另一方面，金属材料的性能不仅与其晶内的品格有关系,而且与其晶粒的大小、形状以及晶体的缺陷有重要关系。细晶粒的金属的强度比要粗晶粒的金属的强度高一些,而韧性也好一些。冷热加工之后,金属材料组织结构发生着很大的变化,晶格的歪扭,将产生纤维组织,从而对机械性能也将产生比较大的影响。

为了提高材料的强度和塑性这些性能，通常采用细化晶粒的方法。细化晶粒是提高材料性能的一种有效手段,常见的细化方法有以下几种：比如，形变处理细化法、快速冷却细化法、物理场细化法、添加细化剂及机械物理细化法和变质剂等[28]。

1.5.1 抗弯组合变形的研究

在塑性力学研究方面,虽然库伦首先研究了土壤的屈服并给出了著名的库伦公式,塑性力学的开端却往往被归功于屈雷斯加。这是由于屈雷斯加在年发表了关于金属挤压的试验报告,指出金属材料在最大剪应力达抵某一个量值的时候产生了塑性流动,这是关于金属材料的第一个屈服准则。此外,Bauschinge通过试验发现著名的Bauschinge效应。此后,塑性力学的发展是缓慢的。到了年,米塞斯提出了一个新的屈服准则。几年之后,汉基把米塞斯准则解释为畸变能达到某临界值时发生屈服。为了验证屈服理论,学者们针对了金属材料进行了大量试验。例如,盖斯特进行着薄壁管轴向拉伸和内压联合试验,初步证实了屈雷斯加条件；载荷用钢,铜和镍薄壁管进行轴向拉伸和内压联合试验泰勒等人用金属薄壁管进行拉伸和扭转联合试验。这些试验证实了屈雷斯加条件和米塞斯条件,且发现米塞斯条件与试验结果符合的比较好。在塑性本构理论方面,一八七零年,Venant认识到应力与塑性应变之间没有一一对应关系,所以假定应变增量主轴与应力主轴重合,提出了平面应变条件下理想刚塑性材料的本构方程。列维在进一步发展中认识到了塑性变形过程当中应变增量分量与相呼应的应力偏量成正比例,同时提出了空间理想刚塑性本构方程。再后来米塞斯还独立地得出了列维的结果,因而发展成增量理论,即著名的列维一米塞斯方程。认为在变形较小而塑性部分和弹性部分属同一量级时,要是忽视了弹性变性将可能会带来相对比较大的误差,因此提出了包括弹性应变的弹塑性本构理论。德鲁克提出了关于材料强化的重要公式,证实了屈服面与塑性应变率的正交性,并提出了相关联的流动法则。汉基采用米塞斯屈服条件提出了塑性全量理论,依留申发展了这个理论,并提出简单加载定理[29]。源[自-优尔^`论/文'网·www.youerw.com

1.5.2 强烈变形在高强度IF钢的研究

扭弯组合变形是机械工程中常见的变形,也是材料力学中讲授的重要内容.实验一般采用静态扭弯组合变形实验装里,常采用薄壁圆筒,其中一端固定,另一端施加向下偏心载荷,使薄壁圆筒产生扭弯组合变形.通过电阻应变片可以侧得薄壁圆筒上一点处的扭转切应力和弯曲正应力,从而得出该点的应力状态(主应力大小和方向)。如果载荷不变,该点的应力状态也不变[30]。

IF钢，全称Interstitial-Free Steel，即超低碳钢，有时也被称为无间隙原子钢，它拥有非常杰出极优异的深冲性能，一般情况下r值和伸长率能够达到二点零和百分之五十之上，广泛地被应用在了汽车工业之上。在IF钢研究之中，由于氮、碳的含量比较低，再加入一定量的铌（Nb）、钛（Ti）等强碳氮化合物形成元素，将超低碳钢中的氮、碳等间隙原子完全固定为碳氮化合物，从而得到的无间隙原子的洁净铁素体钢，被我们称之为超低碳无间隙原子钢（Interstitial Free Steel）。

高强度IF 钢是经过了添加适当的磷、硅、锰 等元素进行固溶强化来提高它的强度, 它也同时保持IF 钢优异的成型性能。其中磷是强化效果好、价格又低廉的添加元素, 只要钢中磷含量不大于百分之零点一二, 其对钢的冷脆性影响就很小。但是由于磷容易在晶界发生偏析使晶界脆化, 所以随着钢中含磷量增加, 超低碳有发生冷加工脆性的倾向。解决方法是加人元素硼, 它将在晶界处快速偏析而引起强化, 同时抑制磷的晶界偏析。表1.1、表1.2 列出了一种超低碳高强度IF 钢的成分和性能。