第四章 金属材料的强化理论.ppt

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1、第四章第四章 金属材料的强化理论金属材料的强化理论机械工程材料机械工程材料主讲人 刘 海哈尔滨工业大学空间材料与环境工程实验室86412462，86418720第四章 金属材料的强化理论位错密度m未强化纯金属（退火态）加工硬化态（10111012cm/cm3）金属晶须理论强度强度引论第四章第四章 金属材料的强化理论金属材料的强化理论4.1 形变强化形变强化 4.2 固溶强化固溶强化 4.3 第二相强化第二相强化 4.4 细晶强化细晶强化 4.1 形变强化形变强化一、形变强化现象 二、单晶体的塑性变形 三、滑移的位错机制一、形变强化现象一、形变强化现象 四、多晶体塑性变形特点 五、塑性变形对金属

2、组织和性能影响 六、冷变形金属的回复和再结晶 一、形变强化现象一、形变强化现象 金属经轧制、冲压、弯曲等冷加金属经轧制、冲压、弯曲等冷加工变形后，其强度、硬度上升，塑性工变形后，其强度、硬度上升，塑性降低的现象。降低的现象。一、形变强化现象 二、单晶体的塑性变形 三、滑移的位错机制五、塑性变形对金属组织和性能 六、冷变形金属的回复和再结晶 四、多晶体塑性变形特点 第四章第四章 金属材料的形变强化理论金属材料的形变强化理论 二、单晶体的塑性变形二、单晶体的塑性变形二、单晶体的塑性变形二、单晶体的塑性变形1.单晶体塑性变形基本方式单晶体塑性变形基本方式 滑移滑移二、单晶体的塑性变形二、单晶体的塑性

3、变形2.2.滑移系滑移系 一一个个滑滑移移面面和和在在此此面面上上的的一一个个滑滑移移方方向向构构成一个滑移系。成一个滑移系。一一般般来来说说，滑滑移移面面通通常常是是原原子子密密排排面面，滑滑移移方方向向是是原原子子排排列列最最紧紧密密的的方方向向金金属属中中滑滑移移系越多，其塑性越好。系越多，其塑性越好。二、单晶体的塑性变形二、单晶体的塑性变形 称称为为取取向向因因子子，当当 时时，取取向向因因子子有有极极大大值值，此此时时切切应应力力最最大大，正正应应力力具具有有最最低低值值。金金属属在在这这种种条条件件下下容容易易滑滑移移，并并表表现现出出最最大大塑性塑性。切应力与正应力关系：切应力与

4、正应力关系：二、单晶体的塑性变形二、单晶体的塑性变形二、单晶体的塑性变形二、单晶体的塑性变形4.4.滑移时晶体的转动滑移时晶体的转动 当当晶晶体体在在拉拉伸伸力力F F作作用用下下发发生生滑滑移移时时，假假如如不不受受夹夹头头对对滑滑移移的的限限制制，滑滑移移面面和和滑滑移移方方向向保保持持不不变变，拉拉伸伸时时的的取取向向不不变变化化。当当有有夹夹头头限限制制时时，为为了了保保持持抗抗拉拉伸伸轴轴的的方方向向固固定定不不变变，单单晶晶体体的的取取向向必必须须相相对对转转动动，即即滑滑移移面面和滑移方向发生变化。和滑移方向发生变化。二、单晶体的塑性变形二、单晶体的塑性变形A0A1FF锌锌单单晶

5、晶的的拉拉伸伸照照片片二、单晶体的塑性变形二、单晶体的塑性变形5.5.多系滑移多系滑移 只只有有一一个个滑滑移移系系开开动动的的情情况况（单单系系滑滑移移）一一般般发发生生在在滑滑移移系系较较少少的的密密排排六六方方结结构构的的金金属属中中。对对于于滑滑移移系系较较多多的的晶晶体体来来说说，起起始始滑滑移移首首先先在在取取向向最最有有利利的的滑滑移移系系中中进进行行，但但由由于于晶晶体体转转动动的的结结果果，其其他他滑滑移移系系中中的的分分切切应应力力有有可可能能达达到到足足以以引引起起滑滑移移的的临临界界值值，于于是是滑滑移移过过程程将将在两个或多个滑移系中同时或交替进行。在两个或多个滑移系

6、中同时或交替进行。一、形变强化现象 二、单晶体的塑性变形 三、滑移的位错机制五、塑性变形对金属组织和性能 六、冷变形金属的回复和再结晶 四、多晶体塑性变形特点 三、滑移的位错机制三、滑移的位错机制第四章第四章 金属材料的形变强化理论金属材料的形变强化理论 三、滑移的位错机制三、滑移的位错机制1.1.位错运动与晶体滑移位错运动与晶体滑移 铜铜晶晶体体的的理理论论计计算算强强度度为为1500MPa，而而其其实实测测强强度度仅仅有有0.98MPa。这这说说明明实实际际晶晶体体的的滑滑移移不不是是晶晶体体的的一一部部分分相相对对于于另另一一部部分分做做整整体体的的刚刚性性移移动动，而而是是通通过过位位

7、错错在在切切应应力作用下沿滑移面逐步移动的结果。力作用下沿滑移面逐步移动的结果。当当一一条条位位错错线线移移到到晶晶体体表表面面时时，便便在在表表面留下一个原子间距的滑移变形。面留下一个原子间距的滑移变形。多多 脚脚 虫虫 的的 爬爬 行行n n2 2、滑移的机理、滑移的机理、滑移的机理、滑移的机理n n把滑移设想为刚性整体滑动所需的把滑移设想为刚性整体滑动所需的把滑移设想为刚性整体滑动所需的把滑移设想为刚性整体滑动所需的理论临界切应力值比实际测量临界理论临界切应力值比实际测量临界理论临界切应力值比实际测量临界理论临界切应力值比实际测量临界切应力值大切应力值大切应力值大切应力值大3-43-4个

8、数量级个数量级个数量级个数量级。滑移是滑移是滑移是滑移是通过滑移面上位错的运动来实现的。通过滑移面上位错的运动来实现的。通过滑移面上位错的运动来实现的。通过滑移面上位错的运动来实现的。刃位错的运动刃位错的运动三、滑移的位错机制三、滑移的位错机制2.2.位错增殖位错增殖 晶晶体体塑塑性性变变形形时时产产生生大大量量滑滑移移带带，为为此此需需要要极极多多的的位位错错。实实际际晶晶体体在在变变形形时时位位错错数数目目非非但但不不减减少少，反反而而增增加加，说说明明存存在在位位错错增增殖殖机制。机制。三、滑移的位错机制三、滑移的位错机制3.3.位错的交割和塞积位错的交割和塞积 在在多多系系滑滑移移时时

9、，不不同同滑滑移移面面上上的的位位错错相相遇遇，形形成成割割阶阶（一一段段新新的的位位错错线线），一一方方面面增增加加了了位位错错线线的的长长度度，另另一一方方面面还还可可能能形形成成难难以以运运动动的固定割阶，成为后续位错运动的障碍。的固定割阶，成为后续位错运动的障碍。位位错错在在切切应应力力作作用用下下运运动动过过程程中中，如如果果遇遇到到固固定定位位错错、杂杂质质粒粒子子、晶晶界界等等障障碍碍物物，领领先先的的位位错错在在障障碍碍物物前前被被阻阻止止，后后续续位位错错被被塞塞积积起起来来，形形成成位位错错平平面面塞塞积积群群，并并在在障障碍碍物物前前端端形形成高度应力集中。成高度应力集中

10、。三、滑移的位错机制三、滑移的位错机制Cu-4.5Al合金合金晶界的位错塞积晶界的位错塞积三、滑移的位错机制三、滑移的位错机制4.4.切变与孪生切变与孪生 孪孪生生是是晶晶体体的的一一部部分分相相对对另另一一部部分分沿沿一一定定晶晶面面（称称为为孪孪生生面面）产产生生一一定定角角度度的的均均匀匀切切变变过过程。孪晶界两侧晶体呈镜面对称分布。程。孪晶界两侧晶体呈镜面对称分布。孪生也是一种塑性变形方式。孪生也是一种塑性变形方式。切变与孪生切变与孪生钛合金六方相中的形变孪晶钛合金六方相中的形变孪晶切变与孪生切变与孪生孪生孪生使晶格位向发生改变；使晶格位向发生改变；所需切应力比滑移大得多所需切应力比滑

11、移大得多,变形变形速度接近速度接近声速声速;相邻相邻原子面的相对位移量小于一个原子间距原子面的相对位移量小于一个原子间距.密排六方密排六方晶格金属滑移系少，常以孪生方式变形晶格金属滑移系少，常以孪生方式变形。面心立方面心立方晶格金属，一般不发生孪生变形，但常发现晶格金属，一般不发生孪生变形，但常发现有孪晶存在，这是由于相变过程中原子重新排列时发有孪晶存在，这是由于相变过程中原子重新排列时发生错排而产生的，称生错排而产生的，称退火孪晶退火孪晶体心立方体心立方晶格金属只有在低温或冲击作用下才发生孪晶格金属只有在低温或冲击作用下才发生孪生变形。生变形。一、形变强化现象 二、单晶体的塑性变形 三、滑移

12、的位错机制五、塑性变形对金属组织和性能 六、冷变形金属的回复和再结晶 四、多晶体塑性变形特点 四、多晶体塑性变形特点四、多晶体塑性变形特点第四章第四章 金属材料的形变强化理论金属材料的形变强化理论 四、多晶体塑性变形特点四、多晶体塑性变形特点1.不同时性不同时性2.协调性协调性3.不均匀性不均匀性 在多晶体变形时，只在多晶体变形时，只有处在有利取向（取向因有处在有利取向（取向因子最大）晶粒的滑移系才子最大）晶粒的滑移系才能首先开动。能首先开动。多晶体变形时，一个晶粒的多晶体变形时，一个晶粒的变形必须与临近晶粒的变形相互变形必须与临近晶粒的变形相互协调，以免晶粒间产生断裂。多协调，以免晶粒间产生

13、断裂。多晶体的塑性变形是通过各晶粒的晶体的塑性变形是通过各晶粒的多系滑移来保证相互协调的。多系滑移来保证相互协调的。多多晶晶体体变变形形时时，各各晶晶粒粒变变形形量量不不同同，而而且且由由于于晶晶界界强强度度高高于于晶晶粒粒内内部部，使使得得每每个个晶晶粒粒内内部部的的变变形形也也是不均匀的。是不均匀的。一、形变强化现象 二、单晶体的塑性变形 三、滑移的位错机制五、塑性变形对金属组织和性能影响 六、冷变形金属的回复和再结晶 四、多晶体塑性变形特点 五、塑性变形对金属组织和性能五、塑性变形对金属组织和性能影响影响第四章第四章 金属材料的形变强化理论金属材料的形变强化理论 五、塑性变形对金属组织和

14、性能五、塑性变形对金属组织和性能影响影响1.1.塑性变形对金属组织的影响塑性变形对金属组织的影响1 1）形成纤维组织）形成纤维组织金属塑性变形时，晶粒沿着变形方向被拉长，当变形金属塑性变形时，晶粒沿着变形方向被拉长，当变形量很大时，变成纤维状条纹。量很大时，变成纤维状条纹。2 2）形成形变织构）形成形变织构随着变形的发生，还伴随着晶体的转动。在形变量很随着变形的发生，还伴随着晶体的转动。在形变量很大时，各晶粒的取向会趣于一致。这种由于变形而使大时，各晶粒的取向会趣于一致。这种由于变形而使晶粒具有择优取向的组织叫做形变织构晶粒具有择优取向的组织叫做形变织构五、塑性变形对金属组织和性能五、塑性变形

15、对金属组织和性能影响影响1.1.塑性变形对金属组织的影响塑性变形对金属组织的影响1 1）形成纤维组织）形成纤维组织金属塑性变形时，晶粒沿着变形方向被拉长，当变形金属塑性变形时，晶粒沿着变形方向被拉长，当变形量很大时，变成纤维状条纹。量很大时，变成纤维状条纹。2 2）形成形变织构）形成形变织构随着变形的发生，还伴随着晶体的转动。在形变量很随着变形的发生，还伴随着晶体的转动。在形变量很大时，各晶粒的取向会趣于一致。这种由于变形而使大时，各晶粒的取向会趣于一致。这种由于变形而使晶粒具有择优取向的组织叫做形变织构晶粒具有择优取向的组织叫做形变织构五、塑性变形对金属组织和性能五、塑性变形对金属组织和性能

16、影响影响1.1.塑性变形对金属组织的影响塑性变形对金属组织的影响1 1）形成纤维组织）形成纤维组织金属塑性变形时，晶粒沿着变形方向被拉长，当变形金属塑性变形时，晶粒沿着变形方向被拉长，当变形量很大时，变成纤维状条纹。量很大时，变成纤维状条纹。3 3）亚结构细化）亚结构细化 冷冷变变形形会会增增加加晶晶粒粒中中的的位位错错密密度度，随随着着变变形形量量的的增增加，位错交织缠结，在晶粒内部形成胞状亚结构。加，位错交织缠结，在晶粒内部形成胞状亚结构。4 4）点阵严重畸变）点阵严重畸变2.2.塑性变形对金属性能的影响塑性变形对金属性能的影响2）塑性变形对金属物理塑性变形对金属物理-化学性能的影响化学性

17、能的影响 随随着着塑塑性性变变形形的的增增加加，金金属属的的导导电电性性、电电阻阻温温度度系系数数和和导导热热性性下下降降，导导磁磁率率、磁磁饱饱和和度度下下降降，矫矫顽顽力力增增加加，内内能能、化化学学活力增加，耐蚀性下降活力增加，耐蚀性下降。1）塑性变形对金属力学性能的影响塑性变形对金属力学性能的影响由于形成了纤维组织和形变织构，导致金属明显的各向异性由于形成了纤维组织和形变织构，导致金属明显的各向异性由于位错密度升高，位错运动时相互交割加剧，产生位错塞由于位错密度升高，位错运动时相互交割加剧，产生位错塞积群、割阶、缠结网等障碍，阻碍位错的进一步运动，引起积群、割阶、缠结网等障碍，阻碍位错

18、的进一步运动，引起形变抗力增加，提高了金属的强度。形变抗力增加，提高了金属的强度。五、塑性变形对金属组织和性能五、塑性变形对金属组织和性能影响影响一、形变强化现象 二、单晶体的塑性变形 三、滑移的位错机制五、塑性变形对金属组织和性能影响 六、冷变形金属的回复和再结晶 四、多晶体塑性变形特点 六、冷变形金属的回复和再结晶六、冷变形金属的回复和再结晶 第四章第四章 金属材料的形变强化理论金属材料的形变强化理论 六、冷变形金属的回复和再结晶六、冷变形金属的回复和再结晶加热温度加热温度 黄黄铜铜1.1.冷变形金属在加热时的组织和性能变化冷变形金属在加热时的组织和性能变化冷变形金属在加热时的组织和性能变

19、化冷变形金属在加热时的组织和性能变化 金属经冷变形后金属经冷变形后金属经冷变形后金属经冷变形后,组织处于不稳定状态组织处于不稳定状态组织处于不稳定状态组织处于不稳定状态,有自发恢复有自发恢复有自发恢复有自发恢复到稳定状态的倾向到稳定状态的倾向到稳定状态的倾向到稳定状态的倾向。但在常温下但在常温下但在常温下但在常温下，原子扩散能力小原子扩散能力小原子扩散能力小原子扩散能力小,不稳定状态可长时间维持。加热可使原子扩散能力不稳定状态可长时间维持。加热可使原子扩散能力不稳定状态可长时间维持。加热可使原子扩散能力不稳定状态可长时间维持。加热可使原子扩散能力增加，金属将依次发生增加，金属将依次发生增加，金

20、属将依次发生增加，金属将依次发生回复、再结晶回复、再结晶回复、再结晶回复、再结晶和和和和晶粒长大。晶粒长大。晶粒长大。晶粒长大。六、冷变形金属的回复和再结晶六、冷变形金属的回复和再结晶经经冷冷塑塑性性变变形形的的金金属属加加热热时时，在在光光学学显显微微组组织织发发生生改改变变前前（即即再再结结晶晶晶晶粒粒形形成成前前）所所产产生生的的某某些些亚亚结结构构和和性性能能之之间间的的变变化化过过程程叫做回复叫做回复。2.2.回复回复六、冷变形金属的回复和再结晶六、冷变形金属的回复和再结晶在回复阶段金属在回复阶段金属中的点缺陷及位错近距离迁移而引起中的点缺陷及位错近距离迁移而引起的晶内某些变化。如空

21、位与其他缺陷合并、同一滑移的晶内某些变化。如空位与其他缺陷合并、同一滑移面上的异号位错相遇合并而使缺陷数量减少等。面上的异号位错相遇合并而使缺陷数量减少等。由于位错运动使其由冷塑性由于位错运动使其由冷塑性变形时的无序状态变为垂直变形时的无序状态变为垂直分布，形成亚晶界，这一过分布，形成亚晶界，这一过程称多边形化。程称多边形化。六、冷变形金属的回复和再结晶六、冷变形金属的回复和再结晶在在回回复复过过程程中中，晶晶粒粒仍仍然然保保持持纤纤维维状状，金金属属的的力力学学性性能能（硬硬度度、强强度度等等）变变化化不不大大，塑塑性性略略有有提提高高，宏宏观观内内应应力力基基本本消消除除，但但某某些些物物

22、理理、化化学学性性能能发发生生明明显显变变化化，如如导导电电率率升高、应力腐蚀抗力上升。升高、应力腐蚀抗力上升。2.2.回复回复3.3.再结晶再结晶 当当冷冷变变形形金金属属的的加加热热温温度度较较高高时时，在在变变形形组组织织的的基基体体上上产产生生新新的的无无畸畸变变晶晶核核，并并迅迅速长大成等轴晶粒。速长大成等轴晶粒。再再结结晶晶是是晶晶核核形形成成和和长长大大的的过过程程，但但没没有新相形成，再结晶在一个温度区间内进行。有新相形成，再结晶在一个温度区间内进行。再再结结晶晶后后，冷冷变变形形金金属属的的强强度度和和硬硬度度下下降降，塑塑性性和和韧韧性性升升高高，微微观观内内应应力力完完全

23、全消消除除，金金属性能基本上恢复到冷变形前的水平。属性能基本上恢复到冷变形前的水平。六、冷变形金属的回复和再结晶六、冷变形金属的回复和再结晶3.3.再结晶再结晶六、冷变形金属的回复和再结晶六、冷变形金属的回复和再结晶铁素体变形铁素体变形80%670加热加热650加热加热再结晶也是一个晶核形再结晶也是一个晶核形再结晶也是一个晶核形再结晶也是一个晶核形成和长大的过程，但不成和长大的过程，但不成和长大的过程，但不成和长大的过程，但不是相变过程，再结晶前是相变过程，再结晶前是相变过程，再结晶前是相变过程，再结晶前后新旧晶粒的晶格类型后新旧晶粒的晶格类型后新旧晶粒的晶格类型后新旧晶粒的晶格类型和成分完全

24、相同。和成分完全相同。和成分完全相同。和成分完全相同。4.4.晶粒晶粒长大长大 再再结结晶晶完完成成时时，一一般般得得到到细细小小的的等等轴轴晶晶粒粒组组织织。如如果果继继续续提提高高加加热热温温度度，或或延延长长保保温温时时间间，晶晶粒粒将将进进一步长大。一步长大。六、冷变形金属的回复和再结晶六、冷变形金属的回复和再结晶黄铜再结晶和晶粒长大各个阶段的金相照片黄铜再结晶和晶粒长大各个阶段的金相照片冷变形量为冷变形量为38的组织的组织580C保温保温3秒后的组织秒后的组织580C保温保温4秒后的组织秒后的组织580C保温保温8秒后的组织秒后的组织580C保温保温15分后的组织分后的组织 700C

25、保温保温10分后的组织分后的组织5.再结晶再结晶晶粒大小的控制晶粒大小的控制 形形变变量量越越大大，再再结结晶晶形形核核率率就就越越高高，晶晶粒粒越越细细小小。再结晶温度越高或保温时间越长，则晶粒越粗大。再结晶温度越高或保温时间越长，则晶粒越粗大。形形变变强强化化和和吸吸晶晶强强化化不不适适用用于于高高温温下下使使用用的的合合金金。对于冷变形金属焊接时也会出现晶粒长大的问题。对于冷变形金属焊接时也会出现晶粒长大的问题。六、冷变形金属的回复和再结晶六、冷变形金属的回复和再结晶6.6.金属金属热加工热加工 热热加加工工是是指指于于再再结结晶晶温温度度以以上上进进行行的的压压力力加加工工，其特点如下

26、：其特点如下：1 1）在在热热加加工工过过程程中中，同同时时进进行行形形变变强强化化和和再再结结晶晶软化两个过程，一般不发生明显加工硬化现象。软化两个过程，一般不发生明显加工硬化现象。2 2）热热加加工工可可改改善善铸铸态态组组织织缺缺陷陷，形形成成纤纤维维组组织织，使金属呈现各向异性。使金属呈现各向异性。六、冷变形金属的回复和再结晶六、冷变形金属的回复和再结晶轧制轧制模锻模锻拉拔拉拔六、冷变形金属的回复和再结晶六、冷变形金属的回复和再结晶自自由由锻锻六、冷变形金属的回复和再结晶六、冷变形金属的回复和再结晶六、冷变形金属的回复和再结晶六、冷变形金属的回复和再结晶改善铸态组织缺陷改善铸态组织缺陷

27、出现纤维组织出现纤维组织 可使铸态组织中的气孔、可使铸态组织中的气孔、疏松及微裂纹焊合，提高金疏松及微裂纹焊合，提高金属致密度，某些高合金钢中属致密度，某些高合金钢中的莱氏体和大块初生碳化物的莱氏体和大块初生碳化物可被打碎并使其分布均匀等。可被打碎并使其分布均匀等。在热加工过程中铸态金属的偏在热加工过程中铸态金属的偏析、夹杂物、第二相、晶界等逐渐析、夹杂物、第二相、晶界等逐渐沿变形方向延展，在宏观工件上勾沿变形方向延展，在宏观工件上勾画出一个个线条，这种组织也称为画出一个个线条，这种组织也称为纤维组织。纤维组织。金属的金属的热加工特点热加工特点(1)合金具有非常细小的等轴晶粒的两相合金具有非常

28、细小的等轴晶粒的两相组织组织(晶粒的平均直径通常小于晶粒的平均直径通常小于10m)。(2)变形温度通常接近于该合金绝对熔点变形温度通常接近于该合金绝对熔点温度的温度的0.5至至0.65倍。倍。(3)通常需要较低的应变速度率。通常需要较低的应变速度率。7.7.超塑性超塑性第四章第四章 金属材料的强化理论金属材料的强化理论4.1 形变强化 4.2 固溶强化 4.3 第二相强化 4.4 细晶强化 4.2 固溶强化固溶强化 4.2 固溶强化固溶强化 一、固溶强化现象一、固溶强化现象 二、固溶强化的影响因素二、固溶强化的影响因素 三、固溶强化机理三、固溶强化机理4.2 固溶强化固溶强化 1.固溶强化现象

29、固溶强化现象 溶质原子溶入金属溶质原子溶入金属基体而形成固溶体，基体而形成固溶体，使金属的强度、硬使金属的强度、硬度升高，塑性、韧度升高，塑性、韧性有所下降，这一性有所下降，这一现象称为固溶强化。现象称为固溶强化。4.2 固溶强化固溶强化 2固固溶溶强强化化的的影影响响因因素素 溶质原子浓度溶质原子浓度 溶质溶剂原溶质溶剂原子尺寸差子尺寸差 溶质原子类型溶质原子类型 溶质原子浓度越高，强化溶质原子浓度越高，强化作用也越大作用也越大 溶质溶剂原子尺寸相差越溶质溶剂原子尺寸相差越大，强化效果越显著大，强化效果越显著 1 溶质原子造成球对称的点阵畸溶质原子造成球对称的点阵畸变，其强化约为变，其强化约

30、为G/102溶质原子造成非球对称的点阵溶质原子造成非球对称的点阵畸变，其强化约为畸变，其强化约为G的几倍。的几倍。3.固溶强化机理固溶强化机理Cu-Ni合金成分与性能关系合金成分与性能关系溶质原子造成点阵畸变，其应力场与位错应溶质原子造成点阵畸变，其应力场与位错应力场发生弹性交互作用并阻碍位错运动力场发生弹性交互作用并阻碍位错运动,使变使变形抗力提高形抗力提高。溶质原子溶质原子吸附在位错附近形成柯氏气团，使吸附在位错附近形成柯氏气团，使位错被钉扎住，从而使变形抗力提高。位错被钉扎住，从而使变形抗力提高。第四章第四章 金属材料的强化理论金属材料的强化理论4.1 形变强化 4.2 固溶强化 4.3

31、 第二相强化 4.4 细晶强化 4.3 第二相强化第二相强化 概念概念 当第二相以细小弥散的微粒均当第二相以细小弥散的微粒均匀分布于基体相中时，将阻碍匀分布于基体相中时，将阻碍位错运动位错运动,产生显著的强化作用产生显著的强化作用 4.3 第二相强化第二相强化 颗粒钉扎作用的电镜照片颗粒钉扎作用的电镜照片位错切位错切割第二割第二相粒子相粒子示意图示意图电电镜镜观观察察沉淀强化沉淀强化或或时效强化时效强化 如果第二相微粒是通过过饱和如果第二相微粒是通过过饱和固溶体的时效处理而沉淀析出固溶体的时效处理而沉淀析出并产生强化并产生强化 弥散强化弥散强化 第二相微粒是通过粉末冶金第二相微粒是通过粉末冶金

32、方法加入并起强化作用方法加入并起强化作用 4.3 第二相强化第二相强化 1.时效强化（或沉淀强化）时效强化（或沉淀强化）固溶度随温度降低而显著减少。时效强化合金时效强化合金当含量大于当含量大于B0的的合金加热到略低合金加热到略低于固相线的温度，于固相线的温度，使使B组元充分溶组元充分溶解后，快速冷却，解后，快速冷却，而形成亚稳定的而形成亚稳定的过饱和固溶体过饱和固溶体 4.3 第二相强化第二相强化 时效时效经固溶处理的合金在室温或一定经固溶处理的合金在室温或一定温度下加热保持一定时间，使过温度下加热保持一定时间，使过饱和固溶体趋于某种程度的分解饱和固溶体趋于某种程度的分解时效的一般过程时效的一

33、般过程过饱和固溶体过饱和固溶体饱和饱和1 1固溶体溶质富集区固溶体溶质富集区 饱和饱和2固溶体亚稳相固溶体亚稳相 饱和饱和固溶体平衡相固溶体平衡相4.3 第二相强化第二相强化 时效状态与性能时效状态与性能4.3 第二相强化第二相强化 4.3 第二相强化第二相强化 概念概念 它是利用金属粉末或金属粉末与非它是利用金属粉末或金属粉末与非金属粉末的混合物作原料，经过压金属粉末的混合物作原料，经过压制成型和烧结两个主要工序来生产制成型和烧结两个主要工序来生产各种金属制品的方法各种金属制品的方法粉末的制备、压制成型、烧结及后粉末的制备、压制成型、烧结及后处理处理 工艺工艺过程过程 4.3 第二相强化第二

34、相强化 2.弥散强化弥散强化粉末冶金原理与工艺粉末冶金原理与工艺 4.1形变强化 4.2固溶强化 4.3 第二相强化 5.4 细晶强化 4.4 细晶强化细晶强化 第四章第四章 金属材料的强化理论金属材料的强化理论4.4 细晶强化细晶强化 5.4 细晶强化细晶强化 5.4 细晶强化细晶强化 细细化化晶晶粒粒方方法法1.对铸态使用的合金：合理控制冶对铸态使用的合金：合理控制冶铸工艺，如增大过冷度、加入变质铸工艺，如增大过冷度、加入变质剂、进行搅拌和振动等。剂、进行搅拌和振动等。2.对热轧或冷变形后退火态使用的对热轧或冷变形后退火态使用的合金：控制变形度、再结晶退火温合金：控制变形度、再结晶退火温度和时间。度和时间。3.对热处理强化态使用的合金：控对热处理强化态使用的合金：控制加热和冷却工艺参数制加热和冷却工艺参数,利用相变重利用相变重结晶来细化晶粒。结晶来细化晶粒。5.4 细晶强化细晶强化