金属材料可通过热处理使金属的强度得到提高 形变强化金属材料在冷变形再结晶温度以下进行的塑性变形过程中强度逐渐升高的现象称为形变强化,也叫加工硬化。由于这种强化机制是基于形变过程中位错的增 殖而使位错密度增加所导致的位错滑移困难,故形变强化也叫做位错强化。形变强化遵循以下规律随着变形量增加,强度提高而塑性和韧性降低形变强化的效果十分明显,强度增值较大,但是,形变强化受材料塑性限制,当变形虽达到一定程度后,材料将发生断裂形变强化可以通过再结晶退火消除,使材料的组织和性能基本上恢复到冷变形之前的状态。
形变强化效果可用下式表示式中,为切应力为常数,值为切变模置为柏氏矢量为位错密度。从形变强化的位错机制出发,钢的合金化应着眼于使塑性变形时位错易于增加,或易于分解,以提高钢的加工硬化能力。在这方面,已知奥氏体层错能对于位错强化机制有着重大 影响。层错能越低,越有利于位错扩展和形成层错。滑移困难,导致钢的加工硬化趋势增 大。例如,高锰钢和高镍钢都是奥氏体钢,但加工硬化趋势相差很大。高镍钢易于变形加工,而高锰钢难以变形加工,造成这种性能差异的原因乃是由于镍和锰对奥氏体层错能的影响不同所致。从合金化的角度来看,等元素使奥氏体的层错能提高,而则降低奥氏体层错能。 例如,在锰钢中就充分利用了锰的合金化效应一方面锰扩大了 奥氏体相区,保证获得单相奥氏体;另一方面锰降低了层错能,使材料具冇强烈的加工硬化 效应,满足了耐磨性要求生产上一般对不易通过热处理强化的低碳钢、纯铁奥氏体不锈钢、防锈铝、纯 铜等金属材料,可采用冷轧、拔、挤等形变工艺来达到强化;而对可通过热处理强化的钢,则采用热处理相变的办法,如通过淬火处理实现强化。第二相强化第二相强化是指在金属基体通常是固溶体中还存在另外的一个或儿个相,这些相的存在使金属的强度得到提高。第二相的强化效果与第二相的性质、数 量、大小、形状和分布均有关系,还与第二相与基体相的。
晶体学匹配情况、界面能、界面结合等状况有关。影响第二相强化效果的因素有以下三种沉淀相的体积比。沉淀相的体积比越大,强化效果越显著。第二相弥散度。第二相弥散度越大,强化效果。一般第二相呈等轴状且细小均 匀地弥散分布时,强化效果最好;当第二相粗大、沿晶界分布呈粗大针状时,不但强化效 果不好,还会使合金明显变脆。硬质点。对位错运动阻力越大的硬点,其强化效果也越大。第二相强化效果可表示为式中,为切应力增量;为常数为第二相的体积数为第二相颗粒半径。第二相粒子可以有效地阻碍位错运动。一般来说,运动着的位错遇到滑移上的第二 粒子时,是采取切过还是绕过机制,取决于第二相粒子的性质等因素如果第二相粒子的特点是可变形与母相具有共格关系,那么,位错会采取切过的方。 |