象 應(yīng)變時(shí)效現(xiàn)象 在外力超過屈服點(diǎn)以后 ， 若卸掉載荷 ， 則位錯停止運(yùn)動 ， 試樣產(chǎn)生彈性恢復(fù) 。 可是一旦掙脫氣團(tuán)以后 ， 位錯受到的阻力立即減小 ， 因此外力下降到下屈服點(diǎn) 。利用位錯與溶質(zhì)原子的彈性交互作用，可以解釋低碳鋼等金屬的上、下屈服點(diǎn)現(xiàn)象和應(yīng)變時(shí)效現(xiàn)象。 從一級效應(yīng)考慮，螺位錯周圍只有切應(yīng)變而沒有體應(yīng)變，因此不能形成柯垂?fàn)枤鈭F(tuán)；但從二級效應(yīng)考慮，螺位錯仍造成體應(yīng)變，螺位錯芯部處于引張狀態(tài)，故半徑很小的間隙原子也會趨于處在螺位錯心部，使系統(tǒng)能量降低。 溶質(zhì)原子對位錯的障礙 (ａ )強(qiáng)相互作用 (ｂ )弱相互作用 非均勻固溶強(qiáng)化理論 在很多情況下，溶質(zhì)原子在基體中并非完全無規(guī)分布，而是因?yàn)榕c位錯有交互作用而在位錯周圍聚集，是非均勻的。 對于強(qiáng)相互作用 ， 該平均距離大致就是溶質(zhì)原子的平均間距 l。 強(qiáng)相互作用 ， 彎曲程度較大；弱相互作用 ， 位錯線較直 。 而 弱相互作用 的固溶強(qiáng)化 θc較小 ， 位錯線不必偏離直線太多即可克服障礙而滑移 。 當(dāng)切應(yīng)力增大至某一臨界值 τc時(shí) ， θ達(dá)到某一臨界值 θc， l長位錯段上所受的力剛好可以克服障礙向前繼續(xù)滑移 ， 這是的交互作用力 F為 Fm，即 Fm可以看成是障礙的強(qiáng)度 。 這時(shí)位錯線張力 T的合力 F將與溶質(zhì)原子障礙對位錯的作用力保持平衡 ， 即 式中 θ為障礙處位錯偏離直線的角度 。 由于溶質(zhì)原子和基體原子之間半徑不相適應(yīng) ， 因此在基體中造成以溶質(zhì)原子為核心的長程應(yīng)力場 。 溶質(zhì)原子有的在基體中呈統(tǒng)計(jì)無規(guī)分布增加了位錯運(yùn)動的阻力 ，因而帶來強(qiáng)化；有的濃縮于位錯線周圍 ， 使位錯啟動困難 。 強(qiáng)相互作用 的合金每增加單位溶質(zhì)濃度所引起的應(yīng)力增量大 ，應(yīng)力與溶質(zhì)原子濃度之間成 拋物線關(guān)系 ， 即與濃度的平方根成正比（ 如碳在鐵中 ） 。 第九章 合金強(qiáng)化 合金元素加入以后 ， 金屬強(qiáng)度提高大致可以分為兩種不同的方式：一種由于形成了固溶體 ， 使基體強(qiáng)度提高 ， 這種方式稱為 直接強(qiáng)化 ；一種由于改善了組織