一、形變強化（或應變強化，加工硬化）

1、定義

材料屈服以后，隨變形程度的增加，材料的強度、硬度升高，塑性、韌性下降的現(xiàn)象叫形變強化或加工硬化。

2、機理

隨著塑性變形的進行，位錯密度不斷增加，因此位錯在運動時的相互交割加劇，結(jié)果即產(chǎn)生固定的割階、位錯纏結(jié)等障礙，使位錯運動的阻力增大，引起變形抗力增加，給繼續(xù)塑性變形造成困難，從而提高金屬的強度規(guī)律：變形程度增加，材料的強度、硬度升高，塑性、韌性下降，位錯密度不斷增加，根據(jù)公式圖片，可知強度與位錯密度ρ的二分之一次方成正比，位錯的伯氏矢量b越大，強化效果越顯著。

3、方法

冷變形，比如冷壓、滾壓、噴丸等。

4、例子

冷拔鋼絲可使其強度成倍增加。

5、形變強化的實際意義(利與弊)

（1）利：

①形變強化是強化金屬的有效方法，對一些不能用熱處理強化的材料，可以用形變強化的方法提高材料的強度，可使強度成倍的增加。

②是某些工件或半成品加工成形的重要因素，使金屬均勻變形，使工件或半成品的成形成為可能，如冷拔鋼絲、零件的沖壓成形。

③形變強化還可提高零件或構(gòu)件在使用過程中的安全性，零件的某些部位出現(xiàn)應力集中或過載現(xiàn)象時，使該處產(chǎn)生塑性變形，因加工硬化使過載部位的變形停止從而提高了安全性。

（2）弊：

①形變強化也給材料生產(chǎn)和使用帶來麻煩，變形使強度升高、塑性降低，始繼續(xù)變形帶來困難，需要消耗更多的功率。

②為了能讓材料繼續(xù)變形，中間需要進行再結(jié)晶退火，使材料可以繼續(xù)變形而不至開裂，增加了生產(chǎn)成本。

二、固溶強化

1、定義

隨溶質(zhì)原子含量的增加，固溶體的強度、硬度升高，塑性、韌性下降的現(xiàn)象叫固溶強化。

2、機理

(1) 溶質(zhì)原子的溶入，使固溶體的晶格發(fā)生畸變，對滑移面上運動的位錯有阻礙作用。

(2) 位錯線上偏聚的溶質(zhì)原子形成的柯氏氣團對位錯起釘扎作用，增加了位錯運動的阻力。

(3) 溶質(zhì)原子在層錯區(qū)的偏聚阻礙擴展位錯的運動。所有阻礙位錯運動，增加位錯移動阻力的因素都可使強度提高。

3、規(guī)律

①在固溶體溶解度范圍內(nèi)，合金元素的質(zhì)量分數(shù)越大，則強化作用越大

②溶質(zhì)原子與溶劑原子的尺寸相差越大，強化效果越顯著。

③形成間隙固溶體的溶質(zhì)元素的強化作用大于形成置換固溶體的元素

④溶質(zhì)原子與溶劑原子的價電子數(shù)相差越大，強化作用越大。

4、方法

合金化，即加入合金元素。

5、例子

銅鎳合金的強度大于銅和鎳純金屬的強度。

三、細晶強化

1、定義

隨晶粒尺寸的減小，材料的強度、硬度升高，塑性、韌性也得到改善的現(xiàn)象稱為細晶強化。

2、機制

其原理在于晶界對位錯滑移的阻滯效應。對于多晶體來說，位錯運動必須克服晶界的阻力，這是由于晶界兩側(cè)位錯的取向不同，所以在某一個晶粒中，滑移的位錯不能直接穿越晶界進入相鄰的晶粒，只有在晶界處塞積了大量的位錯后引起應力集中，才能激發(fā)相鄰晶粒中已有位錯的運動產(chǎn)生滑移。所以晶粒越細，材料的強度就越高。

3、規(guī)律

晶粒越細，晶界面積越大，根據(jù)霍爾-佩奇公式圖片，晶粒的平均直徑d越小，材料的屈服強度σs越高

4、細化晶粒的方法

①結(jié)晶過程中可以通過增加過冷度，變質(zhì)處理，振動及攪拌增加形核率來細化晶粒；

②對于冷變形的金屬可以通過控制變形度、退火溫度來細化晶粒；

③可以通過正火、退火的熱處理方法細化晶粒；

④可以在鋼中加入合金元素，形成新相從而抑制晶粒長大。

四、第二相強化

1、定義

在金屬基體中還存在另外一個或幾個其他的相，這些相的存在使金屬的強度得到提高。因獲得第二相的工藝不同，第二相強化分為：①沉淀強化：通過相變熱處理獲得第二相②彌散強化：通過粉末燒結(jié)或內(nèi)氧化獲得第二相。

2、機制

位錯在運動過程中遇到第二相，需要繞過或切過第二相，從而第二相阻礙了位錯的運動，使得材料的強度提高。

3、例子

鋼中滲碳體的存在使鋼的強度得到提高。

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