细化晶粒为什么能提高材料的强度又提高材料的塑性和韧性

因为通过细化晶粒,金属材料力学性得到了提高:细晶粒受到外力发生塑性变形可分散在更多的晶粒内进行,塑性变形较均匀,应力集中较小。

通常金属是由许多晶粒组成的多晶体,晶粒的大小可以用单位体积内晶粒的数目来表示,数目越多,晶粒越细。实验表明,在常温下的细晶粒金属比粗晶粒金属有更高的强度、硬度、塑性和韧性。

这是因为细晶粒受到外力发生塑性变形可分散在更多的晶粒内进行,塑性变形较均匀,应力集中较小;此外,晶粒越细,晶界面积越大,晶界越曲折,越不利于裂纹的扩展。

扩展资料

细化晶粒的方法有以下四种:

1、增加过冷度:过冷度增加,形核率与长大速度都增加,但两者的增加速度不同,形核率的增长率大于长大速度的增长率。在一般金属结晶时的过冷范围内,过冷度越大,晶粒越细小。

2、变质处理:向金属液中添加少量活性物质,促进液体金属内部生核或改变晶体成长过程的一种方法,生产中常用的变质剂有形核变质剂和吸附变质剂。

3、振动与搅拌。

4、对于冷变形的金属可以通过控制变形度,退火温度来细化晶粒。

参考资料来源:百度百科-细晶强化



晶界面是位错运动的障碍,因而晶粒越细小,晶界越多,位错被阻滞的地方就越多,多晶体的强度就越高。
细化的晶粒在提高多晶体强度的同时,也使其塑性与韧性得以提高。因为晶粒越细,单位体积内晶粒越多,形变时同样的形变量可分散到更多的晶粒中,产生较均匀的形变而不会造成局部应力过度集中,引起裂纹的过早产生与发展。

晶粒越细小,晶界在多晶体中占得体积百分比越大,对错位运动产生的阻碍也越大,从而对材料起到强化左右;同时,当总的塑性变形量一定时,细化晶粒后可以使位错在更多的晶粒中产生运动,使塑形变形更均匀,因而不易产生应力集中,从而提高塑性韧性。

根据Hall2petch 公式:σs=σ0+Kd-1/2 式中,σs是材料的屈服强度,σ0是与材料有关的常数,K 是常数,d 是晶粒直径。可以看出,材料的屈服强度与晶粒尺寸倒数的平方根成正比。因此,晶粒细化既能提高材料的强度,又能提高材料塑性,同时也能显著提高其力学性能。细化晶粒是控制金属材料组织的最重要、最基本的方法,目前人们采用了许多办法细化金属的晶粒。

材料科学基础(金属学)的问题:细化晶粒为什么可以同时达到提高金属强度和韧性、塑性的目的?~

细化晶粒在材料冶炼过程中一般加入细化晶粒元素,如钛、铌等。
还有就是产品在热加工后得到粗大组织而细化晶粒,一般采用正火处理
通过添加合金元素可以细化;压力加工也可以;热处理的正、退、调质也可以细化晶粒。应根据实际情况从不同角度进行选择.

根据Hall2petch 公式:σs=σ0+Kd-1/2 式中,σs是材料的屈服强度,σ0是与材料有关的常数,K 是常数,d 是晶粒直径。可以看出,材料的屈服强度与晶粒尺寸倒数的平方根成正比。因此,晶粒细化既能提高材料的强度,又能提高材料塑性,同时也能显著提高其力学性能。细化晶粒是控制金属材料组织的最重要、最基本的方法,目前人们采用了许多办法细化金属的晶粒。
如果仅仅发生了晶粒的细化而没有发生强烈的塑性变形的话,材料的塑性随着晶粒的细化应该还是提高的。
细晶强化啊,这是一种很好的强化工艺。因为细晶粒晶界多阻碍位错运动,当然提高了强度,同时又能增强韧性.
晶界和晶内的塑性变形能力有很大的差异(竹节现象),细下的晶粒会减少二者间差异,因此均匀变形能力得到提高,这也是细晶提高塑性的一个原因。
建议阅读一下这个链接的内容.希望对你有所帮助.

http://wenku.baidu.com/view/40f4888fcc22bcd126ff0c1b.html

给你举个简单的例子:一支筷子很容易折断,十双筷子绑在一起就很难折断,而且绑的越紧越结实,越不容易折断;一堆土是很软的,很容易插入木条,而压实后就很结实,木条就插不进了。这些都说明:内部空隙小了,它们(土粒、筷子)之间的结合力增大了,整体的硬度就大大增强。细化晶粒可以提高金属的强度和硬度,也是这个道理。

#17835448278# 为何要细化晶粒?细化晶粒的方法有哪些? - ******
#柳季# 为何要细化晶粒? 因为一般地说,在室温下,细晶粒金属具有较高的强度和韧性. 细化晶粒的方法有哪些? 1、增加过冷度 2、变质处理 3、振动处理

#17835448278# 完全退火细化晶粒为什么降低硬度 - ******
#柳季# 完全退火虽然使材料产生了重结晶,细化了晶粒,但消除了材料的内部应力,因此硬度降低.理论上说的细化晶粒提高材料的强度、硬度不是指这种状态,而是指材料的调制状态或使用状态,细晶粒钢的强度和硬度优于粗晶钢.

#17835448278# 低温冷脆反应钢材的物理特性 - ******
#柳季# 低温冷脆性是指钢在低温状态下由韧性转化为脆性进而发生破坏的现象.影响低温脆性的因素很多,它不仅取决于晶格类型,还受材料的成分、组织等因素的影响.分别讨论材料成分、晶粒尺寸、显微组织对低温脆性转变温度的影响.可以从两个...

#17835448278# 材料科学基础 如何在提高强度的同时又能改善塑性 - ******
#柳季# 常金属是由许多晶粒组成的多晶体,晶粒的大小可以用单位体积内晶粒的数目来表示,数目越多,晶粒越细.实验表明,在常温下的细晶粒金属比粗晶粒金属有更高的强度、硬度、塑性和韧性.这是因为细晶粒受到外力发生塑性变形可分散在更多的晶粒内进行,塑性变形叫均匀,应力集中较小;此外,晶粒越细,晶界面积越大,晶界越曲折,越不利于裂纹的扩展.故工业上将通过细化晶粒以提高材料强度的方法成为细晶强化.

#17835448278# 晶粒的粗细对金属的力学性质有什么影响,为什么 - ******
#柳季# 晶粒大小对金属力学性能影响有一个曲线图:两头的强度大,中间低. 解释一下:单晶的金属力学性能很好,晶粒越细小力学性能也很好,但是单晶的尺寸无限大的金属力学性能要比晶粒无限细小的要好很多! 控制晶粒大小方法很多,主要原理有两个: 1.增大金属结晶时的过冷度 2.增加结晶晶核 具体方法:电磁搅拌,加晶粒细化剂(如铝合金加Al-Ti-C中间合金作为晶粒细化剂),降低凝固温度,加细化晶粒的合金元素等等很多.

#17835448278# 金属材料及热处理问题! 生产中常用细化晶粒的方法有哪几种??为什么要细化晶粒? - ******
#柳季# 答:1)生产中细化晶粒的常用方法有增加过冷度、变质处理、振动搅拌、热处理. 2)因为细晶粒的金属具有较高的强度和韧性,所以要细化晶粒.

#17835448278# 为什么金属材料细化晶粒既可以提高材料的室温强度,又可以提高塑性 - ******
#柳季# 纯金属内没阻碍晶粒化合物同纯金属内晶体缺陷少所晶粒难细化

#17835448278# 随着纳米粒子的细化,晶界数量的大幅度增加,材料的强度、韧性和超塑性为什么也会大为提高呢? - ******
#柳季# 纳米材料的前景很广,主要用途有:医药使用纳米技术能使药品生产过程越来越精细,并在纳米材料的尺度上直接利用原子、分子的排布制造具有特定功能的药品.纳米材料粒子将使药物在人体内的传输更为方便,用数层纳米粒子包裹的智能...

  • 晶粒的大小对材料的力学性能有哪些影响?
  • 答:表列出晶粒大小对纯铁的力学性能影响。由表可见细化晶粒对于提高金属的常温力学性能作用很大,因此,通常总是希望钢铁材料的晶粒越细越好。 但是在高温工作的金属材料,晶粒过大或过小都不好。因此通常希望得到适中的晶粒度,在有些情况下反而希望晶粒越粗越大越好。例如,制造电动机和变压器的硅钢片就是...

  • 请问为何晶粒越细,金属材料的强度和硬度越高
  • 答:硬度、塑性和韧性。这是因为晶界面的强度等性能高过晶粒,细晶粒受到外力发生塑性变形可分散在更多的晶粒内进行,塑性变形较均匀,应力集中较小,此外,晶粒越细,晶界面越多,面积越大,晶界面越曲折,越不利于裂纹的扩展。故工业上往往通过细化晶粒以提高材料的强度。

  • ...材料的强度、韧性和超塑性为什么也会大为提高呢?
  • 答:这是 陶瓷材料 的特征。首先,缺陷的尺寸通常与晶粒大小有关。晶粒越细,缺陷越小,根据 格里菲斯 公式,强度提高了。其次,晶粒细小,材料断裂时裂纹的路径延长,消耗的断裂功增大,宏观表现就是材料的韧性增加。超塑性 是由于大量的 晶界 滑移 造成的 ...

  • 细晶强化机理
  • 答:细晶强化的机理是:在常温下的细晶粒金属比粗晶粒金属有更高的强度、硬度、塑性和韧性。这是因为细晶粒受到外力发生塑性变形可分散在更多的晶粒内进行。塑性变形较均匀,应力集中较小;此外,晶粒越细,晶界面积越大,晶界越曲折,越不利于裂纹的扩展。

  • 细晶强化现象产生原因(细晶强化)
  • 答:1、百度百科上是这么说的,个人比较认同: 通过细化晶粒而使金属材料力学性能提高的方法称为细晶强化。2、 通常金属是由许多晶粒组成的多晶体,晶粒的大小可以用单位体积内晶粒的数目来表示,数目越多,晶粒越细。3、实验表明,在常温下的细晶粒金属比粗晶粒金属有更高的强度、硬度、塑性和韧性。4、...

  • 为什么细晶粒金属不仅强度高而且塑性韧性也好
  • 答:1.强度高的原因:晶粒细化不仅单个晶粒的直径d减小由σs=σ0+kd-1/2公式知道屈服强度上升,而且晶界相对面积增加,阻碍位错运动阻力,导致屈服强度上升;2.塑性增高的原因:晶粒细化,使得分散在每个晶粒内的位错密度减小,从而使得材料可以发生较大的塑性变形而不至于造成很大的应力集中,使得材料开裂,3.韧性较大的原因;同...

  • 金属材料常用的强化方式及机理是什么?
  • 答:金属材料常用的强化方式有细晶强化、固溶强化、第二相强化、加工硬化。1 细晶强化 通过细化晶粒而使金属材料力学性能提高的方法称为细晶强化,工业上将通过细 化晶粒以提高材料强度。其原理是通常金属是由许多晶粒组成的多晶体,晶粒的大小可以用单位体积内晶粒的数目 来表示,数目越多,晶粒越细。二....

  • 简述金属材料的强化机制
  • 答:详细介绍:细晶强化 通过细化晶粒而使金属材料力学性能提高的方法称为细晶强化,工业上将通过细化晶粒以提高材料强度 定义 通过细化晶粒而使金属材料力学性能提高的方法称为 细晶强化,工业上将通过细化晶粒以提高材料强度 。通常金属是由许多 晶粒组成的多晶体,晶粒的大小可以用单位体积内晶粒的数目来表示,...

  • 为什么晶粒越细,金属的强度越高,塑性,韧性就越好
  • 答:为什么金属材料细化晶粒既可以提高材料的室温强度,又可以提高塑性? 不易素心 材料学 9 人赞同 关于这个问题本人自觉可以答,不妖自来,知乎处女作。不会抖机灵,描述不专业求轻拍><这个问题上面许多人提到,该效应在纳米范围是不成立的,因为纳米级材料与传统材料所用模型不同。对于材料问题,大都是提出一个合理的模型,...

  • 为什么细晶粒金属不仅强度高而且塑性韧性也好
  • 答:主要是因为晶粒细化之后,与粗晶粒相比,晶粒取向更为均匀,从而避免了过早出现应力集中引起的开裂,提高了韧性~

    为传递更多家电数码信息,若有事情请联系
    数码大全网