鋼的強(qiáng)化和韌化

1、 鋼的強(qiáng)化和韌化鋼的強(qiáng)化和韌化鋼的強(qiáng)化機(jī)制鋼的強(qiáng)化機(jī)制制成無缺陷的完整晶體制成無缺陷的完整晶體 接近于理論強(qiáng)度接近于理論強(qiáng)度引入大量缺陷并阻止位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)引入大量缺陷并阻止位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)化方式：固溶強(qiáng)化、位錯(cuò)強(qiáng)化、晶界強(qiáng)化、強(qiáng)化方式：固溶強(qiáng)化、位錯(cuò)強(qiáng)化、晶界強(qiáng)化、 沉淀強(qiáng)化、亞晶強(qiáng)化、相變強(qiáng)化等沉淀強(qiáng)化、亞晶強(qiáng)化、相變強(qiáng)化等 1312.1 固溶強(qiáng)化固溶強(qiáng)化一定義一定義 溶質(zhì)原子溶入基體金屬使材料強(qiáng)度增加的現(xiàn)象溶質(zhì)原子溶入基體金屬使材料強(qiáng)度增加的現(xiàn)象分二類：分二類：置換式固溶強(qiáng)化置換式固溶強(qiáng)化 溶質(zhì)原子置換了溶劑結(jié)構(gòu)中的一些溶劑原子溶質(zhì)原子置換了溶劑結(jié)構(gòu)中的一些溶劑原子 W、Mn、Ni、Cu、Zn、Si

2、 間隙式固溶強(qiáng)化間隙式固溶強(qiáng)化 溶質(zhì)原子處于溶劑結(jié)構(gòu)中的間隙位置溶質(zhì)原子處于溶劑結(jié)構(gòu)中的間隙位置C、H、N、B、O11二特點(diǎn)二特點(diǎn)溶質(zhì)原子的濃度越高，強(qiáng)化效果越大溶質(zhì)原子的濃度越高，強(qiáng)化效果越大 無限固溶體無限固溶體 AgAu 溶質(zhì)濃度為溶質(zhì)濃度為50%左右，強(qiáng)化最大左右，強(qiáng)化最大 有限固溶體有限固溶體 溶質(zhì)濃度溶質(zhì)濃度，強(qiáng)化，強(qiáng)化溶質(zhì)與基體金屬的性質(zhì)差別越大，固溶度越有限，強(qiáng)化溶質(zhì)與基體金屬的性質(zhì)差別越大，固溶度越有限，強(qiáng)化置換型強(qiáng)化效果小，間隙型強(qiáng)化效果大置換型強(qiáng)化效果小，間隙型強(qiáng)化效果大溶質(zhì)原子對(duì)強(qiáng)度的影響可用公式表示溶質(zhì)原子對(duì)強(qiáng)度的影響可用公式表示間隙式：間隙式：ssKiCin Ci間

3、隙原子的固溶量（原子百分?jǐn)?shù)）間隙原子的固溶量（原子百分?jǐn)?shù)） n指數(shù)指數(shù) 0.332.0置換式：置換式：ss KsCsn Cs溶質(zhì)原子的固溶量（原子百分?jǐn)?shù)）溶質(zhì)原子的固溶量（原子百分?jǐn)?shù)） n指數(shù)指數(shù) 0.51.0間隙式固溶強(qiáng)化使強(qiáng)度間隙式固溶強(qiáng)化使強(qiáng)度，但塑性，但塑性、韌性、韌性置換式固溶強(qiáng)化強(qiáng)化效果小，但對(duì)塑性、韌性影響不大置換式固溶強(qiáng)化強(qiáng)化效果小，但對(duì)塑性、韌性影響不大三固溶強(qiáng)化機(jī)制三固溶強(qiáng)化機(jī)制晶格畸變理論晶格畸變理論 Mott-Nabarro理論理論 1 溶質(zhì)原子造成了晶格畸變，其應(yīng)力場將與位錯(cuò)應(yīng)力場發(fā)生溶質(zhì)原子造成了晶格畸變，其應(yīng)力場將與位錯(cuò)應(yīng)力場發(fā)生彈性交互作用，阻礙位錯(cuò)移動(dòng)彈性交互

4、作用，阻礙位錯(cuò)移動(dòng) s2GC d/D C溶質(zhì)原子濃度溶質(zhì)原子濃度 G切變模量切變模量 dd溶劑溶劑d溶質(zhì)溶質(zhì) 從式中看出：從式中看出： C、d s 氣團(tuán)效應(yīng)氣團(tuán)效應(yīng) 溶質(zhì)原子聚集在位錯(cuò)線附近，形成氣團(tuán)，對(duì)位錯(cuò)起釘扎作用。溶質(zhì)原子聚集在位錯(cuò)線附近，形成氣團(tuán)，對(duì)位錯(cuò)起釘扎作用。 刃型位錯(cuò)刃型位錯(cuò) Cottrell氣團(tuán)氣團(tuán) 2 螺型位錯(cuò)螺型位錯(cuò) Snock氣團(tuán)氣團(tuán) 3 置換固溶體中的晶格畸變置換固溶體中的晶格畸變 11電交互作用電交互作用 位錯(cuò)附近存在畸變區(qū)，電子云分布不均勻位錯(cuò)附近存在畸變區(qū)，電子云分布不均勻 受張區(qū)：電子云密度高受張區(qū)：電子云密度高 受壓區(qū)：電子云密度低受壓區(qū)：電子云密度低 形成

5、了局部的電偶極形成了局部的電偶極 如果溶質(zhì)原子的價(jià)電子比溶劑高，則溶質(zhì)原子的額外自由電如果溶質(zhì)原子的價(jià)電子比溶劑高，則溶質(zhì)原子的額外自由電子就要離開，留下具有多余正電荷的溶質(zhì)離子，于是在溶質(zhì)離子就要離開，留下具有多余正電荷的溶質(zhì)離子，于是在溶質(zhì)離子與位錯(cuò)之間就產(chǎn)生了短程的靜電交互作用。使位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)困子與位錯(cuò)之間就產(chǎn)生了短程的靜電交互作用。使位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)困難，基體強(qiáng)度難，基體強(qiáng)度。 溶質(zhì)與基體的價(jià)電子相差越大，固溶強(qiáng)化作用越大。溶質(zhì)與基體的價(jià)電子相差越大，固溶強(qiáng)化作用越大。 計(jì)算表明：電交互作用很小，比彈性交互作用小幾倍。計(jì)算表明：電交互作用很小，比彈性交互作用小幾倍?；瘜W(xué)交互作用化學(xué)交互作用 與晶體

6、中的擴(kuò)展位錯(cuò)有關(guān)與晶體中的擴(kuò)展位錯(cuò)有關(guān) 6 溶質(zhì)原子在層錯(cuò)區(qū)中溶解多些，形成局部的偏聚，阻礙溶質(zhì)原子在層錯(cuò)區(qū)中溶解多些，形成局部的偏聚，阻礙位錯(cuò)的移動(dòng)。位錯(cuò)的移動(dòng)。 溶質(zhì)原子的溶入，使層錯(cuò)能溶質(zhì)原子的溶入，使層錯(cuò)能，擴(kuò)展位錯(cuò)的寬度，擴(kuò)展位錯(cuò)的寬度，不，不易束集，不易產(chǎn)生交滑移，基體強(qiáng)度易束集，不易產(chǎn)生交滑移，基體強(qiáng)度。 高溫合金，常用鎢元素強(qiáng)化金屬，就是因?yàn)殒u的熔點(diǎn)高，高溫合金，常用鎢元素強(qiáng)化金屬，就是因?yàn)殒u的熔點(diǎn)高，大量分布在擴(kuò)展位錯(cuò)中，起強(qiáng)化作用。大量分布在擴(kuò)展位錯(cuò)中，起強(qiáng)化作用。幾何相互作用（結(jié)構(gòu)相互作用）幾何相互作用（結(jié)構(gòu)相互作用） 和位錯(cuò)在有序合金中的運(yùn)動(dòng)有關(guān)和位錯(cuò)在有序合金中的運(yùn)動(dòng)

7、有關(guān) 7662.2 位錯(cuò)強(qiáng)化（形變強(qiáng)化）位錯(cuò)強(qiáng)化（形變強(qiáng)化）一定義一定義 在塑性變形中，隨變形程度在塑性變形中，隨變形程度，基體強(qiáng)度，基體強(qiáng)度的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。 機(jī)理：機(jī)理：，位錯(cuò)密度，位錯(cuò)密度，位錯(cuò)的移動(dòng)阻力，位錯(cuò)的移動(dòng)阻力，強(qiáng)化，強(qiáng)化 dKGb1/2 G切變模量切變模量 K常數(shù)常數(shù) b柏氏矢量柏氏矢量 從圖可見細(xì)晶強(qiáng)化效果更大從圖可見細(xì)晶強(qiáng)化效果更大實(shí)例實(shí)例：冷拔線材、預(yù)應(yīng)力鋼筋、深：冷拔線材、預(yù)應(yīng)力鋼筋、深沖薄板異形件等等，通過冷加工使沖薄板異形件等等，通過冷加工使強(qiáng)度強(qiáng)度。二位錯(cuò)強(qiáng)化與塑性、韌性的關(guān)系二位錯(cuò)強(qiáng)化與塑性、韌性的關(guān)系雙重作用雙重作用一方面：使塑性一方面：使塑性，韌性，韌性，

8、位錯(cuò)合并、塞積，促使裂紋產(chǎn)生位錯(cuò)合并、塞積，促使裂紋產(chǎn)生另一面：使塑性另一面：使塑性，韌性，韌性， 在裂紋尖端區(qū)位錯(cuò)移動(dòng)可緩解尖在裂紋尖端區(qū)位錯(cuò)移動(dòng)可緩解尖 端的應(yīng)力集中端的應(yīng)力集中裂紋形核機(jī)構(gòu)：裂紋形核機(jī)構(gòu)：位錯(cuò)塞積位錯(cuò)塞積位錯(cuò)反應(yīng)位錯(cuò)反應(yīng)位錯(cuò)消毀位錯(cuò)消毀位錯(cuò)墻側(cè)移位錯(cuò)墻側(cè)移y：屈服強(qiáng)度：屈服強(qiáng)度 y 材料開始塑性變形材料開始塑性變形n：裂紋形核應(yīng)力：裂紋形核應(yīng)力c：裂紋擴(kuò)展應(yīng)力：裂紋擴(kuò)展應(yīng)力n 和和y 之間的差值反映了裂紋形核的難易程度之間的差值反映了裂紋形核的難易程度n y ， c很低（很低（ n c ），裂紋一旦形核，立即導(dǎo)），裂紋一旦形核，立即導(dǎo) 致斷裂致斷裂 脆性斷裂脆性斷裂 c很

9、高（很高（ n c ），）， 裂紋擴(kuò)展很慢，韌性斷裂裂紋擴(kuò)展很慢，韌性斷裂n y ， 斷裂前有一定的塑性斷裂前有一定的塑性 韌性斷裂韌性斷裂 c n y ， 韌性斷裂韌性斷裂 c 的大小與的大小與可動(dòng)位錯(cuò)可動(dòng)位錯(cuò)有關(guān)有關(guān) 塑性區(qū)中塑性區(qū)中，可動(dòng)位錯(cuò)，可動(dòng)位錯(cuò)， c ，韌性，韌性，裂紋不易，裂紋不易擴(kuò)展，裂紋尖端塑性區(qū)中的應(yīng)力集中可由位錯(cuò)移動(dòng)而緩和。擴(kuò)展，裂紋尖端塑性區(qū)中的應(yīng)力集中可由位錯(cuò)移動(dòng)而緩和。 材料的塑性和韌性是由材料的塑性和韌性是由y、n、c的相對(duì)大小決定，認(rèn)的相對(duì)大小決定，認(rèn)為隨材料的為隨材料的y ，和和K總是趨于降低的說法是不全面的。總是趨于降低的說法是不全面的。2.3 晶界強(qiáng)化（

10、細(xì)晶強(qiáng)化）晶界強(qiáng)化（細(xì)晶強(qiáng)化）一概念一概念 隨晶粒細(xì)化，基體強(qiáng)度隨晶粒細(xì)化，基體強(qiáng)度的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。 本質(zhì)：晶界對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻礙作用。本質(zhì)：晶界對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻礙作用。 晶界處：原子排列不規(guī)則，雜質(zhì)多，存在大量晶格缺陷。晶界處：原子排列不規(guī)則，雜質(zhì)多，存在大量晶格缺陷。金屬的強(qiáng)度與晶粒大小有關(guān)金屬的強(qiáng)度與晶粒大小有關(guān)HallPetch公式：公式： yiKd-1/2y 屈服應(yīng)力屈服應(yīng)力i 內(nèi)摩擦應(yīng)力內(nèi)摩擦應(yīng)力 K常數(shù)常數(shù) d晶粒直徑晶粒直徑d，晶界，晶界，y位錯(cuò)塞積模型來解釋位錯(cuò)塞積模型來解釋在外力在外力a作用下，晶粒的位錯(cuò)源開動(dòng)作用下，晶粒的位錯(cuò)源開動(dòng)晶界受阻晶界受阻位錯(cuò)塞積位錯(cuò)塞積應(yīng)力集中應(yīng)力

11、集中達(dá)到達(dá)到c鄰近晶粒開動(dòng)鄰近晶粒開動(dòng) a外加的分切應(yīng)力外加的分切應(yīng)力 c鄰近晶粒位錯(cuò)源開動(dòng)所需的應(yīng)力鄰近晶粒位錯(cuò)源開動(dòng)所需的應(yīng)力應(yīng)力集中與位錯(cuò)塞積數(shù)目成正比，塞積群大應(yīng)力集中與位錯(cuò)塞積數(shù)目成正比，塞積群大應(yīng)力集中大應(yīng)力集中大粗晶粒粗晶粒，d大，塞積距離長，應(yīng)力集中大，塞積距離長，應(yīng)力集中，所需外力，所需外力，就，就 可達(dá)到可達(dá)到c細(xì)晶粒細(xì)晶粒，d小，塞積距離短，應(yīng)力集中小，塞積距離短，應(yīng)力集中，所需外力，所需外力， 才可達(dá)到才可達(dá)到c ，使鄰晶粒開動(dòng)，使鄰晶粒開動(dòng) 細(xì)晶材料的強(qiáng)度大細(xì)晶材料的強(qiáng)度大另一方面另一方面粗晶粒：變形不均勻，應(yīng)力集中大，裂紋易形核，塑性差粗晶粒：變形不均勻，應(yīng)力集中大

12、，裂紋易形核，塑性差 1細(xì)晶粒：變形較均勻，外加應(yīng)力大，大量的晶粒同時(shí)實(shí)現(xiàn)塑細(xì)晶粒：變形較均勻，外加應(yīng)力大，大量的晶粒同時(shí)實(shí)現(xiàn)塑 性變形，變形的協(xié)調(diào)性好，塑性好性變形，變形的協(xié)調(diào)性好，塑性好所以，所以，晶界強(qiáng)化能同時(shí)提高材料的強(qiáng)度和韌性。晶界強(qiáng)化能同時(shí)提高材料的強(qiáng)度和韌性。 21一般來說，晶界強(qiáng)化在開始發(fā)生微量塑性變形時(shí)效能明顯，一般來說，晶界強(qiáng)化在開始發(fā)生微量塑性變形時(shí)效能明顯，大變形后，其強(qiáng)化效果下降。這時(shí)，晶界遭受破壞，點(diǎn)陣缺大變形后，其強(qiáng)化效果下降。這時(shí)，晶界遭受破壞，點(diǎn)陣缺陷增加，其它強(qiáng)化機(jī)制也開始起作用。陷增加，其它強(qiáng)化機(jī)制也開始起作用。二關(guān)于二關(guān)于HallPetch公式的討論公式

13、的討論 yiKd-1/2 不適用于過于細(xì)小的晶粒，塞積位錯(cuò)數(shù)目不適用于過于細(xì)小的晶粒，塞積位錯(cuò)數(shù)目50個(gè)個(gè) iespd 由實(shí)驗(yàn)測定由實(shí)驗(yàn)測定 晶格強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化、析出強(qiáng)化、位錯(cuò)強(qiáng)化晶格強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化、析出強(qiáng)化、位錯(cuò)強(qiáng)化對(duì)鐵素體珠光體鋼，對(duì)鐵素體珠光體鋼，HallPetch公式可用下式表示：公式可用下式表示：yfifppfKyd-1/2i 、 p完全為鐵素體、完全為珠光體時(shí)的內(nèi)摩擦應(yīng)力完全為鐵素體、完全為珠光體時(shí)的內(nèi)摩擦應(yīng)力f 、 fp鐵素體、珠光體的體積百分?jǐn)?shù)（鐵素體、珠光體的體積百分?jǐn)?shù)（ f fp ）d鐵素體晶粒直徑鐵素體晶粒直徑由上式可見：由上式可見：d， y 細(xì)化鐵素體就顯得非常重要細(xì)化

14、鐵素體就顯得非常重要由于由于fKy隨隨C%而而，從而降低了細(xì)化鐵素體的強(qiáng)化作用，從而降低了細(xì)化鐵素體的強(qiáng)化作用，所以，與細(xì)化晶粒有關(guān)的提高鋼強(qiáng)度的方法中，鋼中所以，與細(xì)化晶粒有關(guān)的提高鋼強(qiáng)度的方法中，鋼中C含量愈含量愈低，其強(qiáng)化效果愈大。低，其強(qiáng)化效果愈大。 細(xì)化鐵素體措施細(xì)化鐵素體措施細(xì)化奧氏體晶粒細(xì)化奧氏體晶粒 細(xì)小的細(xì)小的細(xì)小的細(xì)小的在在未再結(jié)晶區(qū)軋制未再結(jié)晶區(qū)軋制 變形量要足夠大，才能得到變形量要足夠大，才能得到 細(xì)小均勻的鐵素體細(xì)小均勻的鐵素體加速軋后冷卻加速軋后冷卻 冷速冷速，鐵素體細(xì)化，鐵素體細(xì)化合金元素的作用合金元素的作用 Nb、V、Ti能使鐵素體細(xì)化，能使鐵素體細(xì)化， 其中其

15、中Nb的效果最好的效果最好。三晶界強(qiáng)化和塑性、韌性的關(guān)系三晶界強(qiáng)化和塑性、韌性的關(guān)系 晶界阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)晶界阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)y 細(xì)晶粒使變形均勻細(xì)晶粒使變形均勻塑性塑性 晶界阻礙裂紋擴(kuò)展晶界阻礙裂紋擴(kuò)展韌性韌性裂紋擴(kuò)展的臨界應(yīng)力裂紋擴(kuò)展的臨界應(yīng)力 c 2Spd-1/2/Ky c d-1/2 d晶粒直徑晶粒直徑 d， c ，塑性、韌性，塑性、韌性c 、 y 、Tc和和d的關(guān)系，來分析晶粒大小對(duì)韌性的影響的關(guān)系，來分析晶粒大小對(duì)韌性的影響設(shè)設(shè) cT1 T1溫度下的裂紋擴(kuò)展臨界應(yīng)力溫度下的裂紋擴(kuò)展臨界應(yīng)力 cT2 T2溫度下的裂紋擴(kuò)展臨界應(yīng)力溫度下的裂紋擴(kuò)展臨界應(yīng)力 yT1 T1溫度下的屈服強(qiáng)度溫度下的屈

16、服強(qiáng)度 yT2 T2溫度下的屈服強(qiáng)度溫度下的屈服強(qiáng)度 T2T1畫出畫出cd-1/2、yd-1/2曲線曲線 T：假設(shè)：假設(shè) yn 點(diǎn)左邊點(diǎn)左邊 yT1 c T1，脆性斷裂，脆性斷裂 實(shí)際斷裂應(yīng)力實(shí)際斷裂應(yīng)力f yT1 A點(diǎn)右邊點(diǎn)右邊 yT1c T1 ，韌性斷裂，韌性斷裂 實(shí)際斷裂應(yīng)力實(shí)際斷裂應(yīng)力f c T1 A點(diǎn)是韌脆轉(zhuǎn)變的臨界點(diǎn)點(diǎn)是韌脆轉(zhuǎn)變的臨界點(diǎn) d1T1溫度的臨界晶粒直徑溫度的臨界晶粒直徑 d d1 脆性狀態(tài)脆性狀態(tài) dd1 韌性狀態(tài)韌性狀態(tài) T2：B點(diǎn)是韌脆轉(zhuǎn)變的臨界點(diǎn)點(diǎn)是韌脆轉(zhuǎn)變的臨界點(diǎn) d2T2溫度的臨界晶粒直徑溫度的臨界晶粒直徑T2T1，d2d1 說明溫度降低說明溫度降低時(shí)需要更細(xì)

17、的晶粒才能維持足夠時(shí)需要更細(xì)的晶粒才能維持足夠的韌性的韌性 結(jié)論：結(jié)論： 晶粒愈細(xì)，韌性愈高晶粒愈細(xì)，韌性愈高 （d，c與與y差距變大）差距變大）晶粒愈細(xì)，脆性轉(zhuǎn)變溫度愈低晶粒愈細(xì)，脆性轉(zhuǎn)變溫度愈低2.4 沉淀強(qiáng)化（析出強(qiáng)化）沉淀強(qiáng)化（析出強(qiáng)化）一概念一概念 第二相微粒從過飽和固溶體中沉淀析出使材料強(qiáng)度第二相微粒從過飽和固溶體中沉淀析出使材料強(qiáng)度的現(xiàn)象的現(xiàn)象 根據(jù)位錯(cuò)理論，析出強(qiáng)化是由滑動(dòng)位錯(cuò)與第二相質(zhì)點(diǎn)的交根據(jù)位錯(cuò)理論，析出強(qiáng)化是由滑動(dòng)位錯(cuò)與第二相質(zhì)點(diǎn)的交互作用引起的，按交互作用不同，強(qiáng)化途徑可分二種?；プ饔靡鸬?，按交互作用不同，強(qiáng)化途徑可分二種。繞過機(jī)理（繞過機(jī)理（Orowan機(jī)理）機(jī)理

18、）切過機(jī)理切過機(jī)理繞過機(jī)理（繞過機(jī)理（Orowan機(jī)理）機(jī)理） 第二相質(zhì)點(diǎn)與基體非共格，質(zhì)點(diǎn)較硬，位錯(cuò)繞過質(zhì)點(diǎn)留第二相質(zhì)點(diǎn)與基體非共格，質(zhì)點(diǎn)較硬，位錯(cuò)繞過質(zhì)點(diǎn)留下一個(gè)位錯(cuò)環(huán)，位錯(cuò)環(huán)阻礙位錯(cuò)的移動(dòng)，新的位錯(cuò)線通過有環(huán)下一個(gè)位錯(cuò)環(huán)，位錯(cuò)環(huán)阻礙位錯(cuò)的移動(dòng)，新的位錯(cuò)線通過有環(huán)的質(zhì)點(diǎn)時(shí)，阻力增加，位錯(cuò)環(huán)越多，阻力越大。的質(zhì)點(diǎn)時(shí)，阻力增加，位錯(cuò)環(huán)越多，阻力越大。 pKGb/ ：第二相質(zhì)點(diǎn)間距：第二相質(zhì)點(diǎn)間距 質(zhì)點(diǎn)增多，質(zhì)點(diǎn)增多， ，強(qiáng)化，強(qiáng)化切過機(jī)理切過機(jī)理 質(zhì)點(diǎn)較細(xì)小，與基體保持共格關(guān)系質(zhì)點(diǎn)較細(xì)小，與基體保持共格關(guān)系 pKf1/31/2d1/2 f： 第二相質(zhì)點(diǎn)體積分?jǐn)?shù)第二相質(zhì)點(diǎn)體積分?jǐn)?shù) d： 第二相質(zhì)

19、點(diǎn)直徑第二相質(zhì)點(diǎn)直徑 f， d ， p 6共格界面：界面上的原子同時(shí)位于兩相晶格的結(jié)點(diǎn)上。兩相共格界面：界面上的原子同時(shí)位于兩相晶格的結(jié)點(diǎn)上。兩相 晶格彼此銜接，界面上的原子為兩者共有。晶格彼此銜接，界面上的原子為兩者共有。半共格界面：界面上兩相原子部分保持匹配。半共格界面：界面上兩相原子部分保持匹配。非共格界面：與大角度晶界相似，由原子不規(guī)則排列的很薄非共格界面：與大角度晶界相似，由原子不規(guī)則排列的很薄 的過渡層構(gòu)成。的過渡層構(gòu)成。常見的是半共格與非共格兩種界面。常見的是半共格與非共格兩種界面。錯(cuò)配度錯(cuò)配度 相鄰兩相在界面處原子間距的相對(duì)差值相鄰兩相在界面處原子間距的相對(duì)差值 a/a 越大，

20、彈性應(yīng)變能越大越大，彈性應(yīng)變能越大 0.05 共格共格 0.25 非共格非共格 0.050.25 半共格半共格 6二碳化物的強(qiáng)韌化作用二碳化物的強(qiáng)韌化作用 控制軋制中，常加入控制軋制中，常加入Nb、V、Ti元素，它們是易形成碳化元素，它們是易形成碳化物的元素。對(duì)材料起著析出硬化和細(xì)化晶粒的作用。與物的元素。對(duì)材料起著析出硬化和細(xì)化晶粒的作用。與碳化物碳化物的大小、形態(tài)、析出位置、析出時(shí)間的大小、形態(tài)、析出位置、析出時(shí)間等有關(guān)。等有關(guān)。NbC的析出行為：的析出行為：相變前，在相變前，在中析出粗大的中析出粗大的Nb(CN)，對(duì)強(qiáng)化作用很小，對(duì)強(qiáng)化作用很小 相變時(shí)，相變時(shí)， Nb(CN)沿沿 晶界呈

21、點(diǎn)列狀析出晶界呈點(diǎn)列狀析出相變后，相變后， Nb(CN)在在中微細(xì)析出，強(qiáng)化效果顯著中微細(xì)析出，強(qiáng)化效果顯著圖圖418示出示出Nb、V、Ti材料的強(qiáng)化情況材料的強(qiáng)化情況 Gy細(xì)晶強(qiáng)化細(xì)晶強(qiáng)化 0 析出強(qiáng)化析出強(qiáng)化Nb鋼：細(xì)晶強(qiáng)化大，析出強(qiáng)化也大鋼：細(xì)晶強(qiáng)化大，析出強(qiáng)化也大V 鋼：析出強(qiáng)化大，細(xì)晶強(qiáng)化小鋼：析出強(qiáng)化大，細(xì)晶強(qiáng)化小Ti 鋼：兩種強(qiáng)化均有限鋼：兩種強(qiáng)化均有限總強(qiáng)度中，細(xì)晶強(qiáng)化越大，材料的韌性越好，總強(qiáng)度中，細(xì)晶強(qiáng)化越大，材料的韌性越好，Tc可見，可見，Nb發(fā)揮了細(xì)化晶粒的作用，最有利于強(qiáng)韌性的提高發(fā)揮了細(xì)化晶粒的作用，最有利于強(qiáng)韌性的提高2.5 亞晶強(qiáng)化亞晶強(qiáng)化 實(shí)質(zhì)：實(shí)質(zhì)： 位錯(cuò)密

22、度增高位錯(cuò)密度增高 亞晶因動(dòng)態(tài)、靜態(tài)回復(fù)形成，亞晶本身是位錯(cuò)墻。亞晶因動(dòng)態(tài)、靜態(tài)回復(fù)形成，亞晶本身是位錯(cuò)墻。2.6 相變強(qiáng)化相變強(qiáng)化 實(shí)質(zhì)：馬氏體強(qiáng)化實(shí)質(zhì)：馬氏體強(qiáng)化 馬氏體是碳在馬氏體是碳在-Fe中的過飽和固溶體。中的過飽和固溶體。 碳原子固溶強(qiáng)化是馬氏體最基本的強(qiáng)化機(jī)制。碳原子固溶強(qiáng)化是馬氏體最基本的強(qiáng)化機(jī)制。綜上所述，在控制軋制中主要利用的強(qiáng)化手段是固溶強(qiáng)化、綜上所述，在控制軋制中主要利用的強(qiáng)化手段是固溶強(qiáng)化、沉淀強(qiáng)化、位錯(cuò)強(qiáng)化、晶界強(qiáng)化和亞晶強(qiáng)化。這些因素對(duì)鋼的沉淀強(qiáng)化、位錯(cuò)強(qiáng)化、晶界強(qiáng)化和亞晶強(qiáng)化。這些因素對(duì)鋼的強(qiáng)度影響可以用強(qiáng)度影響可以用 Hall-Petch 形式表示：形式表示：

23、y（ 0spd ）Kd-1/22.7 相間沉淀相間沉淀 低碳低合金鋼，軋后冷卻，在光學(xué)顯微鏡下組織為低碳低合金鋼，軋后冷卻，在光學(xué)顯微鏡下組織為FP 在電鏡下觀察，在電鏡下觀察，F(xiàn)中有許多細(xì)小的析出相，有規(guī)則成排分布中有許多細(xì)小的析出相，有規(guī)則成排分布 析出地點(diǎn)：析出地點(diǎn)：相界面相界面 叫叫“相間沉淀相間沉淀”一相間沉淀機(jī)理一相間沉淀機(jī)理TA3線，保溫，線，保溫， ，在在的晶界上形成的晶界上形成相界：相界： 側(cè)，由于側(cè)，由于的析出，的析出，C%，阻止，阻止F的繼續(xù)長的繼續(xù)長 大，在大，在相界上析出碳化物，使相界上析出碳化物，使 側(cè)的側(cè)的C%，F(xiàn) 轉(zhuǎn)變繼續(xù)進(jìn)行，轉(zhuǎn)變繼續(xù)進(jìn)行， 相界向相界向中推移

24、。中推移。F析出后，析出后， 側(cè)的側(cè)的C%又上升，則出現(xiàn)新的沉淀相排。又上升，則出現(xiàn)新的沉淀相排。特點(diǎn)：特點(diǎn)：轉(zhuǎn)變溫度低，碳含量低，相間沉淀的碳化物呈細(xì)小粒狀分布轉(zhuǎn)變溫度低，碳含量低，相間沉淀的碳化物呈細(xì)小粒狀分布相間沉淀的碳化物與鐵素體有一定的晶體位向關(guān)系相間沉淀的碳化物與鐵素體有一定的晶體位向關(guān)系 V鋼：鋼：100vc100 vc 碳化物在碳化物在/界面上形核，在鐵素體中長大界面上形核，在鐵素體中長大碳化物分布形態(tài)隨觀察方向而變碳化物分布形態(tài)隨觀察方向而變二相間沉淀?xiàng)l件二相間沉淀?xiàng)l件 相間沉淀的轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)圖形具有相間沉淀的轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)圖形具有“C”形的特征，符合擴(kuò)散形的特征，符合擴(kuò)散型型 的成核長大規(guī)律。的成核長大規(guī)律。鼻子上方：隨鼻子上方：隨T，過冷度，過冷度，轉(zhuǎn)變驅(qū)動(dòng)力轉(zhuǎn)變驅(qū)動(dòng)力，所以時(shí)間縮短。，所以時(shí)間縮短。鼻子下方：隨鼻子下方：隨T，原子擴(kuò)散，原子擴(kuò)散減慢，轉(zhuǎn)變速度減慢，轉(zhuǎn)變速度，所以時(shí)間延，所以時(shí)間延長。長。三相間沉淀轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的形態(tài)和性能三相間沉