屈服强度的定义、标准及影响因素，你了解多少？

金属材料的屈服强度及其影响因素

屈服强度是指材料开始发生宏观塑性变形时的应力。对于有明显屈服现象的材料，屈服强度是屈服点处的应力-屈服值；对于屈服现象不显着的材料，通常在应力应变曲线上规定一定的残余变形作为标准，如0.2%残余变形。应力取屈服强度，符号为σ0.2或σys。

屈服强度通常作为固体材料力学性能的评价指标，是材料的实际使用极限。

影响屈服强度的内在因素

影响屈服强度的内在因素有：

1.金属性质和晶格类型——纯金属单晶的屈服强度是由位错运动的阻力决定的。这些电阻包括晶格电阻和位错之间相互作用引起的电阻。其中，晶格力与位错宽度和伯格斯矢量有关，两者都与晶体结构有关。位错之间相互作用产生的阻力包括平行位错之间相互作用产生的阻力以及运动位错和Lin位错之间相互作用产生的阻力。用公式表示：T=αGb/L，其中α为比例系数，又由于密度ρ与1/L2成正比，因此，T=αGbρ1/2。可以看出，随着密度的增加，屈服强度也随之增加。

2. 晶粒尺寸和亚结构——晶粒尺寸的影响是晶界影响的反映。减小晶粒尺寸会增加位错运动障碍的数量，减少晶粒内位错堆积群的长度，并提高屈服强度。许多金属和合金的屈服强度与晶粒尺寸的关系符合霍尔佩奇公式σs=σj+kyd-1/2，其中σj是基体金属中位错运动的总阻力，也称为摩擦阻力。 ，由晶体结构和位错密度决定； ky为钉扎常数，衡量晶界对强化的贡献，或表示滑移区末端的应力集中系数； d是晶粒的平均尺寸。亚晶界的作用与晶界相似，也是阻碍位错的运动。

3、溶质元素——溶质原子掺入纯金属中，形成间隙或取代型固溶体合金，会显着提高屈服强度，称为固溶强化。这主要是由于溶质原子和溶剂原子直径不同，在溶质周围形成晶格畸变应力场。该应力场相互作用，阻碍位错运动，从而提高屈服强度。

4、第二相——工程金属材料的显微组织一般为多相。第二相对屈服强度的影响与金属材料屈服变形过程中颗粒本身能否变形有很大关系。据此，第二相粒子可分为不可变形和可变形两类。

根据位错理论，位错线只能绕过不可变形第二相质点，为此必须克服弯曲位错的线张力。具有不变形第二相颗粒的金属材料的屈服强度和流动应力由第二相颗粒之间的距离决定。对于可变形的第二相颗粒，位错可以切穿它们，使它们与基体一起变形，从而也提高了屈服强度。

第二相的强化效果还与其尺寸、形状、数量和分布有关，还与第二相和基体的强度、相应的塑性硬化特性、两相之间的晶体配位和界面能有关。其他因素。在第二相体积比相同的情况下，细长颗粒对位错运动影响显着，因此这种结构的金属材料的屈服强度比球形材料高。

综上所述，屈服强度表征金属抵抗微量塑性变形的能力，是对成分和组织极为敏感的力学性能指标。它受到许多内部因素的影响。改变合金成分或热处理工艺会导致屈服强度发生显着变化。

影响屈服强度的外部因素

1、温度——一般来说，金属材料的屈服强度随着温度的升高而降低。但金属材料的晶体结构不同，其变化趋势也不同。

2、应变率——拉伸时，加载速度增大，应变率增大，金属材料的强度会增加。这主要是因为任何金属都有其自身的塑性变形传播速度。如果加载速度大于其自身塑性传播速度，必然导致屈服点升高。这是因为加载速度过快，外力方向晶面旋转不足，样品生长膨胀过程中滑移会受阻，宏观上表现为电阻增加到初始塑性变形。这是因为，随着形变硬化的发生，不能进行自发消除硬化的恢复，形变硬化会阻碍形变的继续发展。因此，为了达到所需的残余变形，外力必须不断增加，这也表现为初始塑性变形抗力的提高。

3、应力状态——应力状态对金属材料屈服强度的影响也很重要。剪应力分量越大，越有利于材料的塑性变形，屈服强度越低。因此，扭转的屈服强度低于拉伸的屈服强度，拉伸的屈服强度低于弯曲的屈服强度。材料在相同应力状态下的屈服强度不同，并不是材料性能的变化，而是材料在不同条件下力学行为的差异。我们通常所说的材料的屈服强度一般是指在一个方向拉伸时的屈服强度。

如何提高屈服强度

1.合金化改性

合金化变质是提高金属屈服强度的常用方法。通过在金属中添加元素形成固溶体、沉淀硬化相或间隙固溶体等，改善金属的显微组织，从而提高金属的强度。例如，在铝合金中添加稀土元素可以显着提高其屈服强度。

2.热处理

热处理包括退火、淬火、回火等方法。通过控制热处理的温度、时间和冷却速度等因素，细化金属晶粒，净化晶界，增加位错密度，从而提高金属的屈服强度。例如，淬火可以显着提高钢的屈服强度和硬度。

3.冷作硬化

冷作硬化是指金属进行冷加工变形，通过阻碍位错运动来增加其位错密度，增强金属的强度和硬度。通常采用压缩、拉伸、弯曲等冷加工方法。例如，铜的屈服强度在拉伸变形后可以显着提高。

4. 晶界工程

晶界工程是利用晶界对材料性能的影响来提高金属屈服强度的方法。通过控制金属晶界的相互作用和位错的阻碍，可以显着提高金属的屈服强度。例如，通过调整铜的晶界角度和晶界形貌，可以显着提高其屈服强度。

5.表面处理

表面处理是通过表面改性来提高金属屈服强度的方法。例如，采用化学镀铜技术可以在钢材表面形成均匀的铜镀层，在钢材表面形成新的组织和组织，从而提高其屈服强度。

综上所述，提高金属材料屈服强度的方法有很多，包括合金化变质、热处理、冷作硬化、晶界工程和表面处理等。在实际应用中，需要根据不同的材料类型和使用环境，选择合适的方法进行改进。