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材料的强韧性及其应用 强度：金属材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力称为强度。 韧性：表示材料在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力。 金属材料的强化 1. 材料强化的类型 ：主要有细晶强化（晶界强化） 、固溶强化、形变 强化（位错强化）、第二相粒子沉淀（沉淀强化和弥散强化） 、相变强 化等。 2. 强化机制： (1) 细晶强化（晶界强化） ： 晶界分为大角度晶界和小角度晶界。 晶界两边相邻晶粒的位向和 亚晶块的原子排列位向存在位向差，处于原子排列不规则的畸变状 态。晶界处位错密度较大， 对金属滑移 ( 塑性变形 ) 、位错运动起阻碍 作用， 即晶界处对塑性变形的抗力较晶内为大， 使晶粒变形时的滑移 带不能穿越晶界，裂纹穿越也困难。因此，当晶粒越细，晶界越多， 表现阻碍作用也越大，此时金属的屈服强度也越高。 方法： 根据晶界强化的原理， 在热处理工艺方法上发展了采用超细化热 处理的新工艺，即细化奥氏体 (A) 晶粒或碳化物相，使晶粒度细化到 十级以上。由于超细化作用，使晶界面积增大，从而对金属塑性变形 的抗力增加，反映在力学性能方面其金属强韧性大大提高。 如果奥氏体晶粒细化在十级以上，则金属的强韧性将大大提高， 为达此目的，现代发展的热处理新技术方法有以下三种。 ①利用极高加热速度的能量密度进行快速加热的热处理。 -2 由于极高的加热能量密度，使加热速度大大提高，在 10 ~ 1s 的 时间内，钢件便可加热到奥氏体 (A ）状态，此时 A 的起始晶粒度很小， 继之以自冷淬火 ( 冷速达 104℃/s 以上) ，可得极细的马氏体 (M)组织， 与一般高频淬火比较硬度可高出 Hv50，而变形只有高频淬火的 1/4 ~ 1/5 ，寿命可提高 1.2 ~4 倍。 ②利用奥氏体 (A) 的逆转变 钢件加热到 A 后，淬火成 M，然后快速 (20s) 内重新加热到 A 状 ~ ~ 态，如此反复 3 4 次，晶粒可细化到 13 14 级。 ③ 采用 A-F 两相区交替加淬火 采用亚温淬火 (F+A 双相区加热 ) ，在提高材料强韧性的同时显著 降低临界脆化温度，抑制回火脆性。在 A-F 两相区交替加热，可使 A/F 相界面积大大增加，因而使奥氏体形核率大大增多，晶粒也就越 细化。 (2) 固溶强化： 是利用金属材料内部点缺陷 ( 间隙原子置换原子 ) 对金属基体 ( 溶 剂金属 ) 进行强化。 它分为两类： 间隙式固溶强化和置换式固溶强化。 a. 间隙式固溶强化：原子直径很小的元素如 C、N、O、B 等，作为溶 质元素溶入溶剂金属时，形成间隙式固溶体。 C、N 等间隙原子在基 体中与“位错” 产生弹性交互作用，当进入刃型位错附近并沿位错线 呈统计分布，形成“柯氏气团” 。当在螺型位错应力场作用下， C、N 原子在位错线附近有规则排列就形成“ snock ”气团。 这些在位错附近形成的 “气团”对位错的移动起阻碍和钉扎作用， 对金属基体产生强化效应。 ( 奥氏体是 C在面心立方晶格的 γ-Fe 中 的间隙固溶体，其最大溶解度为