鋼材強化的微觀機理
2020-07-24 09:25 陜西鋼結構 鋼結構公司
為了提高鋼材的屈服強度和其他力學性能,可以采用改變微觀晶體缺陷的數量和分布狀態的方法,例如,引入更多位錯或加入其他合金元素,以使位錯運動受到的阻力增加。具體措施有以下幾種。
一、細晶強化
對于多晶體而言,位錯運動必須克服晶界阻力,由于晶界兩側晶格取向不同及晶界處晶格的畸變,其中一個晶粒晶格所產生的滑移不能直接進入第二晶粒,位錯會在晶界處集結,并激發相鄰晶粒中的位錯運動,晶格的滑移才能傳入第二晶粒,因而增大了位錯運動阻力,使宏觀屈服強度提高。
晶粒越細,單位體積中的晶界越多,因而阻力越大。這種以增加單位體積中晶界面積來提高金屬屈服強度的方法,稱為細晶強化。在鋼材中,加入某些合金元素,會使鋼材凝固時結晶核心增多,可以達到細晶的目的。
二、固溶強化
在金屬中加入另一種物質,如鐵中加入碳,可以形成固溶體。當固溶體中溶質原子和溶劑原子的直徑有一定差異時,會形成眾多的缺陷,從而使位錯運動阻力增大,使屈服強度提高,稱為固溶強化。
三、彌散強化
在金屬材料中,散入第二相質點,構成對錯位運動的阻力,因而提高了屈服強度,稱為彌散強化。在采用彌散強化時,散人質點的強度越高、越細、越分散、數量越多,則位錯運動阻力越大,強化作用越明顯。
四、變形強化
當金屬材料受力變形時,晶體內部的缺陷密度將明顯增大,導致屈服強度提高,稱為變形強化。這種強化作用只能在低于熔點溫度40%的條件下產生,因此也稱冷加工硬化或冷作硬化。
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