四个强化机制和原则
1.细晶强化:提高金属材料机械性能的方法称为细晶强化,以提高材料的强度。?
原理:一般来说,金属是由许多晶粒组成的多晶体。单位体积晶粒越多,晶粒越细。细晶在室温下比粗晶金属具有更高的强度、硬度、塑性和韧性。由于细晶被外力分散,塑性变形均匀,应力集中小。晶粒越细,晶界面积越大,晶界越曲折,不利于裂纹扩展。
2.固溶强化:合金元素在母材中的固溶引起一定程度的晶格畸变,从而提高合金强度的现象。
原理:晶格畸变增加了位错运动的阻力,使其不易滑移,增加了合金固溶体的强度和硬度。当溶质原子浓度适当时,可以提高材料的强度和硬度,但降低其韧性和塑性。
3.第二相强化:第二相以细小弥散颗粒均匀分布在基体相中,具有显著的强化作用。
原理:相互作用阻碍了空间运动,提高了合金的变形抗力。?
4.加工硬化:随着冷变形量的增加,金属材料的强度和硬度提高,但塑性和韧性下降。
原理:塑性变形时,晶粒滑移,位错缠结,使晶粒拉长、断裂、纤维化,在金属中产生残余应力。
金属的可塑性
金属材料的延伸率和面积收缩率越大,材料的塑性越好,即材料能承受更大的塑性变形而不损坏。一般延伸率大于5%的金属材料称为塑性材料(如低碳钢),延伸率小于5%的金属材料称为脆性材料(如灰铸铁)。
塑性好的材料可以在较大的宏观范围内产生塑性变形,同时通过塑性变形使金属材料得到强化,从而提高材料的强度,保证零件的安全使用。此外,可塑性好的材料可以在一些成型工艺中成功加工,如冲压、冷弯、冷拔和矫直。因此,在选择金属材料作为机械零件时,必须满足一定的塑性指标。