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讓金屬變強(qiáng)的四種工藝，你知道幾個(gè)發(fā)布日期：2021-6-2 類別:公司新聞 瀏覽量: 3409 times 1、固溶強(qiáng)化
定義：合金元素固溶于基體金屬中造成一定程度的晶格畸變從而使合金強(qiáng)度提高的現(xiàn)象。
原理：溶入固溶體中的溶質(zhì)原子造成晶格畸變，晶格畸變增大了位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力，使滑移難以進(jìn)行，從而使合金固溶體的強(qiáng)度與硬度增加。這種通過溶入某種溶質(zhì)元素來形成固溶體而使金屬強(qiáng)化的現(xiàn)象稱為固溶強(qiáng)化。在溶質(zhì)原子濃度適當(dāng)時(shí)，可提高材料的強(qiáng)度和硬度，而其韌性和塑性卻有所下降。
影響因素：溶質(zhì)原子的原子分?jǐn)?shù)越高，強(qiáng)化作用也越大，特別是當(dāng)原子分?jǐn)?shù)很低時(shí)，強(qiáng)化作用更為顯著。溶質(zhì)原子與基體金屬的原子尺寸相差越大，強(qiáng)化作用也越大。
間隙型溶質(zhì)原子比置換原子具有較大的固溶強(qiáng)化效果，且由于間隙原子在體心立方晶體中的點(diǎn)陣畸變屬非對稱性的，故其強(qiáng)化作用大于面心立方晶體的；但間隙原子的固溶度很有限，故實(shí)際強(qiáng)化效果也有限。
溶質(zhì)原子與基體金屬的價(jià)電子數(shù)目相差越大，固溶強(qiáng)化效果越明顯，即固溶體的屈服強(qiáng)度隨著價(jià)電子濃度的增加而提高。
固溶強(qiáng)化的程度主要取決于以下因素：
（1）基體原子和溶質(zhì)原子之間的尺寸差別。尺寸差別越大，原始晶體結(jié)構(gòu)受到的干擾就越大，位錯(cuò)滑移就越困難。
（2）合金元素的量。加入的合金元素越多，強(qiáng)化效果越大。如果加入過多太大或太小的原子，就會(huì)超過溶解度。這就涉及到另一種強(qiáng)化機(jī)制，分散相強(qiáng)化。
（3）間隙型溶質(zhì)原子比置換型原子具有更大的固溶強(qiáng)化效果。
（4）溶質(zhì)原子與基體金屬的價(jià)電子數(shù)相差越大，固溶強(qiáng)化作用越顯著。
效果：屈服強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度和硬度都要強(qiáng)于純金屬；大部分情況下，延展性低于純金屬；導(dǎo)電性比純金屬低很多；抗蠕變，或者在高溫下的強(qiáng)度損失，通過固溶強(qiáng)化可以得到改善。
2、加工硬化
定義：隨著冷變形程度的增加，金屬材料強(qiáng)度和硬度提高，但塑性、韌性有所下降。
簡介：從位錯(cuò)理論角度解釋
（1）位錯(cuò)間發(fā)生交截，產(chǎn)生的割階阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)；（2）位錯(cuò)間發(fā)生反應(yīng)，形成的固定位錯(cuò)阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)；（3）位錯(cuò)發(fā)生增殖，位錯(cuò)密度增加使位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力進(jìn)一步增大。
危害
加工硬化給金屬件的進(jìn)一步加工帶來困難。如在冷軋鋼板的過程中會(huì)愈軋愈硬以致軋不動(dòng)，因而需在加工過程中安排中間退火，通過加熱消除其加工硬化。又如在切削加工中使工件表層脆而硬，從而加速刀具磨損、增大切削力等。
好處
它可提高金屬的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，特別是對于那些不能以熱處理方法提高強(qiáng)度的純金屬和某些合金尤為重要。如冷拉高強(qiáng)度鋼絲和冷卷彈簧等，就是利用冷加工變形來提高其強(qiáng)度和彈性極限。又如坦克、拖拉機(jī)的履帶、破碎機(jī)的顎板和鐵路的道岔等也是利用加工硬化來提高其硬度和耐磨性的。
在機(jī)械工程中的作用
經(jīng)過冷拉、滾壓和噴丸（見表面強(qiáng)化）等工藝，能顯著提高金屬材料、零件和構(gòu)件的表面強(qiáng)度；
零件受力后，某些部位局部應(yīng)力常超過材料的屈服極限，引起塑性變形，由于加工硬化限制了塑性變形的繼續(xù)發(fā)展，可提高零件和構(gòu)件的安全度；
金屬零件或構(gòu)件在沖壓時(shí)，其塑性變形處伴隨著強(qiáng)化，使變形轉(zhuǎn)移到其周圍未加工硬化部分。經(jīng)過這樣反復(fù)交替作用可得到截面變形均勻一致的冷沖壓件；
可以改進(jìn)低碳鋼的切削性能，使切屑易于分離。但加工硬化也給金屬件進(jìn)一步加工帶來困難。如冷拉鋼絲，由于加工硬化使進(jìn)一步拉拔耗能大，甚至被拉斷，因此必須經(jīng)中間退火，消除加工硬化后再拉拔。又如在切削加工中為使工件表層脆而硬，再切削時(shí)增加切削力，加速刀具磨損等。
3、細(xì)晶強(qiáng)化
定義：通過細(xì)化晶粒而使金屬材料力學(xué)性能提高的方法稱為細(xì)晶強(qiáng)化，工業(yè)上通過細(xì)化晶粒以提高材料強(qiáng)度。
原理：通常金屬是由許多晶粒組成的多晶體，晶粒的大小可以用單位體積內(nèi)晶粒的數(shù)目來表示，數(shù)目越多，晶粒越細(xì)。實(shí)驗(yàn)表明，在常溫下的細(xì)晶粒金屬比粗晶粒金屬有更高的強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性。這是因?yàn)榧?xì)晶粒受到外力發(fā)生塑性變形可分散在更多的晶粒內(nèi)進(jìn)行，塑性變形較均勻，應(yīng)力集中較��；此外，晶粒越細(xì)，晶界面積越大，晶界越曲折，越不利于裂紋的擴(kuò)展。故工業(yè)上將通過細(xì)化晶粒以提高材料強(qiáng)度的方法稱為細(xì)晶強(qiáng)化。
效果：晶粒越細(xì)小，位錯(cuò)集群中位錯(cuò)個(gè)數(shù)（n）越小，應(yīng)力集中越小，材料的強(qiáng)度越高；細(xì)晶強(qiáng)化的強(qiáng)化規(guī)律，晶界越多，晶粒越細(xì)，根據(jù)霍爾-配奇關(guān)系式，晶粒的平均值（d）越小，材料的屈服強(qiáng)度就越高。
細(xì)化晶粒的方法：增加過冷度；變質(zhì)處理；振動(dòng)與攪拌；對于冷變形的金屬可以通過控制變形度，退火溫度來細(xì)化晶粒。 4、D二相強(qiáng)化 定義：復(fù)相合金與單相合金相比，除基體相以外，還有D二相的存在。當(dāng)D二相以細(xì)小彌散的微粒均勻分布于基體相中時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生顯著的強(qiáng)化作用。這種強(qiáng)化作用稱為D二相強(qiáng)化。 分類：對于位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)來說，合金所含的D二相有以下兩種情況： （1）不可變形微粒的強(qiáng)化作用（繞過機(jī)制）。（2）可變形微粒的強(qiáng)化作用（切過機(jī)制）。 彌散強(qiáng)化和沉淀強(qiáng)化均屬于D二相強(qiáng)化的特殊情形。 效果
D二相強(qiáng)化的主要原因是它們與位錯(cuò)間的交互作用，阻礙了位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，提高了合金的變形抗力。 總結(jié) 影響強(qiáng)度的因素中Z重要的是材料本身的成分、組織結(jié)構(gòu)和表面狀態(tài)；其次是受力狀態(tài)，如加力快慢、加載方式，是簡單拉伸還是反復(fù)受力，都會(huì)表現(xiàn)出不同的強(qiáng)度；此外，試樣幾何形狀和尺寸及試驗(yàn)介質(zhì)也都有很大的影響，有時(shí)甚至是決定性的，如超高強(qiáng)度鋼在氫氣氛中的拉伸強(qiáng)度可能成倍地下降。 金屬材料的強(qiáng)化途徑不外兩個(gè)，一是提高合金的原子間結(jié)合力，提高其理論強(qiáng)度，并制得無缺陷的完整晶體，如晶須。已知鐵的晶須的強(qiáng)度接近理論值，可以認(rèn)為這是因?yàn)榫ы氈袥]有位錯(cuò)，或者只包含少量在形變過程中不能增殖的位錯(cuò)。 可惜當(dāng)晶須的直徑較大時(shí)，強(qiáng)度會(huì)急劇下降。另一強(qiáng)化途徑是向晶體內(nèi)引入大量晶體缺陷，如位錯(cuò)、點(diǎn)缺陷、異類原子、晶界、高度彌散的質(zhì)點(diǎn)或不均勻性（如偏聚）等，這些缺陷阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，也會(huì)明顯地提高金屬強(qiáng)度。 事實(shí)證明，這是提高金屬強(qiáng)度Z有效的途徑。對工程材料來說，一般是通過綜合的強(qiáng)化效應(yīng)以達(dá)到較好的綜合性能。 原文鏈接：https://www.xianjichina.com/news/details_246824.html
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