变形与断裂总结
第8章 金属高温下的变形与断裂
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典型的蠕变曲线
金属蠕变过程用蠕变曲线来描述。 金属蠕变过程用蠕变曲线来描述。典型的蠕变曲线如图。 （1）Oa线段：是试样在t 温度下承受恒定拉应力σ时所产 线段： 线段 生的起始伸长率δq。 若应力超过金属在该温度下的屈服强度，则δq包括弹性伸长 弹性伸长 塑性伸长率两部分。 率和塑性伸长率 塑性伸长率 此应变还不算蠕变 应变还不算蠕变，而是由外载荷引起的一般变形过程。 应变还不算蠕变
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(二)扩散蠕变
(二)扩散蠕变 扩散蠕变： 扩散蠕变：是在较高温度(约比温度(T／Tm)远超过0.5)下的 ( 一种蠕变变形机理。 它是在高温下大量原子和空位定向移动造成的 高温下大量原子和空位定向移动造成的。 高温下大量原子和空位定向移动造成的 在不受外力情况下，原子和空位的移动无方向性，因而宏观 上不显示塑性变形。 但当受拉应力σ作用时，在多晶体内产生不均匀的应力场 产生不均匀的应力场。 产生不均匀的应力场
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刃位错攀移克服障碍的几种模型： 刃位错攀移克服障碍的几种模型： 可见，塞积在某种障碍前的位错通过热激活可以在新的滑移 面上运动（a），或与异号位错相遇而对消（b），或形成亚 晶界（c），或被晶界所吸收（d）。
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当塞积群中某一个位错被激活而发生攀移时，位错源便可能 再次开动而放出一个位错，从而形成动态回复过程 动态回复过程。 动态回复过程 这一过程不断进行，蠕变得以不断发展。
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本章介绍内容： 本章介绍内容： 阐述金属材料在高温长时载荷作用下的蠕变现象 蠕变现象。 蠕变现象 讨论蠕变变形和断裂的机理 蠕变变形和断裂的机理。 蠕变变形和断裂的机理 介绍高温力学性能指标及影响因素。 为正确选用高温金属材料和合理制定其热处理工艺提供基础 知识。
第2章 塑性变形与断裂
z
这里，F是载荷，A0是试样初始的横截面面 积。这个应力也是在近似应力-应变曲线中使 用的名义应力的定义。然而，因为在剧烈塑性 变形以后真实面积A可以只是A0的一部分，必 须采用正确的定义来计算真实应力。 σ =F/A （4.13）
[Physical Metallurgy]
二、流变应力
1、流变应力（屈服强度）
[Physical Metallurgy]
τ
（2） 临界分切应力的概念可借助于图4.3 来阐明
z
若一个载面为A的圆柱体形晶体受到轴向力F的作 用，则只是这个力沿滑移方向的分力在推动位错中才是 有效的。这一分力为FCOSλ，若将此力除以滑移面的 面积A/cos Ф ，即得到相应的切应力，因而 τ = F/AcosλcosФ=σcosλsinx 式中 σ=F/A 是拉应力 x=90°-Ф 在某一指定金属中，当τ到一定的临界值τ。时 ，产生 变形。
z
应力与塑性应变关系中一个显著的特征是低于某 一应力（流变应力S0 ）时基本上不产生塑性应变。因 此对于弹性应变，应力应变关系可用式ε=σ/E来表 示，ε为沿着应力作用方向的正应变。然而，对于塑 性应变，则需用两个等式，例如： 对于σ＜S0，ε=0 于σ＞S0，ε=f(σ)
[Physical Metallurgy]
S 的临界值。
[Physical Metallurgy]
−
（3）用拉伸试验容易确定S0值的大小。拉伸实 验时的应力状态为：S1 = σ 1 ，S2 = S3 = 0 ，代入式 （4.15），则变为
（2）塑性变形 若圆棒由始长l0均匀地塑性变形到长度l，其真实 应变ε为：
ε =
∫ dε = ∫
l
l0
l dl l = [ln l ]l 0 = ln l0 l
第8章材料的变形与断裂
第8章材料的变形与断裂材料的变形与断裂是材料科学中的重要研究内容，对于了解材料的性能和使用寿命具有重要意义。
材料的变形是指在外力作用下，材料的形状、尺寸或结构发生改变的过程。
而断裂则是指在外力作用下，材料由于受到极限载荷或破坏源的影响，导致形成裂纹最终导致材料的破裂。
材料的变形可以分为弹性变形和塑性变形两种情况。
在小应力作用下，材料会发生弹性变形，即在去除外力后能够恢复其原状。
而在大应力作用下，材料会发生塑性变形，即即使去除外力，材料也无法完全恢复其原状。
材料的弹性模量是一个衡量材料抗弹性变形能力的重要参数，不同材料具有不同的弹性模量，常见材料如金属具有较大的弹性模量，而聚合物则具有较小的弹性模量。
材料的塑性变形是材料工程中非常重要的一个特性，塑性变形不仅与材料的力学性能有关，还与材料的微观结构和晶格缺陷等因素有关。
材料在塑性变形过程中会产生塑性应变和塑性应力，塑性应变是材料发生塑性变形时所引起的应变，而塑性应力则是材料发生塑性变形时所引起的应力。
常见的材料塑性变形包括屈服、流动、硬化等过程。
材料的断裂是指在外力作用下，材料发生了破裂。
材料的断裂主要分为两种形式：韧性断裂和脆性断裂。
韧性断裂是指材料在外力作用下具有一定韧性，在发生破裂前能够发生大量的塑性变形。
而脆性断裂则是指材料在外力作用下没有发生明显的塑性变形，很快发生破裂。
韧性断裂常见于许多金属材料，而脆性断裂则常见于一些玻璃、陶瓷等材料。
材料的断裂形式可以通过断口分析来确定。
不同的断口形式对应着不同的材料断裂机制。
常见的断裂形式有拉断、韧窝断裂、脆窝断裂等。
拉断是指材料发生拉伸断裂，断口两侧平整光滑，常见于高强度的金属材料。
而韧窝断裂则是指材料发生韧性断裂，断口两侧有明显的韧窝。
脆窝断裂则是指材料发生脆性断裂，断口两侧有明显的断裂窝。
通过对断口形态的观察可以判断材料的断裂机制和断裂韧性。
材料的变形和断裂不仅仅涉及到力学性能的研究，还和材料的制备工艺、微观结构、晶体缺陷、应力和温度等因素有关。
大学材料科学基础第八章材料的变形与断裂(1)
六方晶系则需画图判定。
滑移系数量与金属的塑性 滑移系代表了晶体滑移时可能采取的空间取向，晶 体中滑移系数量越多，滑移时可能采取的空间取向就 越多，滑移就越容易进行，金属的塑性便越好。 面 心 立 方 金 属 ： Cu，Al，Au，Ag,，Ni，γ－Fe， 奥氏体钢，体心立方金属α－Fe，铁素体，Mo，Nb的 塑性很好，而密排六方金属Mg，Zr，Be，Zn的塑性 则较差。当然滑移系数量并不是决定金属塑性高低唯 一的因素，合金的成分、强度的高低、加工硬化的能 力等也会影响到金属的塑性。试验表明，奥氏体钢的 塑性要优于铁素体钢。
金属拉伸曲线分析。 1 弹性变形阶段：ζ－ε呈直线关系。
（弹）塑性变形阶段： ζ-ε不遵循虎克定律
2 均匀塑性变形阶段：屈服阶段：ε增加，ζ基本保 持不变， ζ－ε呈非线性关系。 3 颈缩阶段（局部变形阶段）：变形集中在局部区 域。 4 断裂阶段：从颈缩到断裂。
拉伸试验可以得到以下强度指标和塑性指标：
拉伸条件下滑移系上分切应力的计算。
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θ－滑移面法线与拉伸轴的夹角
4 力轴作用在任意方向
二、孪晶（孪生）变形
孪生也是金属塑性变形的一种形式，一般情况下， 金属晶体优先以滑移的方式进行塑性变形，但是当滑 移难以进行时，塑性变形就会以生成孪晶的方式进行， 称为孪生。例如滑移系较少的密排六方晶格金属，当 处于硬取向时，滑移系难以开动，就常以孪生方式进 行变形。滑移系较多的fcc、bcc结构的金属一般不发 生孪生变形，但在极低的温度下变形或是形变速度极 快时，也会以孪生的方式进行塑性变形。 定义：晶体在难以进行滑移时而发生的另一种塑 性变形方式，其特点是变形以晶体整体切变的形式 进行而不是沿滑移系发生相对位移。
材料力学断裂力学知识点总结
材料力学断裂力学知识点总结材料力学是研究材料的力学性质和变形行为的学科，而断裂力学则是其中的重要分支。
断裂力学主要研究材料在外界作用下的破坏过程和断裂特性，对于了解材料的强度、可靠性和耐久性具有重要意义。
本文将对材料力学断裂力学的主要知识点进行总结。
1. 断裂力学基础概念1.1 断裂断裂是材料由于内外力作用下发生破裂的现象。
断裂过程包括初期损伤、裂纹扩展和断裂破坏三个阶段。
1.2 断裂韧性断裂韧性是材料在断裂过程中所吸收的能量的量度。
韧性高的材料能够在断裂前吸收大量能量，具有较好的抗断裂能力。
1.3 断裂强度断裂强度是材料在断裂破坏前所能承受的最大拉应力，是衡量材料抗断裂性能的重要指标。
2. 断裂模式2.1 纯拉伸断裂纯拉伸断裂是指材料在纯拉伸作用下破裂的模式。
在该模式下，裂纹往往呈现沿拉伸方向延伸的条状。
2.2 剪切断裂剪切断裂是指材料在剪切载荷作用下破裂的模式。
在该模式下，裂纹往往呈现锯齿状。
2.3 压缩断裂压缩断裂是指材料在压缩载荷作用下破裂的模式。
在该模式下，裂纹多呈现垂直于压缩方向的半环形状。
3. 断裂韧性的评价方法3.1 线性弹性断裂力学线性弹性断裂力学是最早用于断裂韧性评价的方法，其基本假设为材料在破裂前仍满足线性弹性行为。
3.2 弹塑性断裂力学弹塑性断裂力学是考虑了材料的塑性行为。
该方法应用广泛，能较好地描述材料的耐久性和断裂韧性。
3.3 细观断裂力学细观断裂力学是以材料微观层面的裂纹损伤为基础的断裂力学模型，通过对材料中裂纹数量和尺寸的分析，预测材料的断裂韧性。
4. 断裂的影响因素4.1 材料性质材料的力学性质直接影响了其断裂行为，例如强度、韧性、硬度等。
4.2 外界加载条件外界加载条件如载荷类型、载荷大小和加载速率等都会对材料的断裂行为产生重要影响。
4.3 温度和湿度温度和湿度的变化能够引起材料的热膨胀和水分吸附，进而影响材料的断裂性能。
5. 断裂力学应用5.1 材料设计通过对材料的断裂性能研究，可以为材料设计提供依据，提高材料在特定工况下的抗断裂能力。
第八章 材料的变形和断裂
名词解释（1）加工硬化（变形强化）：当金属外加应力超过屈服强度后，随着变形程度的增加，变形的抗力也增加，要继续变形，必须增加外力，这种现象就叫加工硬化。
（2）颈缩：当应力达到抗拉强度时，试样不在均匀伸长，而是试样局部地方截面开始变细。
（3）位错宽度：（4）孪晶变形：晶体在切应力作用下沿着一定的晶面和晶向，在一个区域内发生连续顺序的切变，变形导致这部分的晶体取向改变了。
（5）多滑移：在多个滑移系上同时或交替进行的滑移。
（6）交滑移：晶体在两个或者多个滑移面上沿同一滑移方向进行的滑移。
（7）发生多系滑移时，在两个相交滑移面上运动的位错必然会互相交截，原来一直线位错经过交截后就会出现弯折部分，如果弯折部分仍在滑移面上，就叫扭折，若弯折部分不再滑移面上，就叫割阶。
（8）派纳力：在理想晶体中位错在点阵周期场中运动时所需克服的阻力（9）纤维组织：金属经过冷变形后，等轴状晶粒沿受力方向拉长，其中的夹杂物或者第二相也随之拉长。
（10）形变织构：金属在形变时，晶体的滑移面会移动，使滑移层逐渐转向与拉力轴平行。
原来的各个晶粒是任意取向的，现在由于晶粒的转动使各个晶粒的取向趋于一致，这就形成了晶体的择优取向。
（11）回复：在加热温度较低时，由于金属中的点缺陷及位错近距离迁移而引起的晶体某些变化。
（12）再结晶：冷变形金属由拉长的变形晶粒生成无畸变的新的等轴晶粒的过程。
（13）二次再结晶：（14）热变形：金属在再结晶温度以上的加工变形。
（15）蠕变：材料在高温下的变形不仅与应力有关，而且和应力作用的时间有关。
（16）应变时效：低碳钢经过少量预变形后，如果去载后立即再行加载则不会出现明显的屈服平台；若在室温下放置一较长的时间或在低温下经过短时加热后在进行拉伸试验，则屈服点又复出现，且屈服应力提高。
（17）第二相强化：当第二相以细小弥散的微粒均匀分布于基体相中时，将会产生显著的强化作用。
（18）固溶强化：合金在形成单向固溶体后，变形时的临界切应力都高于纯金属，这叫做固溶强化。
材料的变形与断裂
发生一系列复杂得交割作用,出现位错得缠结等等现象,使位错
得运动受阻,位错源不断发出得位错不能顺利地移出晶体,发生
位错地塞积,造成位错密度得逐渐增大。变形量越大,位错密度
就越大,变形得抗力也越就大。随着位错密度得升高,位错之间
得平均距离减小,她们之间得相互干扰和交互作用进一步增强,
因而强度和硬度也就越来越大。
滑移得实质就是位错得运动
位错得滑移面就就是晶体得滑移面,柏氏矢量得 方向就就是晶体得滑移方向。为了使位错得能量较低, 在结构容许得条件下,尽量减小柏氏矢量,所以原子得 密排方向就成为了位错得柏氏矢量得方向。
位错得增殖
塑性变形得过程中,尽管位错移出晶体产 生滑移台阶,但位错得数量(位错密度)却在不 断得增加,这就是因为在外应力作用下发生塑 性变形时位错会发生增殖。
2. 特点:颈缩发生后,宏观表现为外力在下降,工 程应力在减小,但颈缩区得材料承受得真实应 力依然在上升。
3. 极限强度:材料开始发生颈缩时对应得工程应
力σb ,这时试样出现失稳,颈缩真实应力依
然在上升,但能承受得总外力在下降。
大家学习辛苦了，还是要坚持
继续保持安静
塑性变形过程－－断裂
1. 断裂:变形量大至K点,试样发生断裂。
作用在晶格上得正应力只能使晶格得距离加大,不能 使原子从一个平衡位置移动到另一平衡位置,不能产生塑 性变形;正应力达到破坏原子间得吸引力,晶格分离,材料 则出现断裂。
材料在正应力作用下,在应力方向虽然不能发生塑性 变形,但应力得分解在另一方向就有切应力,可使晶格沿 另外得方向上发生滑移。
滑移系
➢ 滑移发生得晶面称为滑移面,通常为晶体得最密排晶 面;
➢ 滑移滑动得方向称为滑移方向,通常也为晶体得最密 排方向;
焊接材料的塑性变形与断裂机理
焊接材料的塑性变形与断裂机理焊接是一种常见的金属加工方法，通过高温加热和冷却过程将两个或多个金属材料连接在一起。
在焊接过程中，焊接材料的塑性变形和断裂机理是非常重要的因素，它们直接影响着焊接接头的质量和性能。
首先，我们来探讨焊接材料的塑性变形机理。
塑性变形是指金属材料在受到外力作用下发生的可逆形变过程。
在焊接过程中，焊接材料会受到焊接电弧或热源的加热，从而达到熔化温度。
一旦焊接材料熔化，它就会变得可塑性，可以通过外力进行塑性变形。
焊接材料的塑性变形主要是通过热塑性变形和冷塑性变形来实现的。
热塑性变形是指焊接材料在高温下受到外力作用时发生的塑性变形。
在焊接过程中，焊接材料受到焊接电弧或热源的加热，使其达到熔化温度，然后通过焊接工具施加的外力进行塑性变形。
热塑性变形的优点是能够使焊接接头的形状更加精确，缺点是容易产生热裂纹和变形。
冷塑性变形是指焊接材料在冷却过程中受到外力作用时发生的塑性变形。
在焊接过程中，焊接材料在熔化后会迅速冷却，形成焊缝。
在冷却过程中，焊接材料会受到外力的作用，使其发生塑性变形。
冷塑性变形的优点是能够增加焊接接头的强度和硬度，缺点是容易产生冷裂纹和变形。
除了塑性变形，焊接材料的断裂机理也是非常重要的。
断裂机理是指焊接材料在受到外力作用下发生破裂的过程。
在焊接过程中，焊接材料会受到焊接电弧或热源的加热和冷却过程的影响，从而产生内部应力。
如果这些内部应力超过了焊接材料的强度极限，就会导致焊接接头的断裂。
焊接材料的断裂机理主要有两种，一种是脆性断裂，另一种是韧性断裂。
脆性断裂是指焊接材料在受到外力作用下迅速破裂的过程。
脆性断裂的特点是断口平整，没有明显的塑性变形。
脆性断裂主要是由于焊接材料中存在的缺陷或内部应力引起的。
韧性断裂是指焊接材料在受到外力作用下发生延展性破裂的过程。
韧性断裂的特点是断口不平整，有明显的塑性变形。
韧性断裂主要是由于焊接材料中的晶粒细化和断口韧化等因素引起的。
综上所述，焊接材料的塑性变形和断裂机理是影响焊接接头质量和性能的重要因素。
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第一章：单向静拉伸试验：是应用最广泛的力学性能试验方法之一。
1）可揭示材料在静载下的力学行为（三种失效形式）：即：过量弹性变形、塑性变形、断裂。
2）可标定出材料最基本力学性能指标：如：屈服强度、抗拉强度、伸长率、断面收缩率等。
拉伸力－伸长曲线拉伸曲线：拉伸力F －绝对伸长△L 的关系曲线。
在拉伸力的作用下，退火低碳钢的变形过程四个阶段：1）弹性变形：O ～e2）不均匀屈服塑性变形：A ～C3）均匀塑性变形：C ～B4）不均匀集中塑性变形：B ～k5）最后发生断裂。
k ～第二章：弹性变形：当外力去除后，能恢复到原形状或尺寸的变形。
特点：可逆性、单值线性、同相位、变形量小本质：都是构成材料的原子(离子)或分子从平衡位置产生可逆位移的反映。
弹性模量E ：是表征材料对弹性变形的抗力，工程称材料的刚度.E 值越大，在相同应力下产生的弹性变形就越小。
弹性模量是结构材料的重要力学性能指标之一。
影响因素：1、键合方式 2、原子结构 3、晶体结构 4、化学成分 5.微观组织 6.温度 弹性模量 E 与切变模量 G 关系：(其中： ν－泊松比。
)比例极限σp ：是材料弹性变形按正比关系变化的最大应力，即拉伸应力一应变曲线上开始偏离直线时的应力值。
弹性极限：材料由弹性变形过渡到弹－塑性变形时的应力，当应力超过弹性极限σe 后，便开始产生塑性变形。
（比例极限σp 和弹性极限σe 与屈服强度的概念基本相同，都表示材料对微量塑性变形的抗力，影响因素也基本相同。
）弹性比功ae ：（弹性比能、应变比能）表示材料在弹性变形过程中吸收弹性变形功的能力。
一般用材料开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。
物理意义：吸收弹性变形功的能力。
几何意义：应力σ -应变ε曲线上弹性阶段下的面积。
欲提高材料的弹性比功：提高σe ，或降低 E2E G ν=（1＋）弹簧钢：含碳较高并添加Si 、Mn 等合金元素强化基体，经淬火＋中温回火获得回火托氏体组织及冷变形强化，以提高其弹性极限，使弹性比功ae 和弹性提高。
纯弹性体的弹性变形：只与载荷大小有关，而与加载方向和加载时间无关。
材料的非理想弹性行为：可分为滞弹性、粘弹性、伪弹性及包申格效应等几种类型。
滞弹性：是指材料在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间的延长而产生的附加弹性应变的现象。
金属的循环韧性：金属材料在交变载荷(振动)下吸收不可逆变形功的能力伪弹性材料的应力一应变曲线如图：AB 段－为常规弹性变形阶段；B 点应力－为诱发马氏体相变开始的应力；C 点－处马氏体相变结束，CD 段－为马氏体弹性应变阶段。
CD 段卸载，马氏体作弹件恢复。
－开始逆向相变的应力，马氏体相变回原来的组织；G 点－完全恢复初始组织。
GH －为初始组织的弹性恢复阶段，恢复到初始组织状态，没有任何残留变形。
包申格(Bauschinger)效应：金属材料经预加载产生少量塑变 (残余应变约1％～4％)，卸载后再同向加载，规定残余伸长应力(弹性极限或屈服强度)增加；反向加载，规定残余伸长应力降低(特别是弹件极限在反向加载时几乎降低到零)的现象。
消除包申格效应方法：（包申格效应：是一种对材料微观组织结构变化的结果，所以可通过热处理加以消除。
）（1）对材料预先进行较大的塑性变形；（2）在第二次反向受力前，对材料进行回复再结晶退火。
第三章：位错增殖机制：弗兰克-瑞德(Frank-Rend ）源，简称F-R 源、双边(或双轴) F-R 源（U 型平面源）、单边F-R 源、双交滑移增殖第四章：金属材料常见的塑性变形方式：滑移 孪生塑性变形：当材料所受应力超过弹性极限后，开始发生不可逆的永久变形。
滑移：指晶体的一部分沿一定的晶面（滑移面）和晶向（滑移方向）相对于另一部分发生滑动的现象。
滑移机理：滑移是通过滑移面上位错的运动来实现的。
单滑移：对有多组滑移系的晶体，当其与外力轴取向不同时，处于软位向的一组滑移系首先开动。
多滑移：若两组或几组滑移系处在同等有利的位向，在滑移时，各滑移系同时开动，或因滑移中晶体的转动使两个或多个滑移系交替滑移。
交滑移：是指两个或多个滑移面沿同一个滑移方向滑移。
滑移变形的特点 ：1）滑移只能在切应力的作用下发生。
2）滑移常沿晶体中原子密度最大的晶面和晶向发生。
3）一个滑移面和其上的一个滑移方向构成一个滑移系。
4）滑移时，晶体两部分的相对位移量是原子间距的整数倍。
5）滑移的同时伴随着晶体的转动M B σP F σ孪生：在切应力作用下，晶体的一部分沿一定晶面和晶向相对于另一部分所发生的均匀切变。
此切变并未使晶体点阵发生变化，但却使切变区晶体取向与未切变区晶体呈镜面对称。
孪生变形特点：1）孪生也是在切应力作用下发生的2）孪生使一部分晶体发生均匀切变3）孪生使晶体变形部分位向发生改变，孪晶面两侧晶体位向呈镜面对称4）孪生时相邻原子面的相对位移量小于一个原子间距5）孪生对塑变的直接贡献比滑移小很多6）孪生变形的拉伸应力-应变曲线呈锯齿状7）孪生变形与晶体结构8）孪生使表面出现浮凸晶界及晶粒位向差的影响:1、晶界的影响：双晶在室温下拉伸变形后，呈现竹节状。
即晶界处晶体变形较小，而晶内变形量则大得多，整个晶粒的变形不均匀。
这表明：晶界强度高于晶内。
晶界对塑性变形的影响：晶体在外力作用下变形，当滑移的位错运动到晶界附近时，受到阻碍而堆积，称位错塞积。
要使变形继续进行, 须增加外力, 而使金属变形抗力提高。
2、晶粒位向的影响：因各相邻晶粒位向不同，当一晶粒发生塑变时，为保持金属的连续性，周围晶粒若不发生塑变，则必以弹性变形来与之协调。
这便成为塑性变形晶粒的变形阻力。
因各晶粒间的相互约束，使多晶体金属的变形抗力提高。
多晶体金属塑性变形特点:1）各晶粒变形不同时性：当多晶体受外力作用时，因各晶粒取向不同，软取向晶粒先滑移变形，而硬取向晶粒可能仍处于弹性变形状态。
只有外力继续增大，才能使滑移从某些晶粒传播到相邻晶粒，并不断传播下去，从而产生宏观可见的塑性变形。
2)各晶粒的变形不均匀：多晶体各晶粒变形不同时性，也反映了各晶粒变形不均匀。
变形不均匀性：不仅存在于各晶粒间、基体与第二相间，也存在于同一晶粒内部。
因晶界对滑移的阻碍作用，使得靠近晶界区域的滑移变形量明显小于晶粒中心区域。
当宏观塑变量还不大时，个别晶粒或晶粒局部塑变量可能已达极限，加上变形不均匀产生较大内应力，就有可能使这些晶粒中形成裂纹，导致金属材料早期断裂。
3）各晶粒变形的相互协调：多晶体作为一个整体，不允许各个晶粒任意自由变形，否则将造成晶界开裂，这就要求各晶粒间能协调变形。
为此，各晶粒须能同时沿几个滑移系进行滑移（多滑移）。
一般认为，各晶粒至少应有5个独立滑移系启动，才能确保产生任何方向不受约束的塑性变形，即其形状才能相应地作各种改变，而不引起晶界开裂。
细晶强韧化：通过细化晶粒来同时提高金属的强度、塑性和韧性的方法屈服：金属材料在拉伸时，当应力超过弹性极限，即使外力不再增加，甚至下降情况下，而变形继续进行的现象应变时效现象：若将低碳钢经少量预变形，去载后立即加载，则暂不出现屈服现象。
但若预变形后，将试样放置一段时间或稍微加热（200℃）后再加载拉伸，则又出现屈服现象，且屈服强度会有所提高屈服的解释：一般认为，在固溶体中溶质或杂质原子造成点阵畸变所产生应力场和位错应力场发生交互作用，使溶质原子将聚集在位错线附近，形成所谓的柯垂尔（Cottrell）气团。
因此交互作用，使体系能量处于较低状态；只有在较大应力作用下，位错才能脱离溶质原子的钉扎；表现为应力－应变曲线上的上屈服点；当位错继续滑移时，就不需要开始时那么大的应力，表现为应力－应变曲线上的下屈服点；当继续变形时，因应变硬化作用，应力又出现升高的现象。
应变时效解释：1）当卸载后，短时间内因位错已经挣脱溶质原子束缚，故继续加载时不会出现屈服现象。
2）当卸载后经较长时间或短时加热，溶质原子又会扩散重新聚集到位错线附近，故继续拉伸，又会出现屈服现象。
影响金属材料屈服强度的因素：1）内因1.金属本性及晶格类型（1）位错运动所受的各种阻力①晶格阻力（P-N力）②位错间交互产生的阻力2.晶粒大小和亚结构3.溶质元素4.第二相2）外因5.温度6.应变速率与应力状态。
弥散强化：当第二相以弥散分布形式存在时，将产生显著的强化作用，若借助粉末冶金或其它方法加入，则为弥散强化。
第二相颗粒可分为“可变形的”和“不可变形的”1）弥散强化的颗粒属不可变形的；2）沉淀强化的颗粒多属可变形，但当沉淀粒子长大到一定程度后，也会变为不可变形的。
单相固溶体合金：随溶质含量增加，固溶体强度、硬度提高，塑性、韧性下降，称固溶强化。
弥散强化机理：当运动位错与不可变形颗粒相遇时，位错线因受阻挡而发生弯曲；随着应力增加，弯曲加剧，最终绕颗粒的位错相遇，并留下一个位错环，而位错线将继续前进。
显然，此过程需额外做功，且位错环将对后续位错产生进一步阻碍作用，这都将使材料强度的上升。
当第二相在晶内呈颗粒状弥散分布时，颗粒越细，分布越均匀，合金的强度、硬度越高，塑性、韧性略有下降，这种强化方法称弥散强化或沉淀强化。
应变硬化指数n ：反映了材料抵抗继续塑性变形的能力。
也是表征材料应变硬化行为的性能指标。
应变硬化指数n 对材料结构、组份与状态变化敏感。
应变硬化指数n 也与层错能有关，层错能低的材料应变硬化程度大。
第五章：机件的三种主要失效形式：磨损、腐蚀、断裂。
断裂：又可分为完全断裂和不完全断裂。
断裂的类型：断裂过程大都包括裂纹的形成与扩展两个阶段。
按照不同的分类方法，将断裂分为以下几种：1）按宏观塑性变形程度：韧性断裂、脆性断裂。
2）按裂纹扩展途径：穿晶断裂、沿晶断裂。
3）按断裂机理：纯剪切断裂、微孔聚集型、解理断裂。
4）按断裂面取向分类：正断；切断。
韧性断裂：材料断裂前及断裂过程中产生明显宏观塑性变形的断裂。
特点：1）断裂有一个缓慢撕裂过程，且消耗大量塑性变形能。
2）断裂面一般平行于最大切应力并与主应力成45°角。
3）断口呈纤维状，灰暗色。
4）典型宏观断口特征呈杯锥状。
杯锥状断口：有纤维区、放射区、剪切唇（断口三要素）。
脆性断裂：材料断裂前基本不产生明显宏观塑性变形，无明显预兆，表现为突然发生的快速断裂，故有很大危险性。
特点：1）断裂面一般与正应力垂直，断口平齐而光亮，常呈放射状或结晶状。
2）矩形截面板状试样脆性断口可见“人字纹花样”。
3）人字纹放射方向与裂纹扩展方向平行，其尖顶指向裂纹源。
微孔聚集型断裂：（纯剪切断裂另一种形式）通过微孔形核、长大聚合而导致材料分离，是韧性断裂的普遍方式。
宏观断口：常呈现暗灰色、纤维状，微观断口特征：则是断口上分布大量“韧窝”。
微孔聚集型断裂断口微观特征：韧窝韧性断裂主要过程：微孔形核长大和聚合。