金屬的四種強(qiáng)化機(jī)制

典型的金屬材料拉伸典型的金屬材料拉伸金屬的強(qiáng)化是指通過合金化.塑性變形、熱處理等手段提升金屬材料的強(qiáng)度Q金屬的實(shí)際強(qiáng)度只有理論強(qiáng)度的幾十分之一，甚至幾千分之一.為了提升金屬的強(qiáng)度,常用的強(qiáng)化方法有形變強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化、第二相強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化.UltirnateString抗拉強(qiáng)度flI-隨變形程度的增加，材料的強(qiáng)度、硬度升高1塑性、韌性下降的現(xiàn)象叫形變強(qiáng)化或加工硬依隨塑性變形的進(jìn)行，位錯(cuò)密度不斷增加，導(dǎo)致位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)時(shí)的相互作用增強(qiáng)，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力增大，變形抗力增加，從而提升金屬的強(qiáng)度.

變形程度增加，位錯(cuò)密度不斷增加，根據(jù)公式Ao二abGp1/2,強(qiáng)度與位錯(cuò)密度〔P〕的二分之一次方成正比，位錯(cuò)的柏氏矢量〔b〕越大強(qiáng)化效果越顯著.通常采用冷變形〔擠壓、滾壓、噴丸等〕的方法進(jìn)行強(qiáng)化.形變強(qiáng)化是強(qiáng)化金屬的有效方法,尤其對(duì)于一些不能用熱處理強(qiáng)化的材料；還可以使金屬均勻變形，提升零件或構(gòu)件在使用過程中的平安性.形變強(qiáng)化也給材料生產(chǎn)和使用帶來麻煩,變形使強(qiáng)度升高、塑性降低,需要進(jìn)行再結(jié)晶退火，增加生產(chǎn)本錢.固溶強(qiáng)化的實(shí)質(zhì)是將合金元素溶入基體相中形成固溶體，由于兩者原子半徑的差異及晶格改變?cè)斐蓛?nèi)部晶格畸變，使金屬的強(qiáng)度、硬度升高，塑性、韌性下降.固溶強(qiáng)化的機(jī)理一是溶質(zhì)原子使固溶體的晶格發(fā)生畸變，對(duì)滑移面上運(yùn)動(dòng)的位錯(cuò)有阻礙作用；二是位錯(cuò)線上偏聚的溶質(zhì)原子形成的柯氏氣團(tuán)對(duì)位錯(cuò)起釘扎作用，增加了位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力；三是溶質(zhì)原子在層錯(cuò)區(qū)的偏聚阻礙擴(kuò)展位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng).在固溶體溶解度范圍內(nèi)，合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，那么強(qiáng)化作用越大；溶質(zhì)原子與溶劑原子的尺寸差越大，強(qiáng)化效果越顯著；形成間隙固溶體的溶質(zhì)元素的強(qiáng)化作用大于形成置換固溶體的元素；溶質(zhì)原子與溶劑原子的價(jià)電子數(shù)差越大，那么強(qiáng)化作用越大.固溶強(qiáng)化通常采用的方法是合金化，即加入合金元素。間隙固溶悻置換固溶體o—溶劑限予?一/質(zhì)K4于J時(shí)科基3、第二相強(qiáng)化第二相強(qiáng)化一般指各種化合物質(zhì)點(diǎn).通過各種手段使第二相質(zhì)點(diǎn)彌散分布，可以阻礙合金內(nèi)部的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng),從而提高屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度.目前工業(yè)上使用的合金大都是復(fù)相或多相合金，其顯微組織為在固溶體基體上分布著第二相〔過剩相〕.鋼中第二相的形態(tài)主要有三種，即網(wǎng)狀、片狀和粒狀.網(wǎng)狀特別是沿晶界析出的連續(xù)網(wǎng)狀Fe3C,降低的鋼機(jī)械性能，塑性、韌性急劇下降，強(qiáng)度也隨之下降.第二相為片狀分布時(shí)，片層間距越小，強(qiáng)度越高,塑性、韌性也越好.第二相為粒狀分布時(shí)，顆粒越細(xì)小，分布越均勻，合金的強(qiáng)度越高，第二相的數(shù)量越多，對(duì)塑性的危害越大；沿晶界析出時(shí)，不管什么形態(tài)都降低晶界強(qiáng)度，使鋼的機(jī)械性能下降?第二相無論是片狀還是粒狀都阻止位錯(cuò)的移第二相強(qiáng)化的方法通常是參加合金元素，然后通過熱處理或塑性加工第二相的形態(tài)及分布.

位錯(cuò)線(a)(b)(c)(4)C〕位錯(cuò)線通過前Mb〕位錯(cuò)線彎曲；“〕形成位錯(cuò)環(huán)Md)位錯(cuò)線通過七詬福細(xì)晶強(qiáng)化：隨晶粒尺寸的減小,材料的強(qiáng)度硬度升高，塑性、韌性得到改善的現(xiàn)象稱為細(xì)晶強(qiáng)化.細(xì)化晶?？梢酝瑫r(shí)提升強(qiáng)度,改善鋼的韌塑性，是一種較好的強(qiáng)化材料的方法.合金的晶粒越細(xì)小，內(nèi)部晶粒和晶界的數(shù)目就越多.細(xì)晶強(qiáng)化利用晶界上原子排列的不規(guī)那么性、原子能量高的這一特點(diǎn)，對(duì)材料進(jìn)行強(qiáng)化.根據(jù)霍爾-配奇關(guān)系式，晶粒的平均直徑越小，材料的屈服強(qiáng)度越高.細(xì)化晶粒的方法主要有：結(jié)晶過程中增加過冷度，變質(zhì)處理，