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鋼材強(qiáng)化的微觀機(jī)理
2020-07-24 09:25 陜西鋼結(jié)構(gòu) 鋼結(jié)構(gòu)公司
為了提高鋼材的屈服強(qiáng)度和其他力學(xué)性能,可以采用改變微觀晶體缺陷的數(shù)量和分布狀態(tài)的方法,例如,引入更多位錯(cuò)或加入其他合金元素,以使位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)受到的阻力增加。具體措施有以下幾種。
一、細(xì)晶強(qiáng)化
對(duì)于多晶體而言,位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)必須克服晶界阻力,由于晶界兩側(cè)晶格取向不同及晶界處晶格的畸變,其中一個(gè)晶粒晶格所產(chǎn)生的滑移不能直接進(jìn)入第二晶粒,位錯(cuò)會(huì)在晶界處集結(jié),并激發(fā)相鄰晶粒中的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng),晶格的滑移才能傳入第二晶粒,因而增大了位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力,使宏觀屈服強(qiáng)度提高。
晶粒越細(xì),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(lái)提高金屬屈服強(qiáng)度的方法,稱(chēng)為細(xì)晶強(qiáng)化。在鋼材中,加入某些合金元素,會(huì)使鋼材凝固時(shí)結(jié)晶核心增多,可以達(dá)到細(xì)晶的目的。
二、固溶強(qiáng)化
在金屬中加入另一種物質(zhì),如鐵中加入碳,可以形成固溶體。當(dāng)固溶體中溶質(zhì)原子和溶劑原子的直徑有一定差異時(shí),會(huì)形成眾多的缺陷,從而使位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力增大,使屈服強(qiáng)度提高,稱(chēng)為固溶強(qiáng)化。
三、彌散強(qiáng)化
在金屬材料中,散入第二相質(zhì)點(diǎn),構(gòu)成對(duì)錯(cuò)位運(yùn)動(dòng)的阻力,因而提高了屈服強(qiáng)度,稱(chēng)為彌散強(qiáng)化。在采用彌散強(qiáng)化時(shí),散人質(zhì)點(diǎn)的強(qiáng)度越高、越細(xì)、越分散、數(shù)量越多,則位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力越大,強(qiáng)化作用越明顯。
四、變形強(qiáng)化
當(dāng)金屬材料受力變形時(shí),晶體內(nèi)部的缺陷密度將明顯增大,導(dǎo)致屈服強(qiáng)度提高,稱(chēng)為變形強(qiáng)化。這種強(qiáng)化作用只能在低于熔點(diǎn)溫度40%的條件下產(chǎn)生,因此也稱(chēng)冷加工硬化或冷作硬化。
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