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金屬的四種強化機制

文章出處:未知 人氣:發表時間:2018-08-02 16:06
金屬的強化是指经過合金化、塑性變形、熱處理等手法進步金屬资料的強度。金屬的實際強度隻要理論強度的幾十分之一,乃至幾千分之一。为了進步金屬的強度,常用的強化辦法有形變強化、固溶強化、第二相強化、分出強化。


典型的金屬资料拉伸曲線

1、 形變強化

随變形程度的添加,资料的強度、硬度升高,塑性、耐性下降的現象叫形變強化或加工硬化。
随塑性變形的進行,位錯密度不斷添加,導致位錯運动時的相互效果增強,位錯運动阻力增大,變形抗力添加,然後進步金屬的強度。
變形程度添加,位錯密度不斷添加,根據公式Δσ=αbGρ1/2 ,強度與位錯密度(ρ)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。
一般選用冷變形(擠壓、滾壓、噴丸等)的辦法進行強化。形變強化是強化金屬的有用辦法,特别關于一些不能用熱處理強化的资料;還能夠使金屬均勻變形,進步零件或構件在運用過程中的安全性。
形變強化也給资料出産和運用帶来费事,變形使強度升高、塑性下降,需求進行再結晶退火,添加出産成本。
位錯塞積示意圖

2、 固溶強化

固溶強化的本質是将合金元素溶入基體相中構成固溶體,因为兩者原子半徑的差異及晶格改动構成内部晶格畸變,使金屬的強度、硬度升高,塑性、耐性下降。
固溶強化的機理一是溶質原子使固溶體的晶格發作畸變,對滑移面上運动的位錯有阻撓效果;二是位錯線上偏聚的溶質原子構成的柯氏氣團對位錯起釘紮效果,添加了位錯運动的阻力;三是溶質原子在層錯區的偏聚阻撓擴展位錯的運动。
在固溶體溶解度範圍内,合金元素的質量分數越大,則強化效果越大;溶質原子與溶劑原子的尺寸差越大,強化效果越顯著;構成空隙固溶體的溶質元素的強化效果大于構成置換固溶體的元素;溶質原子與溶劑原子的价電子數差越大,則強化效果越大。
固溶強化一般選用的辦法是合金化,即參加合金元素。

固溶體示意圖

3、第二相強化

第二相強化一般指各種化合物質點。经過各種手法使第二相質點彌散散布,能夠阻撓合金内部的位錯運动,然後進步屈服強度和抗拉強度。現在工业上運用的合金大都是複相或多相合金,其顯微安排为在固溶體基體上散布着第二相(過剩相)。
鋼中第二相的形狀主要有三種,即網狀、片狀和粒狀。網狀特别是沿晶界分出的連續網狀Fe3C,下降的鋼機械性能,塑性、耐性急劇下降,強度也随之下降。
第二相为片狀散布時,片層距離越小,強度越高,塑性、耐性也越好。第二相为粒狀散布時,顆粒越細微,散布越均勻,合金的強度越高,第二相的數量越多,對塑性的損害越大;
沿晶界分出時,不論什麼形狀都下降晶界強度,使鋼的機械性能下降。第二相無論是片狀仍是粒狀都阻撓位錯的移动。
第二相強化的辦法一般是參加合金元素,然後经過熱處理或塑性加工第二相的形狀及散布。