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金属材料的四种强化方式.docx内容摘要: 一、形变强化（或应变强化，加工硬化）01 定义材料屈服以后，随变形程度的增加，材料的强度、硬度升高，塑性、韧性下降的现象叫形变强化或加工硬化。02 机理随着塑性变形的进行，位错密度不断增加，因此位错在运动时的相互交割加剧，结果即产生固定的割阶、位错缠结等障碍，使位错运动的阻力增大，引起变形抗力增加，给继续塑性变形造成困难，从而提高金属的强度规律：变形程度增加，材料的强度、硬度升高，塑性、韧性下降，位错密度不断增加，根据公式，可 知 强 度 与 位 错 密 度 ρ 的 二 分 之 一 次 方 成 正 比 ，位 错 的 伯氏矢量 b 越大，强化效果越显著。03 方法冷变形，比如冷压、滚压、喷丸等。04 例子冷拔钢丝可使其强度成倍增加。05 形变强化的实际意义(利与弊)（ 1） 利 ：① 形变强化是强化金属的有效方法，对一些不能用热处理强化的材料，可以用形变强化的方法提高材料的强度，可使强度成倍的增加。②是某些工件或半成品加工成形的重要因素，使金属均匀变形，使工件或半成品的成形成为可能，如冷拔钢丝、零件的冲压成形。③形变强化还可提高零件或构件在使用过程中的安全性，零件的某些部位出现应力集中或过载现象时，使该处产生塑性变形，因加工硬化使过载部位的变形停止从而提高了安全性。（ 2） 弊 ：①形变强化也给材料生产和使用带来麻烦，变形使强度升高、塑性降低，始继续变形带来困难，需要消耗更多的功率。②为 了 能 让 材 料 继 续 变 形 ，中 间 需 要 进 行 再 结 晶 退 火 ，使材料可以继续变形而不至开裂，增加了生产成本。二、固溶强化01定义随溶质原子含量的增加，固溶体的强度、硬度升高，塑性、韧性下降的现象叫固溶强化。02机理( 1 ) 溶 质 原 子 的 溶 入 ，使 固 溶 体 的 晶 格 发 生 畸 变 ，对 滑 移面上运动的位错有阻碍作用。(2) 位 错 线 上 偏 聚 的 溶 质 原 子 形 成 的 柯 氏 气 团 对 位 错 起钉扎作用，增加了位错运动的阻力。( 3 ) 溶 质 原 子 在 层 错 区 的 偏 聚 阻 碍 扩 展 位 错 的 运 动 。所 有阻碍位错运动，增加位错移动阻力的因素都可使强度提高。03规律①在固溶体溶解度范围内，合金元素的质量分数越大，则强化作用越大②溶质原子与溶剂原子的尺寸相差越大，强化效果越显著。③形成间隙固溶体的溶质元素的强化作用大于形成置换固溶体的元素④溶质原子与溶剂原子的价电子数相差越大，强化作用越大。04方法合金化，即加入合金元素。05例子铜镍合金的强度大于铜和镍纯金属的强度。三、细晶强化01 定义随晶粒尺寸的减小，材料的强度、硬度升高，塑性、韧性也得到改善的现象称为细晶强化。02 机制其原理在于晶界对位错滑移的阻滞效应。对于多晶体来说，位错运动必须克服晶界的阻力，这是由于晶界两侧位错的取向不同，所以在某一个晶粒中，滑移的位错不能直接穿越晶界进入相邻的晶粒，只有在晶界处塞积了大量的位错后引起应力集中，才能激发相邻晶粒中已有位错的运动产生滑移。所以晶粒越细，材料的强度就越高。03 规律晶 粒 越 细 ， 晶 界 面 积 越 大 ， 根 据 霍 尔 -佩 奇 公 式，晶粒的平均直径 d 越小，材料的屈服强度σs 越高04 细化晶粒的方法①结晶过程中可以通过增加过冷度，变质处理，振动及搅拌增加形核率来细化晶粒；②对于冷变形的金属可以通过控制变形度、退火温度来细化晶粒；③可以通过正火、退火的热处理方法细化晶粒；④可以在钢中加入合金元素，形成新相从而抑制晶粒长大。四、第二相强化01 定义在金属基体中还存在另外一个或几个其他的相，这些相的存在使金属的强度得到提高。因获得第二相的工艺不同，第二相强化分为：①沉淀强化：通过相变热处理获得第二相②弥散强化：通过粉末烧结或内氧化获得第二相。02 机制位 错 在 运 动 过 程 中 遇 到 第 二 相 ，需 要 绕 过 或 切 过 第 二 相 ，从而第二相阻碍了位错的运动，使得材料的强度提高。03 例子钢中渗碳体的存在使钢的强度得到提高。
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发表于 2023-4-6 18:30:04
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