KEY 4-5 金属材料的强化方式.pdf

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1、KEY 4-5 金属材料的强化方式金属材料的强化方式 塑性好的金属在成形与制造过程中，较容易被加工成预定形状 与尺寸的零件。但在工程应用中，绝大多数零件都是不允许产 生塑性变形的，因为变形会使它们丧失原有的功效。 如精密机床的丝杠，在工作中若产生微量的塑性变形，其精度就 会明显下降。 提高塑性变形的过程称为材料的强化。由于金属的塑性变形主 要是由位错的滑移运动造成的，因此金属的强化手段就在于设 法增大位错运动的阻力。金属材料常用的四种强化手段为晶粒 细化、固溶强化、弥散强化、加工硬化。 可见提高材料的变形抗力，以使零件在使用过程中不因塑性变形 或过量塑性变形而丧失工作能力是必要的。 提高塑性变

2、形的过程称为材料的强化。由于金属的塑性变形主 要是由位错的滑移运动造成的，因此金属的强化手段就在于设 法增大位错运动的阻力。金属材料常用的四种强化手段为晶粒 细化、固溶强化、弥散强化、加工硬化。 可见提高材料的变形抗力，以使零件在使用过程中不因塑性变形 或过量塑性变形而丧失工作能力是必要的。 一、细晶强化 通过细化晶粒来同时提高金属的强度、硬度、塑性和韧性的方法叫 做细晶强化 细晶强化的机理 1）晶粒越细,晶界越多,位错障碍越多;需要协调的具有不同位向 的晶粒越多,使金属塑性变形的抗力越高，则强度越高 2）晶粒越细，塑性和韧性也越好，这是 因为晶粒越细，单位体积内晶粒的数目 越多，则同样的变形

3、量由更多晶粒分散 承担,不易造成局部的应力集中,使在断 裂前发生较大的塑性变形,强度和塑性同 时增加,金属在断裂前消耗的功也越大, 因而其韧性也较好。 细晶强化是唯一的使材料强度和塑性同时提高的强化方法 对铸态使用的合金，可控制铸造工艺来细化晶粒； 对热轧或冷变形后退火态使用的合金，可调整形变和再结晶温度 来细化晶粒； 对热处理强化态使用的合金可控制奥氏体化温度，利用相变重结 晶来细化晶粒。 有缘学习更多+ 谓y g d 3 0 7 6 考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺） 二、固溶强化 固溶体中随溶质含量的增加，固溶体的强度和硬度提高，而塑 性、韧性有所下降，这种现象称为固溶强化。 固溶强化

4、是通过合金化对材料进行的最基本的强化方法，是提高 金属材料性能的一个重要途径，如在碳钢中加入能溶入铁素体的 Mn、Si等合金元素，即可使其机械性能明显提高。 固溶强化的主要原因 1）是溶质原子与位错相互作用的结果，溶质原子的存在使晶格发 生畸变，对在滑移面上运动的位错有阻碍作用。 2）在位错线上偏聚的溶质原子对位错的钉扎作用，使运动位错 受阻，因而提高了固溶体的变形抗力 有缘学习更多+ 谓y g d 3 0 7 6 考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺） 三、弥散强化 当合金的组织由多相混合物组成时，合金的塑性变形除与合金 基体的性质有关外，还与第二相的性质、形态、大小、数量和 分布有关。第二相

5、可以是纯金属，也可以是固溶体或化合物， 工业合金中的第二相多数是化合物 弥散强化：当第二相呈颗粒状弥散分布，颗粒越细，分布越均匀 合金的强度、硬度越高，这种强化方法称为弥散强化或沉淀强化 当第二相在晶界上呈网状分布时，对强度和塑性都不利。 当第二相在晶内呈片状和层状分布时，可提高强度和硬度， 但会降低塑性和韧性。 研究表明，当运动的位错在滑移面上遇到第二相时必须提高外 加应力，才能克服它的阻挡，使滑移继续进行，并且只有当第 二相粒子的尺寸小于0.1m时，这种阻挡作用才是最好的。 四、加工硬化 随着塑性变形的增加，金属的强度、硬度升高，塑性、韧性下 降，这种现象称为加工硬化（也称为冷变形强化）

6、位错密度及其它晶体缺陷的增加是导致加工硬化的原因。 随着变形量的增加，位错密度急剧增高， 金属晶体中原子间失去了正常的相邻关 系，晶格发生畸变，形成许多亚晶界位 错畸变区，这使得位错与位错间的相互 缠结及大量位错在亚晶界上的塞积加重， 以致位错的运动越来越困难，金属继续 塑性变形的抗力增大，塑性下降，强度、 硬度增加。 有缘学习更多+ 谓y g d 3 0 7 6 考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺） 采用冷加工变形对于提高金属板材与线材的强度有着很大的实 用价值。例如经冷拔琴弦，可具有很高的强度。 特别是对于那些在热处理过程中不发生相变的金属，加工硬 化更是极为重要的强化手段。 铜铜 铝铝