【摘要】：图6-20所示为低碳钢的断裂强度、屈服强度与晶粒尺寸的关系。可以看出，当晶粒直径d小于临界值dc时，屈服应力低于断裂应力，是先屈服后断裂，晶体在断裂前已先有较大的塑性应变，其断裂属于韧性断裂；当晶粒直径d大于临界值dc时，断裂应力就处在屈服应力的延长线上，断裂前不再有明显塑性变形，晶体的断裂属于脆性断裂。
细化晶粒不仅可以提高金属的强度，还可提高其韧度，因此细化晶粒是一种有效的金属强化方法。在一般情况下，位错滑移不能穿越晶界，因此，晶粒细，滑移距离短，在障碍物前塞积的位错数目也会较少，晶界处的应力集中程度也就较轻。必须提高外加应力才能使晶体中的F-R位错源启动，因此细化晶粒可提高金属的屈服强度。另外，由于相邻晶粒取向不同，裂纹越过晶界需要消耗更多的能量，所以晶界对裂纹的扩展也有阻碍作用。晶粒越细，则晶界越多，对裂纹扩展的阻碍作用越大。因此，细化晶粒可提高晶体的解理断裂强度。
图6-20所示为低碳钢的断裂强度（断裂应力）、屈服强度（屈服应力）与晶粒尺寸的关系。可以看出，当晶粒直径d小于临界值dc时（图中dc的右侧区域），屈服应力低于断裂应力，是先屈服后断裂，晶体在断裂前已先有较大的塑性应变，其断裂属于韧性断裂；当晶粒直径d大于临界值dc时，断裂应力就处在屈服应力的延长线上（图6-20中左侧实线），断裂前不再有明显塑性变形，晶体的断裂属于脆性断裂。从图6-20还可看出，当晶粒直径小于dc时，随着晶粒尺寸减小，断裂强度比屈服强度提高得更快。总的说来，晶粒细化既可提高材料的强度，又可提高它的塑性和韧性，这是形变强化、固溶强化、弥散强化等方法所不及的。(www.xing528.com)
图6-20 晶粒大小对低碳钢强度的影响（-195℃）［12］
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