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多相合金的塑性变形
第二相强化――在合金中加入细小的弥散分布的第二相粒子，使合金的强度得到提高的现象，也叫分散强化、弥散强化、沉淀强化。
由塑性较好的固溶体基体及其上分布的硬而脆的第二相所组成这类合金除了了固溶强化外，还有第二相的存在引起的强化 组织：基体＋第二相 性能：
（1）两相性能接近：按强度分数相加计算。 （2）软基体＋硬第二相
第二相网状分布于晶界（二次渗碳体） 两相呈层片状分布（珠光体） 第二相呈颗粒状分布（三次渗碳体） 两种强化机制
1.位错绕过第二相粒子
这种第二相粒子是借助粉末冶金的方法加入基体而起强化作用的，这种强化方式称为弥散强化
2.位错切过第二相粒子
位错切过第二项粒子时必须作额外的功，消耗足够大的能量，从而提高合金的强度，这种强化方式称为沉淀强化
塑性变形对组织结构的影响 1.显微组织的变化
变形前晶粒通常为等轴状，塑性变形后，晶粒将沿变形方向被拉长，变为扁平状或长条状，变形量很大时，晶界变的模糊不清，称为纤维状组织。
纤维组织：当变形量很大时，晶粒呈现出一片如纤维状的条纹 2亚结构的细化
形变亚结构的边界是晶格畸变区，堆积有大量的位错，而亚结构内部的晶格则比较完整，这种亚结构称为胞状亚结构或形变胞
形变亚结构是在塑性变形过程中形成的，在切应力的作用下位错源所产生的大量位错沿滑移面运动时，将遇到各种阻碍位错运动的障碍物，如晶界，第二相颗粒及割阶，造成位错缠结。金属中便出现了由高密度的缠结位错分隔开的位错密度较低的区域，形成形变亚结构 3形变织构
这种由于金属的塑性变形使晶粒具有择优取向的组织叫做形变织构
丝织构 在拉拔时形成，其特征是各晶粒的某一晶向与拉拔方向平行或接近平行
板织构 在轧制时形成的，其特征是各晶粒的某一晶面平行于轧制平面，而某一晶向平行于轧制方向
当出现织构时，多晶体金属就不再表现为等向性而显示出各向异性
具有形变织构的多晶材料性能在一定程度上会呈现出单晶体的特点，即强烈的各向异性。 对于深冲用冷轧薄板，如果存在形变织构，则板材各方向上塑性会出现各向异性，如果在长度和宽度方向塑性相差太大，深冲时会出现“制耳”现象
加工硬化：随着变形程度的增加，金属的强度，硬度增加，而塑性，韧性下降。
原因：随着塑性变形的进行，位错密度不断增加，因此位错在运动时相互交割加剧，产生固定割阶，位错缠结等障碍，使位错运动的阻力增大，引起变形抗力的增加，因此提高了金属的强度
利：强化金属的重要途径、提高材料使用安全性；材料加工成型的保证。 弊：变形阻力提高，动力消耗增大；脆断危险性提高 对于热处理方法不能强化的材料来说，用加工硬化的方法提高其强度就显的更重要，如塑性很好而强度较低的铝，铜及某些不锈钢，在生产上往往制成冷拔棒材 物理、化学性能的影响
导电率、导磁率下降，比重、热导率下降；结构缺陷增多，扩散加快；化学活性提高，腐蚀加快 残留应力
1.第一类内应力（宏观内应力），是由于金属工件或材料内部的不均匀变形所引起的
2.第二类内应力（微观内应力）他是由金属经冷塑性变形后由于晶粒或亚晶粒变形不均匀而引起的
3.第三类内应力（点阵畸变）塑性变形使金属内部产生大量的位错和空位，使点阵中的一部分原子偏离其平衡位置，造成点阵畸变 消除：去应力退火
断裂：是金属材料在外力的作用下丧失连续性的过程，他包括裂纹的萌生和裂纹的扩展2个基本过程
塑性断裂；又称为延性断裂，断裂前发生大量的宏观塑性变形，断裂时承受的工程应力大于材料的屈服强度。
在塑性和韧性好的金属中，通常以穿晶方式（裂纹穿过晶粒内部扩展)发生塑性断裂，在断口附近会观察到大量的塑性变形的痕迹如缩颈。 塑性断裂是微孔形成，扩大和连接的过程 微孔扩大和连接也是基体金属塑性变形的结果
连续的滑移变形也会导致塑性变形，当分切应力达到临界分切应力时，会发生滑移。微孔可能在滑移带与异相颗粒相交汇处形成，并沿滑移面逐渐扩大并相互连接
塑性断口形貌：杯椎状断口，暗灰色显微状的底部断面及其边缘一圈剪切唇。底部断面是微孔形成和聚集之处，剪切唇与外加拉应力呈45°，表明发生了滑移 微观断口形貌是韧窝，韧窝是断裂过程中微孔分离的痕迹。 脆性断裂源于引起应力集中的微裂纹，并在金属以接近声速的速度扩展。通常裂纹更易沿特定的晶面扩展，劈开，称为解理断裂，这些特定的断面是解离面 宏观断口：平齐并垂直于外加拉应力。 微观断口形貌是河流花样
沿晶脆性断裂的宏观断口呈细瓷状，较亮，也可以看到强烈反光的小刻面。微观断口的形貌特征是冰糖状，每一个断裂晶粒表面清洁光滑，棱角清晰，有很强的多面体感 影响断裂的基本因素 1.裂纹和应力状态的影响 2.温度的影响 3.其他因素的影响
6-10 何谓断裂韧度，它在机械设计中有何功用？ 答：
应力强度因子：材料中不可避免的存在裂纹，当含有裂纹的材料受外加应力σ作用时，裂纹尖端应力场的各应力分量中均有一个共同因子KI（KI=σ√πa，a为裂纹长度的一半），用KI表示裂纹尖端应力场的强弱，简称应力强度因子。 断裂韧度：当外加应力达到临界值σc时，裂纹开始失稳扩展，引起断裂，相应地KI值增加到临界值Kc，这个临界应力场强度因子Kc称为材料的断裂韧度，可
以通过实验测得。
平面应变断裂韧度：对同一材料来说，Kc取决于材料的厚度：随着厚度的增加，Kc单调减小至一常数KIc，这时裂纹尖端区域处于平面应变状态，KIc称为平面应变断裂韧度。
在机械设计中的功用：
1、确定构件的安全性。根据探伤测定构件中的缺陷尺寸，在确定构件工作应力后，即可算出裂纹尖端应力强度因子KI。与构件材料的KIc相比，如果KI＜KIc，则构件安全，否则有脆断危险。
2、确定构件承载能力。根据探伤测出构件中最大裂纹尺寸，通过实验测得材料的KIc，就可由σc= KIc /√πa计算出断裂应力，从而确定构件的安全承载能力。
3、确定临界裂纹尺寸。若已知材料KIc的和构件的实际工作应力，则可根据ac=KIc2/πσc2
求出临界裂纹尺寸。如果探伤测定构件实际裂纹尺寸a＜2ac，则构件安全，否则有脆断危险。
6-9 何谓脆性断裂和塑性断裂，若在材料中存在裂纹时，试述裂纹对脆性材料和
塑性材料断裂过程的影响。 答：
塑性断裂：又称为延性断裂，断裂前发生大量的宏观塑性变形，断裂时承受的工程应力大于材料的屈服强度。
脆性断裂：又称为低应力断裂，断裂前极少有或没有宏观塑性变形，但在局部区域仍存在一定的微观塑性变形，断裂时承受的工程应力通常不超过材料的屈服强度，甚至低于按宏观强度理论确定的许用应力。 裂纹对材料断裂的影响：
当存在裂纹的材料受到外力作用时，会在裂纹尖端附近产生复杂的应力状态，并引起应力集中。 对于塑性材料，在外力作用下裂纹尖端区域的应力集中很快会超过材料的屈服极限，形成塑性变形区，微孔很容易在此变形区形成、扩大，并与裂纹连接，使裂纹失稳扩展，导致材料发生断裂。
对于脆性材料，其塑性较差，在裂纹尖端区域出现析出质点的几率很大，因此，一旦在裂纹尖端附近形成一个不大的塑性变形区后，此区的析出相质点附近就可能形成微孔并导致裂纹失稳扩展，直至断裂。此时整个裂纹界面的平均应力σc仍低于σ0.2，也就是说含裂纹的脆性材料往往表现出低应力断裂，但断裂源于微孔聚集方式，微观断口形貌仍具有韧窝特征。
6-8 金属材料经塑性变形后为什么会保留残留内应力，研究这部分内应力有什么
意义？ 答：
残留内应力的形成原因： 金属材料经塑性变形后，外力所做的功大部分转化为热能消耗掉，但尚有一小部分（约占总变形功的10%）保留在金属内部，形成残留内应力。 主要分为以下三类： 1、宏观内应力（第一类内应力）：它是由于金属材料各部分的不均匀变形引起的，是整个物体范围内处于平衡的力。 2、微观内应力（第二类内应力）：它是由于晶粒或亚晶粒不均匀变形而引起的，是在晶粒或亚晶粒范围内处于平衡的力。
3、点阵畸变（第三类内应力）：它是由于塑性变形使金属内部产生大量的位错和空位，使点阵中的一部分原子偏离其平衡位置，造成点阵畸变。它是只在晶界、滑移面等附近不多的原子群范围内保持平衡的力。 研究这部分内应力的意义：
1、通常情况下，残留内应力的存在对金属材料的力学性能是有害的，它会导致材料的变形、开裂和产生应力腐蚀，降低材料的力学性能。
2、但是当工件表面残留一薄层压应力时，可以在服役时抵消一部分外加载荷，反而对使用寿命有利。 因此，研究这部分内应力可以降低其对金属材料的损害，甚至可以利用内应力来提高工件的使用寿命。
6-7 试述金属经塑性变形后组织结构与性能之间的关系，阐明加工硬化在机械零
构件生产和服役过程中的重要意义。 答：
金属塑性变形后组织结构与性能之间的关系：
1、金属塑性变形后，晶粒形状发生变化，沿变形方向伸长，当变形量很大时出现纤维组织，使金属的力学性能呈方向性。
2、金属塑性变形后，晶体中的亚结构得到细化，形成大量的胞状亚结构。位错密度增加，位错相互交割出现位错割阶和位错缠结现象，产生加工硬化，硬度、强度增加，塑性、韧性降低。
3、金属塑性变形后，当变形量很大时，多晶体中原为任意取向的各个晶粒逐渐调整其取向而趋于彼此一致，产生形变织构。金属性能表现为各向异性。 4、金属塑性变形后，晶体缺陷增加，产生大量的空位。空位增加，电阻率增大，导电性能和导热性能略为下降。内能增加，化学性提高，耐腐蚀性能降低。 加工硬化在机械零件生产和服役过程中的重要意义：
加工硬化：金属在塑性变形过程中，随着变形程度的增加，金属的硬度、强度增加，而塑性、韧性下降的现象。又称形变强化。 原因：随着塑性变形的进行，位错密度不断增大，位错在运动时的相互交割加剧，产生位错割阶和位错缠结等障碍，使位错运动的阻力增大，造成晶体的塑性变形抗力增大。
在零件生产中的意义：
1、对于用热处理方法不能强化的材料来说，可以用加工硬化方法提高其强度。如塑性很好而强度较低的铝、铜及某些不锈钢，在生产中往往制成冷拔棒材或冷轧板材使用。
2、加工硬化也是某些工件或半成品能够加工成型的重要因素。例如钢丝冷拔过程中产生加工硬化保证其不被拉断。 在零件使用过程中的意义：
提高零件在使用过程中的安全性。零件在使用过程中各个部位的受力是不均匀的，往往会在某些部位产生应力集中和过载现象，使该处产生塑性变形。如果没有加工硬化，则该处变形会越来越大直至断裂。正是由于加工硬化的原因，这种偶尔过载部位的变形会因为强度的增加而自行停止，从而提高零件的安全性。 需要指出的是：加工硬化现象也会给零件生产和使用带来一些不利因素
1、金属随着塑性变形程度的增加，塑性变形抗力不断增大，进一步的变形就必须增大设备功率，增加能源动力的消耗。