固溶(rong)強(qiang)化
1. 定義(yi)合(he)金元素固溶于基(ji)體金屬中造成(cheng)一定程度的晶(jing)格畸變(bian)從(cong)而使合(he)金強度提高的現象(xiang)。
2. 原理溶(rong)(rong)(rong)(rong)入固(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)體中的溶(rong)(rong)(rong)(rong)質(zhi)原子造成(cheng)晶(jing)格(ge)畸變(bian)，晶(jing)格(ge)畸變(bian)增大了位錯運(yun)動(dong)的阻力，使滑移難以進行，從而使合金(jin)固(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)體的強(qiang)度(du)(du)與硬(ying)度(du)(du)增加。這種(zhong)通(tong)過(guo)溶(rong)(rong)(rong)(rong)入某種(zhong)溶(rong)(rong)(rong)(rong)質(zhi)元素來形成(cheng)固(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)體而使金(jin)屬強(qiang)化的現(xian)象(xiang)稱為固(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)強(qiang)化。在溶(rong)(rong)(rong)(rong)質(zhi)原子濃(nong)度(du)(du)適當時，可提高(gao)材料的強(qiang)度(du)(du)和硬(ying)度(du)(du)，而其韌(ren)性和塑性卻有所下降(jiang)。
3. 影響因素溶質(zhi)原子(zi)的原子(zi)分數越(yue)高，強(qiang)化作(zuo)用也(ye)越(yue)大，特別(bie)是當(dang)原子(zi)分數很低時，強(qiang)化作(zuo)用更為顯(xian)著。
溶質(zhi)原子(zi)與基體金屬的原子(zi)尺(chi)寸(cun)相差越大，強化作用(yong)也越大。
間(jian)隙(xi)(xi)型溶質原(yuan)(yuan)子比置換原(yuan)(yuan)子具有(you)(you)較大的(de)(de)固溶強(qiang)化效(xiao)果(guo)，且(qie)由于(yu)間(jian)隙(xi)(xi)原(yuan)(yuan)子在(zai)體(ti)心立(li)方晶體(ti)中的(de)(de)點陣畸變屬非對稱性的(de)(de)，故(gu)(gu)其強(qiang)化作(zuo)用大于(yu)面心立(li)方晶體(ti)的(de)(de)；但間(jian)隙(xi)(xi)原(yuan)(yuan)子的(de)(de)固溶度很有(you)(you)限，故(gu)(gu)實際強(qiang)化效(xiao)果(guo)也有(you)(you)限。
溶質原子與基體金屬的(de)價電子數目(mu)相差越大，固溶強化效果越明顯，即固溶體的(de)屈(qu)服強度隨著(zhu)價電子濃度的(de)增(zeng)加而提(ti)高。
4. 固溶強化的(de)程度(du)主要取決于(yu)以下因素基體原(yuan)(yuan)子和溶質原(yuan)(yuan)子之間的(de)尺寸(cun)差(cha)別。尺寸(cun)差(cha)別越(yue)(yue)大(da)，原(yuan)(yuan)始晶體結(jie)構受到(dao)的(de)干擾就越(yue)(yue)大(da)，位錯(cuo)滑(hua)移就越(yue)(yue)困難(nan)。
合金元素的量(liang)。加入(ru)(ru)的合金元素越(yue)多，強化(hua)(hua)效果(guo)越(yue)大(da)。如果(guo)加入(ru)(ru)過多太(tai)大(da)或太(tai)小(xiao)的原子，就會超(chao)過溶(rong)解度。這就涉及(ji)到另一種強化(hua)(hua)機制，分散相(xiang)強化(hua)(hua)。
間隙型溶(rong)質原子(zi)比置換型原子(zi)具有更(geng)大的固溶(rong)強化(hua)效果。
溶質原子與基體金屬的價(jia)電子數(shu)相差(cha)越大(da)，固溶強化(hua)作用越顯(xian)著。
5. 效果屈服強(qiang)(qiang)度、拉伸強(qiang)(qiang)度和硬度都要強(qiang)(qiang)于(yu)純金屬(shu)；大部分(fen)情況下(xia)，延展性低于(yu)純金屬(shu)；導電性比純金屬(shu)低很多；抗蠕變(bian)，或者(zhe)在高(gao)溫下(xia)的強(qiang)(qiang)度損(sun)失，通過固溶強(qiang)(qiang)化可以得到改善。
加(jia)工硬化
1. 定(ding)義隨著(zhu)冷變形程度(du)的增加，金屬材料強(qiang)度(du)和硬度(du)提(ti)高，但(dan)塑性、韌性有所下降。
2. 簡介金屬材(cai)料在再結晶(jing)溫度以下(xia)塑(su)性變形時強度和硬(ying)度升高，而塑(su)性和韌性降低的(de)現(xian)象。又稱冷(leng)作硬(ying)化(hua)。產生原(yuan)因是(shi)，金屬在塑(su)性變形時，晶(jing)粒發生滑移，出現(xian)位錯(cuo)的(de)纏(chan)結，使晶(jing)粒拉長、破碎(sui)和纖(xian)維化(hua)，金屬內部產生了殘余應力等(deng)。加工(gong)硬(ying)化(hua)的(de)程度通常用(yong)加工(gong)后(hou)與加工(gong)前表面(mian)層(ceng)顯微硬(ying)度的(de)比(bi)值(zhi)和硬(ying)化(hua)層(ceng)深度來表示加工(gong)硬(ying)化(hua)。
3. 從位錯理(li)論角(jiao)度解釋
（1）位錯(cuo)(cuo)間(jian)發生交(jiao)截，產生的割階阻(zu)礙位錯(cuo)(cuo)運(yun)動；（2）位錯(cuo)(cuo)間(jian)發生反應，形成(cheng)的固定位錯(cuo)(cuo)阻(zu)礙位錯(cuo)(cuo)運(yun)動；（3）位錯(cuo)(cuo)發生增(zeng)殖，位錯(cuo)(cuo)密度(du)增(zeng)加使位錯(cuo)(cuo)運(yun)動阻(zu)力進(jin)一步增(zeng)大。
4. 危害加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)硬(ying)化給金屬件(jian)的進一步加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)帶來困(kun)難。如在冷軋(ya)(ya)鋼板(ban)的過(guo)程中會愈(yu)(yu)軋(ya)(ya)愈(yu)(yu)硬(ying)以致軋(ya)(ya)不動(dong)，因而需(xu)在加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)過(guo)程中安排中間退(tui)火，通過(guo)加(jia)(jia)(jia)(jia)熱消(xiao)除其加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)硬(ying)化。又如在切削加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)中使工(gong)(gong)件(jian)表層(ceng)脆而硬(ying)，從而加(jia)(jia)(jia)(jia)速刀(dao)具(ju)磨損、增大切削力等。
5. 好(hao)處它可提高(gao)金屬的強(qiang)度(du)、硬(ying)度(du)和耐磨性，特(te)別(bie)是(shi)對于那些(xie)不能以熱處理方法提高(gao)強(qiang)度(du)的純金屬和某些(xie)合金尤為(wei)重(zhong)要。如冷(leng)拉高(gao)強(qiang)度(du)鋼絲和冷(leng)卷彈簧等，就是(shi)利用(yong)冷(leng)加工變形來(lai)提高(gao)其(qi)(qi)強(qiang)度(du)和彈性極限。又如坦克、拖拉機的履帶、破碎(sui)機的顎(e)板和鐵(tie)路(lu)的道岔等也是(shi)利用(yong)加工硬(ying)化(hua)來(lai)提高(gao)其(qi)(qi)硬(ying)度(du)和耐磨性的。
6. 在機械工(gong)(gong)(gong)程中(zhong)的(de)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)經(jing)過(guo)冷拉(la)、滾壓和噴丸(wan)（見表面(mian)強化(hua)(hua)(hua)）等工(gong)(gong)(gong)藝，能(neng)顯著提(ti)高(gao)金(jin)屬材料、零(ling)件(jian)和構件(jian)的(de)表面(mian)強度(du)(du)；零(ling)件(jian)受力后(hou)，某(mou)些部位局部應力常超過(guo)材料的(de)屈服(fu)極(ji)限，引起塑性變(bian)(bian)形(xing)(xing)，由于(yu)加工(gong)(gong)(gong)硬化(hua)(hua)(hua)限制了塑性變(bian)(bian)形(xing)(xing)的(de)繼續發展，可提(ti)高(gao)零(ling)件(jian)和構件(jian)的(de)安全度(du)(du)；金(jin)屬零(ling)件(jian)或(huo)構件(jian)在沖壓時，其(qi)塑性變(bian)(bian)形(xing)(xing)處伴隨著強化(hua)(hua)(hua)，使變(bian)(bian)形(xing)(xing)轉(zhuan)移到其(qi)周圍(wei)未加工(gong)(gong)(gong)硬化(hua)(hua)(hua)部分(fen)。經(jing)過(guo)這樣反復交(jiao)替作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)可得到截面(mian)變(bian)(bian)形(xing)(xing)均勻一致的(de)冷沖壓件(jian)；可以改(gai)進低碳(tan)鋼的(de)切(qie)削(xue)性能(neng)，使切(qie)屑(xie)易于(yu)分(fen)離。但加工(gong)(gong)(gong)硬化(hua)(hua)(hua)也(ye)給(gei)金(jin)屬件(jian)進一步加工(gong)(gong)(gong)帶來困難(nan)。如冷拉(la)鋼絲，由于(yu)加工(gong)(gong)(gong)硬化(hua)(hua)(hua)使進一步拉(la)拔(ba)耗能(neng)大，甚至被(bei)拉(la)斷(duan)，因(yin)此必須經(jing)中(zhong)間(jian)退火，消除加工(gong)(gong)(gong)硬化(hua)(hua)(hua)后(hou)再(zai)拉(la)拔(ba)。又如在切(qie)削(xue)加工(gong)(gong)(gong)中(zhong)為使工(gong)(gong)(gong)件(jian)表層(ceng)脆而硬，再(zai)切(qie)削(xue)時增加切(qie)削(xue)力，加速(su)刀具磨(mo)損等。
細晶強化
1. 定義通(tong)(tong)過(guo)細化晶粒(li)而使金(jin)屬材(cai)料(liao)力(li)學(xue)性能(neng)提高的方法稱為細晶強(qiang)化，工業上通(tong)(tong)過(guo)細化晶粒(li)以提高材(cai)料(liao)強(qiang)度(du)。
2. 原理通常金屬(shu)(shu)是由許多晶(jing)(jing)(jing)(jing)粒(li)(li)組成的(de)(de)多晶(jing)(jing)(jing)(jing)體，晶(jing)(jing)(jing)(jing)粒(li)(li)的(de)(de)大(da)(da)小(xiao)可以(yi)用單位體積(ji)(ji)內晶(jing)(jing)(jing)(jing)粒(li)(li)的(de)(de)數目(mu)(mu)來表示，數目(mu)(mu)越(yue)(yue)多，晶(jing)(jing)(jing)(jing)粒(li)(li)越(yue)(yue)細(xi)(xi)。實驗表明，在常溫(wen)下的(de)(de)細(xi)(xi)晶(jing)(jing)(jing)(jing)粒(li)(li)金屬(shu)(shu)比粗晶(jing)(jing)(jing)(jing)粒(li)(li)金屬(shu)(shu)有更(geng)高(gao)的(de)(de)強度(du)、硬(ying)度(du)、塑(su)性和韌(ren)性。這(zhe)是因為細(xi)(xi)晶(jing)(jing)(jing)(jing)粒(li)(li)受(shou)到外(wai)力(li)發(fa)生塑(su)性變(bian)形可分(fen)散在更(geng)多的(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)(jing)粒(li)(li)內進(jin)行，塑(su)性變(bian)形較均勻，應力(li)集中較小(xiao)；此外(wai)，晶(jing)(jing)(jing)(jing)粒(li)(li)越(yue)(yue)細(xi)(xi)，晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)面積(ji)(ji)越(yue)(yue)大(da)(da)，晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)越(yue)(yue)曲折，越(yue)(yue)不利于(yu)裂紋的(de)(de)擴展(zhan)。故工業上將(jiang)通過細(xi)(xi)化(hua)晶(jing)(jing)(jing)(jing)粒(li)(li)以(yi)提高(gao)材料(liao)強度(du)的(de)(de)方法稱為細(xi)(xi)晶(jing)(jing)(jing)(jing)強化(hua)。
3. 效(xiao)果晶(jing)(jing)粒越(yue)(yue)(yue)(yue)細(xi)(xi)小，位錯集(ji)群中位錯個(ge)數（n）越(yue)(yue)(yue)(yue)小，根據(ju)τ=nτ0，應力集(ji)中越(yue)(yue)(yue)(yue)小，所以材料的(de)強(qiang)(qiang)度越(yue)(yue)(yue)(yue)高；細(xi)(xi)晶(jing)(jing)強(qiang)(qiang)化的(de)強(qiang)(qiang)化規律，晶(jing)(jing)界越(yue)(yue)(yue)(yue)多，晶(jing)(jing)粒越(yue)(yue)(yue)(yue)細(xi)(xi)，根據(ju)霍(huo)爾(er)-配(pei)奇關系式，晶(jing)(jing)粒的(de)平(ping)均值（d）越(yue)(yue)(yue)(yue)小，材料的(de)屈(qu)服(fu)強(qiang)(qiang)度就(jiu)越(yue)(yue)(yue)(yue)高。
4. 細(xi)化晶粒的方法增加過(guo)冷度；變質處(chu)理(li)；振(zhen)動(dong)與攪拌；對于冷變形(xing)的金屬可以通(tong)過(guo)控制變形(xing)度，退火(huo)溫(wen)度來細(xi)化晶粒。
第(di)二相強(qiang)化
1. 定義復(fu)相(xiang)(xiang)合金與單相(xiang)(xiang)合金相(xiang)(xiang)比，除基體相(xiang)(xiang)以(yi)(yi)外，還有第二相(xiang)(xiang)的(de)存在。當第二相(xiang)(xiang)以(yi)(yi)細小彌散的(de)微(wei)粒均勻(yun)分(fen)布于(yu)基體相(xiang)(xiang)中時，將會產生顯著的(de)強(qiang)化(hua)作用。這種強(qiang)化(hua)作用稱為第二相(xiang)(xiang)強(qiang)化(hua)。
2. 分類(lei)對(dui)于位錯的(de)運動來說(shuo)，合(he)金所含的(de)第二相有以下兩種(zhong)情況(kuang)：
（1）不(bu)可變形微粒的強化作(zuo)用（繞(rao)過機制）。 （2）可變形微粒的強化作(zuo)用（切(qie)過機制）。
彌散強(qiang)化(hua)和(he)沉(chen)淀強(qiang)化(hua)均屬于(yu)第二相(xiang)強(qiang)化(hua)的特殊情(qing)形(xing)。
3. 效果第二相強化的(de)主(zhu)要(yao)原因是它們與(yu)位(wei)錯(cuo)間的(de)交互作用，阻礙了位(wei)錯(cuo)運動，提(ti)高了合金的(de)變(bian)形抗(kang)力。
總(zong)結
影響強(qiang)度(du)的(de)因素中(zhong)最重要的(de)是(shi)(shi)材(cai)料本身的(de)成(cheng)分、組織結(jie)構和表面狀(zhuang)態；其次是(shi)(shi)受力狀(zhuang)態，如加力快慢、加載(zai)方式，是(shi)(shi)簡單拉(la)伸(shen)(shen)還是(shi)(shi)反復受力，都(dou)會(hui)表現(xian)出不同的(de)強(qiang)度(du)；此外，試樣幾何形狀(zhuang)和尺寸及試驗(yan)介質也都(dou)有(you)很大的(de)影響，有(you)時甚至是(shi)(shi)決定(ding)性(xing)的(de)，如超高強(qiang)度(du)鋼在氫氣氛中(zhong)的(de)拉(la)伸(shen)(shen)強(qiang)度(du)可能成(cheng)倍地下降。
金屬材料的(de)(de)(de)強化(hua)途(tu)徑不外兩(liang)個(ge)，一是(shi)(shi)(shi)提高(gao)(gao)(gao)合(he)金的(de)(de)(de)原子間結合(he)力，提高(gao)(gao)(gao)其理論強度(du)(du)(du)，并制(zhi)得無缺陷(xian)的(de)(de)(de)完整晶(jing)體(ti)，如晶(jing)須(xu)。已知鐵的(de)(de)(de)晶(jing)須(xu)的(de)(de)(de)強度(du)(du)(du)接近理論值，可以認(ren)為這(zhe)(zhe)是(shi)(shi)(shi)因(yin)為晶(jing)須(xu)中沒有位錯(cuo)，或者只包(bao)含少量在形(xing)變過程中不能增殖的(de)(de)(de)位錯(cuo)。可惜當(dang)晶(jing)須(xu)的(de)(de)(de)直徑較大時，強度(du)(du)(du)會急劇下降。另(ling)一強化(hua)途(tu)徑是(shi)(shi)(shi)向晶(jing)體(ti)內(nei)引入大量晶(jing)體(ti)缺陷(xian)，如位錯(cuo)、點(dian)缺陷(xian)、異(yi)類原子、晶(jing)界、高(gao)(gao)(gao)度(du)(du)(du)彌散的(de)(de)(de)質點(dian)或不均勻(yun)性（如偏聚）等，這(zhe)(zhe)些缺陷(xian)阻(zu)礙(ai)位錯(cuo)運動，也會明顯地(di)提高(gao)(gao)(gao)金屬強度(du)(du)(du)。事實(shi)證明，這(zhe)(zhe)是(shi)(shi)(shi)提高(gao)(gao)(gao)金屬強度(du)(du)(du)最(zui)有效的(de)(de)(de)途(tu)徑。對工程材料來說，一般(ban)是(shi)(shi)(shi)通(tong)過綜(zong)合(he)的(de)(de)(de)強化(hua)效應以達到較好(hao)的(de)(de)(de)綜(zong)合(he)性能。
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