讨论四：金属材料的强韧化.ppt

的强化和韧化专题讨论四:1强韧化意义提高材料的强度和韧性节约材料,降低成本,增加材料在使用过程中的可靠性和延长服役寿命希望所使用的材料既有足够的强度,又有较好的韧性,通常的材料二者不可兼得理解材料强韧化机理,掌握材料强韧化现象的物理本质,,使它的强度接近于理论强度。目前虽然能够制出无位错的高强度金属晶须,但实际应用它还存在困难,因为这样获得的高强度是不稳定的,对操作效应和表面情况非常敏感,而且位错一旦产生后,强度就大大下降。,以阻碍位错的运动,例如加工硬化、固溶强化、细晶强化、马氏体强化、沉淀强化等。综合运用这些强化手段,也可以从另一方面接近理论强度,例如在铁和钛中可以达到理论强度的38%。3一些材料的理论强度与实际强度金属临界分切应力τm(MPa)金属临界分切应力τm(MPa)--,是材料强度与塑性的综合表现。当不考虑外因时,断裂过程包括裂纹的形核和扩展。通常以裂纹形核和扩展的能量消耗或裂纹扩展抗力来表示材料韧性。裂纹形核前的塑性形变、裂纹的扩展是与金属组织结构密切相关的,它涉及到位错的运动,位错间的弹性交互作用,位错与溶质原子和沉淀相的弹性交互作用以及组织形态,其中包括基体、沉淀相和晶界的作用等。6强度是指材料抵抗变形和断裂的能力。在生产实践中,主要采用在金属中引入大量的缺陷,以阻碍位错的运动的方法来强化金属,包括:固溶强化细晶强化第二相粒子强化形变强化金属材料的强化7金属材料的韧化韧性则是材料变形和断裂过程中吸收的能量。为更好的改善金属材料的韧性,必须熟悉一下两部分内容:韧化原理韧化工艺8固溶强化是利用点缺陷对位错运动的阻力使金属基体获得强化的一种方法。溶质原子在基体金属晶格中占据的位置分为填隙式和替代式两种不同方式。填隙原子对金属强度的影响可用下面的通式表示:Δσss=2Δτss=kicin强化机理:碳、氮等填隙式溶质原子嵌入金属基体的晶格间隙中,使晶格产生不对称畸变造成的强化效应以及填隙式原子在基体中与刃位错和螺位错产生弹性交互作用,使金属获得强化。替代式溶质原子在基体晶格中造成的畸变大都是球面对称的,因而强化效果要比填隙式原子小,但在高温下,替代式固溶强化变得较为重要。固溶强化9在障碍处位错弯曲的角度为θ,平衡时障碍对位错的作用力F与位错线张力T之间有关系:F=2·T·sin(θ/2)τ增大,θ达到临界值θc(F也增大到峰值Fm),挡不住位错的运动,此时所对应的切应力是晶体的屈服应力τc。τc=Fm/(L·b)=(2·T)/(L·b)sin(θc/2)L为位错线上障碍的平均间距Friedel与Fleischer理论位错被随机分布的点状障碍阻挡示意图10