金屬的四種強化機制

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

變形程度增加，位錯密度不斷增加，根據(jù)公式Ao二abGp1/2,強度與位錯密度〔P〕的二分之一次方成正比，位錯的柏氏矢量〔b〕越大強化效果越顯著.通常采用冷變形〔擠壓、滾壓、噴丸等〕的方法進行強化.形變強化是強化金屬的有效方法,尤其對于一些不能用熱處理強化的材料；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.形變強化也給材料生產(chǎn)和使用帶來麻煩,變形使強度升高、塑性降低,需要進行再結(jié)晶退火，增加生產(chǎn)本錢.固溶強化的實質(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造成內(nèi)部晶格畸變，使金屬的強度、硬度升高，塑性、韌性下降.固溶強化的機理一是溶質(zhì)原子使固溶體的晶格發(fā)生畸變，對滑移面上運動的位錯有阻礙作用；二是位錯線上偏聚的溶質(zhì)原子形成的柯氏氣團對位錯起釘扎作用，增加了位錯運動的阻力；三是溶質(zhì)原子在層錯區(qū)的偏聚阻礙擴展位錯的運動.在固溶體溶解度范圍內(nèi)，合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，那么強化作用越大；溶質(zhì)原子與溶劑原子的尺寸差越大，強化效果越顯著；形成間隙固溶體的溶質(zhì)元素的強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電子數(shù)差越大，那么強化作用越大.固溶強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時科基3、第二相強化第二相強化一般指各種化合物質(zhì)點.通過各種手段使第二相質(zhì)點彌散分布，可以阻礙合金內(nèi)部的位錯運動,從而提高屈服強度和抗拉強度.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,降低的鋼機械性能，塑性、韌性急劇下降，強度也隨之下降.第二相為片狀分布時，片層間距越小，強度越高,塑性、韌性也越好.第二相為粒狀分布時，顆粒越細(xì)小，分布越均勻，合金的強度越高，第二相的數(shù)量越多，對塑性的危害越大；沿晶界析出時，不管什么形態(tài)都降低晶界強度，使鋼的機械性能下降?第二相無論是片狀還是粒狀都阻止位錯的移第二相強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.

位錯線(a)(b)(c)(4)C〕位錯線通過前Mb〕位錯線彎曲；“〕形成位錯環(huán)Md)位錯線通過七詬福細(xì)晶強化：隨晶粒尺寸的減小,材料的強度硬度升高，塑性、韌性得到改善的現(xiàn)象稱為細(xì)晶強化.細(xì)化晶?？梢酝瑫r提升強度,改善鋼的韌塑性，是一種較好的強化材料的方法.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，對材料進行強化.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，