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金属材料的四种强化方式：形变强化、固溶强化、细晶强化、第二相强化

发布时间：2022-11-17点击：7742

一、形变强化（或应变强化，，，，，，，，加工硬化）

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。。。。。

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，，，，，，，，根据公式图片，，，，，，，，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。。。。。

方法：冷变形，，，，，，，，比如冷压、滚压、喷丸等。。。。。例子：冷拔钢丝可使其强度成倍增加。。。。。

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

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。。。。。

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。。。。。

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。。。。。

方法：合金化，，，，，，，，即加入合金元素。。。。。

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

随晶粒尺寸的减�。。。。。�，，，，，，，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。。。。。

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。。。。。

规律

晶粒越细，，，，，，，，晶界面积越大，，，，，，，，根据霍尔-佩奇公式图片，，，，，，，，晶粒的平均直径d越�。。。。。�，，，，，，，材料的屈服强度σs越高

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

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。。。。。

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。。。。。

例子：钢中渗碳体的存在使钢的强度得到提高。。。。。

文章来源：材料基

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