金属材料的四种强化方式.docx

1、一、形变强化（或应变强化，加工硬化）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

2、 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 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：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

3、 材 料 的 强度，可 使 强 度 成 倍 的 增 加。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。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：形 变 强 化 也 给 材 料 生 产 和

4、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。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

5、 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 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 溶 质 原 子 与 溶 剂 原 子 的 尺 寸 相 差 越 大，强 化 效 果 越 显著。形 成 间 隙 固 溶 体 的 溶 质

6、元 素 的 强 化 作 用 大 于 形 成 置 换固 溶 体 的 元 素 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