Page 60 - 国外钢铁技术信息内参（2025年1月）

k 表示位错特征常数 如果将屈服视为当 达到某个临界量级 ½晶界临界剪

g cr
应力¾时Y晶界断裂并向相邻晶粒释放位错的瞬间Y那么由于晶粒细化所导致
的屈服应力上升量  可表示为X

2Gb   1
  M cr d 2 ½7¾
k 
从而能够表明屈服应力随晶粒尺寸的-1/2次方呈线性增加这一 Hall-Petch

关系 不过Y该式中 M 所表示的是 Taylor系数 这种情况下Y可以通过晶界

临界剪应力 将 Hall-Petch斜率½即YHall-Petch系数 k ¾表示为X
cr y

2 Gb 
k  M cr ½8¾
y k 
Cottrell将上文所述塞积理论应用于解理断裂应力研究Y并针对晶粒细化

对提高多晶金属韧性的作用机理进行了探讨

提高钢铁材料强度方面Y此前已有大量相关研究表明无需添加特殊元素Y
只通过晶粒细化便可同时有效提高铁素体钢的强度和韧性Y这一方式被视为最

有效的显微组织控制方法 日本国内有关将晶粒尺寸减小至 1μm以下的超细晶

粒领域研究项目包括X
铁基超级金属项目½1997～2002¾
超级钢铁材料

研究项目½1997～2006¾
环保型超细晶粒钢研究制造基本技术开发项目X

PROTEUS½2002～2006¾ 和
块体纳米金属½20～2014¾项目 等Y并且日

本已经成功确立实验室亚微米级超细晶粒材料制造技术

但是Y上述所有方法都需要在接近室温的低温条件下进行
高应变加工

½参见本系列论文
5. 先进的组织控制技术与未来发展 ¾Y从工业角度来看Y

这在目前很难实现 因此Y需要从式½5¾中的 k ½即YHall-Petch系数¾着
y
手进行进一步研究 如果能够提高 k 值Y即使不进行晶粒细化也能得到晶粒细

y
化所能达到的强化效果 已知 k 值会随着固溶合金元素的浓度发生变化 例如Y
y
上文图 7所示低碳铁素体钢试样均为通过加工热处理或再结晶退火等方式制备

而成Y因此Y可以认为其铁素体基体中含有一定量的固溶碳 如上文所述Y这

种情况下 Hall-Petch斜率½即YHall-Petch系数¾约为 600MPa/μm 但是Y
1/2
Hall-Petch系数会随着铁素体中固溶碳含量的减少而减小 图 9所示为 973K

条件下对几乎不含固溶碳的 IF钢和碳含量分别为 5 30和 60 mass ppm的铁

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