法钢为大家(jia)整(zheng)理了(le)金属(shu)材料(liao)学中的(de)四(si)种强化方式(shi)相(xiang)关知识点，供大家(jia)参考，下面一起来看(kan)看(kan)吧！

1.固溶强化

定义：合金元素固(gu)溶于基体(ti)金属中造成(cheng)一定程度(du)的(de)晶格畸(ji)变从而(er)使(shi)合金强度(du)提高(gao)的(de)现象。

原理：溶(rong)(rong)入固(gu)溶(rong)(rong)体(ti)中(zhong)的溶(rong)(rong)质原子(zi)造成晶格畸(ji)变，晶格畸(ji)变增(zeng)大(da)了位错运动(dong)的阻力，使滑移难以(yi)进(jin)行，从而使合金(jin)固(gu)溶(rong)(rong)体(ti)的强(qiang)(qiang)度(du)与硬度(du)增(zeng)加。这种通过溶(rong)(rong)入某种溶(rong)(rong)质元素来形成固(gu)溶(rong)(rong)体(ti)而使金(jin)属强(qiang)(qiang)化的现象称为固(gu)溶(rong)(rong)强(qiang)(qiang)化。在溶(rong)(rong)质原子(zi)浓(nong)度(du)适当时，可(ke)提高材料的强(qiang)(qiang)度(du)和硬度(du)，而其韧性和塑(su)性却有所下降。

影响因素：溶质原(yuan)子的(de)(de)原(yuan)子分数越(yue)(yue)高，强化作用也(ye)越(yue)(yue)大，特别(bie)是当原(yuan)子分数很低时，强化作用更为显著(zhu)。溶质原(yuan)子与基(ji)体金属的(de)(de)原(yuan)子尺寸相差越(yue)(yue)大，强化作用也(ye)越(yue)(yue)大。

间隙型溶(rong)(rong)质原子(zi)比置换原子(zi)具有较大的(de)固溶(rong)(rong)强化效(xiao)果(guo)，且由于间隙原子(zi)在体心立(li)方(fang)晶(jing)体中的(de)点阵畸变(bian)属非对称性(xing)的(de)，故(gu)(gu)其强化作(zuo)用(yong)大于面(mian)心立(li)方(fang)晶(jing)体的(de)；但间隙原子(zi)的(de)固溶(rong)(rong)度很有限，故(gu)(gu)实际强化效(xiao)果(guo)也有限。

溶质(zhi)原子与基体金属的(de)(de)价(jia)(jia)电子数目相(xiang)差越大，固溶强化效果越明显，即固溶体的(de)(de)屈服强度随着价(jia)(jia)电子浓度的(de)(de)增(zeng)加而提(ti)高。

固溶强化的程度主要取决于以下因素：
（1）基体原子和溶质原子之间的尺寸差别。尺寸差别越大，原始晶体结构受到的干扰就越大，位错滑移就越困难。
（2）合金元素的量。加入的合金元素越多，强化效果越大。如果加入过多太大或太小的原子，就会超过溶解度。这就涉及到另一种强化机制，分散相强化。
（3）间隙型溶质原子比置换型原子具有更大的固溶强化效果。
（4）溶(rong)质原子与基体金属(shu)的价电子数(shu)相差越大(da)，固溶(rong)强化(hua)作用越显著。

效果：

屈服强度、拉伸强度和硬度都要强于纯金属；
大部分情况下，延展性低于纯金属；
导电性比纯金属低很多；
抗蠕(ru)变，或者在高温下(xia)的强度损失，通过固溶强化(hua)可(ke)以(yi)得到(dao)改善。

2.加工硬化

定义：随着冷(leng)变形程度的增加，金(jin)属材(cai)料强度和硬(ying)度提高，但塑性、韧性有(you)所(suo)下降。

简介：金属(shu)材料(liao)在再(zai)结晶(jing)温(wen)度(du)以(yi)下(xia)塑性(xing)变形(xing)时强度(du)和(he)硬(ying)度(du)升高，而塑性(xing)和(he)韧(ren)性(xing)降低的(de)现象。又称冷作硬(ying)化(hua)(hua)。产(chan)生(sheng)原因是，金属(shu)在塑性(xing)变形(xing)时，晶(jing)粒发生(sheng)滑移，出现位错(cuo)的(de)缠结，使晶(jing)粒拉长、破碎和(he)纤(xian)维化(hua)(hua)，金属(shu)内(nei)部产(chan)生(sheng)了残余应力等(deng)。加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)硬(ying)化(hua)(hua)的(de)程度(du)通常用加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)后与加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)前表面层显微硬(ying)度(du)的(de)比值和(he)硬(ying)化(hua)(hua)层深度(du)来表示加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)硬(ying)化(hua)(hua)。

从位错理论角度解释
（1）位错间发生交截，产生的割阶阻碍位错运动；
（2）位错间发生反应，形成的固定位错阻碍位错运动；
（3）位(wei)错发生增(zeng)殖，位(wei)错密度增(zeng)加(jia)使位(wei)错运动阻力进一步增(zeng)大。

危害：

加(jia)工(gong)硬化给金属件的(de)进一步加(jia)工(gong)带来困(kun)难。如在冷轧(ya)钢板的(de)过程中(zhong)会(hui)愈(yu)轧(ya)愈(yu)硬以致(zhi)轧(ya)不动，因而(er)需(xu)在加(jia)工(gong)过程中(zhong)安排中(zhong)间退火，通过加(jia)热消除其加(jia)工(gong)硬化。又如在切削(xue)加(jia)工(gong)中(zhong)使(shi)工(gong)件表层(ceng)脆而(er)硬，从而(er)加(jia)速刀(dao)具磨损、增大切削(xue)力等。

好处：

它可提(ti)高(gao)金属的(de)(de)(de)强度、硬(ying)度和(he)(he)(he)耐磨(mo)性，特(te)别是(shi)对于那些不能以热处理(li)方法提(ti)高(gao)强度的(de)(de)(de)纯金属和(he)(he)(he)某(mou)些合金尤(you)为重要。如冷拉高(gao)强度钢丝和(he)(he)(he)冷卷弹(dan)(dan)簧等，就是(shi)利用冷加工(gong)变形来提(ti)高(gao)其强度和(he)(he)(he)弹(dan)(dan)性极限。又如坦克、拖(tuo)拉机的(de)(de)(de)履带、破碎机的(de)(de)(de)颚板和(he)(he)(he)铁(tie)路的(de)(de)(de)道岔等也(ye)是(shi)利用加工(gong)硬(ying)化来提(ti)高(gao)其硬(ying)度和(he)(he)(he)耐磨(mo)性的(de)(de)(de)。

在机(ji)械工(gong)程中的作用：

经过冷拉、滚压和喷丸（见表(biao)面强化(hua)）等工艺，能(neng)显著(zhu)提(ti)高金属(shu)材料、零(ling)件和构(gou)件的表(biao)面强度(du)；

零件(jian)受力后，某些(xie)部(bu)位(wei)局部(bu)应力常超过材(cai)料的屈服(fu)极限，引起(qi)塑(su)性(xing)变形(xing)，由于加(jia)工硬化限制了(le)塑(su)性(xing)变形(xing)的继续发展(zhan)，可提(ti)高(gao)零件(jian)和构件(jian)的安全度；

金(jin)属零件或构件在冲(chong)压时，其塑性变形(xing)(xing)处伴随着(zhe)强化，使变形(xing)(xing)转移到其周围(wei)未加工硬(ying)化部分。经(jing)过这样反复交替作(zuo)用(yong)可得到截面变形(xing)(xing)均(jun)匀一致的冷冲(chong)压件；

可(ke)以改进(jin)低(di)碳(tan)钢的(de)切削(xue)性能(neng)，使(shi)切屑易于分离。但加(jia)(jia)(jia)工(gong)硬化也给金属件进(jin)一(yi)步(bu)加(jia)(jia)(jia)工(gong)带来困(kun)难。如冷拉(la)钢丝，由于加(jia)(jia)(jia)工(gong)硬化使(shi)进(jin)一(yi)步(bu)拉(la)拔耗(hao)能(neng)大，甚至被拉(la)断，因(yin)此(ci)必须经中(zhong)间退(tui)火，消除加(jia)(jia)(jia)工(gong)硬化后再拉(la)拔。又如在切削(xue)加(jia)(jia)(jia)工(gong)中(zhong)为使(shi)工(gong)件表层脆而硬，再切削(xue)时增(zeng)加(jia)(jia)(jia)切削(xue)力(li)，加(jia)(jia)(jia)速刀(dao)具磨损等。

3.细晶强化

定义：通过(guo)细化晶(jing)粒而(er)使(shi)金属材料力学(xue)性能提(ti)(ti)高(gao)的方(fang)法称(cheng)为细晶(jing)强化，工业(ye)上通过(guo)细化晶(jing)粒以提(ti)(ti)高(gao)材料强度。

原理：通常(chang)金(jin)属(shu)是由许(xu)多晶(jing)(jing)(jing)粒组成(cheng)的(de)(de)多晶(jing)(jing)(jing)体，晶(jing)(jing)(jing)粒的(de)(de)大小(xiao)可(ke)以用单位(wei)体积内(nei)晶(jing)(jing)(jing)粒的(de)(de)数(shu)目(mu)来表示，数(shu)目(mu)越(yue)多，晶(jing)(jing)(jing)粒越(yue)细(xi)。实验(yan)表明(ming)，在常(chang)温下的(de)(de)细(xi)晶(jing)(jing)(jing)粒金(jin)属(shu)比粗晶(jing)(jing)(jing)粒金(jin)属(shu)有更高的(de)(de)强度(du)、硬度(du)、塑(su)(su)性和韧性。这是因为细(xi)晶(jing)(jing)(jing)粒受到外力(li)发生塑(su)(su)性变形可(ke)分散(san)在更多的(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)粒内(nei)进行，塑(su)(su)性变形较均(jun)匀(yun)，应力(li)集中较小(xiao)；此外，晶(jing)(jing)(jing)粒越(yue)细(xi)，晶(jing)(jing)(jing)界面积越(yue)大，晶(jing)(jing)(jing)界越(yue)曲折，越(yue)不利于(yu)裂纹的(de)(de)扩展。故工业上将通过细(xi)化(hua)晶(jing)(jing)(jing)粒以提高材料(liao)强度(du)的(de)(de)方法称为细(xi)晶(jing)(jing)(jing)强化(hua)。

效果：晶粒越细小，位错集群中位错个数（n）越小，应力集中越小，材料的强度越高；
细(xi)晶强(qiang)化的(de)强(qiang)化规(gui)律，晶界越多，晶粒越细(xi)，根据霍(huo)尔-配奇关系式，晶粒的(de)平均值(zhi)（d）越小(xiao)，材料(liao)的(de)屈服强(qiang)度就越高。

细化晶粒的方法

增加过冷度；
变质处理；
振动与搅拌；
对于冷变形(xing)的金属(shu)可以通过(guo)控制(zhi)变形(xing)度，退火温度来细化晶粒。

4.第二相强化

定(ding)义：复相合金与单相合金相比，除基(ji)体(ti)相以(yi)外，还(hai)有第二相的(de)存在(zai)。当第二相以(yi)细小弥(mi)散的(de)微(wei)粒均匀分布(bu)于(yu)基(ji)体(ti)相中(zhong)时，将会产生(sheng)显著的(de)强化(hua)作用。这种强化(hua)作用称为(wei)第二相强化(hua)。

分类：对于位错的运动来说，合金所含的第二相有以下两种情况：
（1）不可变形微粒的强化作用（绕过机制）。
（2）可变形微粒的强化作用(yong)（切过机制）。

弥(mi)散强(qiang)(qiang)化(hua)和沉淀强(qiang)(qiang)化(hua)均(jun)属于第(di)二相强(qiang)(qiang)化(hua)的(de)特殊情形(xing)。

效果：第二相(xiang)强(qiang)化的(de)主(zhu)要原因(yin)是它们与位错间的(de)交互作用，阻碍了位错运动，提高了合(he)金的(de)变形抗力。

总结：

影(ying)响强度(du)的(de)(de)因素中最(zui)重要的(de)(de)是(shi)材料本(ben)身(shen)的(de)(de)成(cheng)分、组织结构和表(biao)面状态；其次(ci)是(shi)受(shou)力(li)状态，如(ru)(ru)加力(li)快慢、加载方(fang)式，是(shi)简单拉(la)伸还是(shi)反(fan)复受(shou)力(li)，都会表(biao)现(xian)出不同的(de)(de)强度(du)；此外，试(shi)样几何形(xing)状和尺寸及(ji)试(shi)验介质也都有很大的(de)(de)影(ying)响，有时甚(shen)至是(shi)决定性的(de)(de)，如(ru)(ru)超高强度(du)钢在氢气(qi)氛中的(de)(de)拉(la)伸强度(du)可能成(cheng)倍地下降。

金(jin)属材料(liao)的(de)强(qiang)(qiang)(qiang)化(hua)途(tu)径不外两个，一(yi)是(shi)(shi)提(ti)高(gao)(gao)合金(jin)的(de)原子间结合力，提(ti)高(gao)(gao)其理论(lun)强(qiang)(qiang)(qiang)度(du)，并制得无缺(que)陷的(de)完整晶(jing)(jing)(jing)(jing)体，如晶(jing)(jing)(jing)(jing)须(xu)。已知(zhi)铁的(de)晶(jing)(jing)(jing)(jing)须(xu)的(de)强(qiang)(qiang)(qiang)度(du)接近(jin)理论(lun)值，可以认为这是(shi)(shi)因(yin)为晶(jing)(jing)(jing)(jing)须(xu)中没(mei)有位(wei)(wei)错，或(huo)者只包含少量(liang)在形变过(guo)程中不能(neng)增殖的(de)位(wei)(wei)错。可惜当晶(jing)(jing)(jing)(jing)须(xu)的(de)直径较大(da)时，强(qiang)(qiang)(qiang)度(du)会急剧(ju)下降。另(ling)一(yi)强(qiang)(qiang)(qiang)化(hua)途(tu)径是(shi)(shi)向晶(jing)(jing)(jing)(jing)体内(nei)引入大(da)量(liang)晶(jing)(jing)(jing)(jing)体缺(que)陷，如位(wei)(wei)错、点缺(que)陷、异类原子、晶(jing)(jing)(jing)(jing)界、高(gao)(gao)度(du)弥散(san)的(de)质点或(huo)不均匀(yun)性（如偏聚）等，这些缺(que)陷阻碍(ai)位(wei)(wei)错运动(dong)，也会明(ming)显地提(ti)高(gao)(gao)金(jin)属强(qiang)(qiang)(qiang)度(du)。事实证(zheng)明(ming)，这是(shi)(shi)提(ti)高(gao)(gao)金(jin)属强(qiang)(qiang)(qiang)度(du)最有效的(de)途(tu)径。对工程材料(liao)来说，一(yi)般(ban)是(shi)(shi)通过(guo)综(zong)合的(de)强(qiang)(qiang)(qiang)化(hua)效应以达(da)到较好的(de)综(zong)合性能(neng)。

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