一般來講隨著晶粒尺寸的減小，金屬材料的韌性增加，其韌脆轉(zhuǎn)變溫度下降。這是因?yàn)殡S著鐵素體晶粒平均尺寸的減小，晶界增多，裂紋擴(kuò)展所遇阻力增大。同時(shí)晶界前塞積的位錯(cuò)數(shù)減少，應(yīng)力集中降低。并且晶界總面積增加，晶界上雜質(zhì)濃度大大降低，減少產(chǎn)生沿晶脆性斷裂。由此可見，細(xì)化晶粒不但可以顯著提高材料強(qiáng)度，同時(shí)還能降低韌脆轉(zhuǎn)變溫度。
研究表明，晶粒尺寸對(duì)金屬材料的疲勞強(qiáng)度有直接的影響。金屬材料基體的晶體結(jié)構(gòu)、應(yīng)力集中和試樣尺寸等因素共同決定了晶粒細(xì)化對(duì)高周疲勞強(qiáng)度的影響程度。當(dāng)存在較大應(yīng)力集中時(shí)，細(xì)小晶粒狀態(tài)下雖然仍表現(xiàn)出較高的疲勞強(qiáng)度，但其影響作用會(huì)減弱。低周疲勞條件下，細(xì)小晶粒也表現(xiàn)出有利的影響。不同晶粒尺寸的試樣，在同一應(yīng)力水平下，疲勞壽命的主要差異表現(xiàn)于裂紋的萌生階段。晶粒越細(xì)小，萌生階段的壽命越長(zhǎng)，疲勞強(qiáng)度越高。晶粒尺寸對(duì)疲勞強(qiáng)度的較大影響，最為關(guān)鍵的是由于晶界的阻礙作用。晶界對(duì)裂紋的進(jìn)一步擴(kuò)展有阻礙作用，裂紋萌生后，細(xì)小晶粒意味著較多的晶界，使得其對(duì)裂紋有較大的阻礙作用，同時(shí)裂紋長(zhǎng)度較短。
鋼鐵材料晶粒細(xì)化對(duì)機(jī)械性能最主要的影響就是強(qiáng)度，同時(shí)強(qiáng)度的提高大約有一半是來自于晶粒細(xì)化。細(xì)晶強(qiáng)化是結(jié)構(gòu)鋼最佳的強(qiáng)化方式，即能顯著提高強(qiáng)度，又能改善材料的韌性。
屈服強(qiáng)度是金屬材料對(duì)塑性形變起始抗力的標(biāo)志，是位錯(cuò)增殖和運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，因此影響位錯(cuò)增殖和運(yùn)動(dòng)的因素，直接影響著金屬材料的屈服強(qiáng)度。位錯(cuò)主要分布在基體相中，因此材料塑性形變主要沿著基體相進(jìn)行。材料中每一個(gè)基體相晶粒就相當(dāng)于純金屬單晶體，理論上說其屈服強(qiáng)度就是致使位錯(cuò)開始運(yùn)動(dòng)的臨界切應(yīng)力，其值取決于位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)所受的各種阻力（晶格阻力、位錯(cuò)間交互作用產(chǎn)生的阻力等）。晶界障礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，一個(gè)晶粒內(nèi)塞積的位錯(cuò)數(shù)量必須足夠多，提供的應(yīng)力才能夠使鄰近晶粒中的位錯(cuò)源開動(dòng)，并產(chǎn)生宏觀可見的塑性形變。減小晶粒尺寸能夠增加位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)障礙的數(shù)量，減小晶粒內(nèi)部位錯(cuò)塞積團(tuán)的尺寸，宏觀表現(xiàn)就是屈服強(qiáng)度提高。
——本文摘自論文文獻(xiàn)綜述
冀公網(wǎng)安備13050002001422號(hào)