金属材料的四种强化方式

作者: xiao_8
来源: 数月亮
2019-05-30

范文一：金属材料的四种强化方式

金属材料的?四种强化方?式

一(细晶强化

通过细化晶?粒而使金属?材料力学性?能提高的方?法称为细晶?强化，工业上将通?过细化晶粒?以提高材料?强度。

通常金属是?由许多晶粒?组成的多晶?体，晶粒的大小?可以用单位?体积内晶粒?的数目来表?示，数目越多，晶粒越细。实验表明，在常温下的?细晶粒金属?比粗晶粒金?属有更高的?强度、硬度、塑性和韧性?。这是因为细?晶粒受到外?力发生塑性?变形可分散?在更多的晶?粒内进行，塑性变形较?均匀，应力集中较?小;此外，晶粒越细，晶界面积越?大，晶界越曲折?，越不利于裂?纹的扩展。故工业上将?通过细化晶?粒以提高材?料强度的方?法称为细晶?强化。

晶粒越细小?，位错集群中?位错个数(n)越小，根据τ=nτ0，应力集中越?小，所以材料的?强度越高;

细晶强化的?强化规律，晶界越多，晶粒越细，根据霍尔-配奇关系式?，晶粒的平均?值(d)越小，材料的屈服?强度就越高?。

细化晶粒的?方法

1，增加过冷度?;

2，变质处理;

3，振动与搅拌?;

4，对于冷变形?的金属可以?通过控制变?形度，退火温度来?细化晶粒。二(固溶强化

定义:合金元素固?溶于基体金?属中造成一?定程度的晶?格畸变从而?使合金强度?提高的现象?。

原理:融入固溶体?中的溶质原?子造成晶格?畸变，晶格畸变增?大了位错运?动的阻力，使滑移难以?进行，从而使合金?固溶体的强?度与硬度增?加。这种通过融?入某种溶质?元素来形成?固溶体而使?金属强化的?现象称为固?溶强化。在溶质原子?浓度适当时?，可提高材料?的强度和硬?度，而其韧性和?塑性却有所?下降。影响因素

)溶质原子的?原子分数越?高，强化作用也?越大，特别是当原?子分数很低?时，(1

强化作用更?为显著。

(2)溶质原子与?基体金属的?原子尺寸相?差越大，强化作用也?越大。 (3)间隙型溶质?原子比置换?原子具有较?大的固溶强?化效果，且由于间隙?原子在体心?立方晶体中?的点阵畸变?属非对称性?的，故其强化作?用大于面心?立方晶体的?;但间隙原子?的固溶度很?有限，故实际强化?效果也有限?。

(4)溶质原子与?基体金属的?价电子数目?相差越大，固溶强化效?果越明显，即固溶体的?屈服强度随?着价电子浓?度的增加而?提高。

编辑本段程?度固溶强化?的程度主要?取决于两个?因素:1. 原始原子和?添加原子之?间的尺寸差?别。尺寸差别越?大，原始晶体结?构受到的干?扰就越大，位错滑移就?越困难。2. 合金元素的?量。加入的合金?元素越多，强化效果越?大。如果加入过?

多太大或太?小的原子，就会超过溶?解度。这就涉及到?另一种强化?机制，分散相强化?。3.间隙型溶质?原子比置换?型原子具有?更大的固溶?强化效果。4.溶质原子与?基体金属的?价电子数相?差越大，固溶强化作?用越显著。

编辑本段效?果1. 屈服强度、拉伸强度和?硬度都要强?于纯金属

2. 绝大部分情?况下，延展性低于?纯金属

3. 导电性比纯?金属低很多?

4. 抗蠕变，或者在高温?下的强度损?失，通过固溶强?化可以得到?改善

三(第二相强化?

复相合金与?单相合金相?比，除基体相以?外，还有第二相?得存在。当第二相以?细小弥散的?微粒均匀分?布于基体相?中时，将会产生显?著的强化作?用。这种强化作?用称为第二?相强化。第二相强化?的主要原因?是它们与位?错间的交互?作用，阻碍了位错?运动，提高了合金?的变形抗力?。

对于位错的?运动来说，合金所含的?第二相有以?下两种情况?:

1、不可变形微?粒的强化作?用。

2、可变形微粒?的强化作用?。

弥散强化和?沉淀强化均?属于第二相?强化的特殊?情形。

四(加工硬化

定义:

随着冷变形?程度的增加?，金属材料强?度和硬度指?标都有所提?高，但塑性、韧性有所下?降。

简介:

金属材料在?再结晶温度?以下塑性变形时强度和硬度升高，而塑性和韧?性降低的现?象。又称冷作硬?化。产生原因是?，金属在塑性?变形时，晶粒发生滑?移，出现位错的?缠结，使晶粒拉长?、破碎和纤维?化，金属内部产?生了残余应?力等。加工硬化的?程度通常用?加工后与加?工前表面层?显微硬度的比值和硬?化层深度来?表示加工硬化。

加工硬化给?金属件的进?一步加工带?来困难。如在冷轧钢?板的过程中?会愈轧愈硬?以致轧不动?，因而需在加?工过程中安?排中间退火?，通过加热消?除其加工硬?化。又如在切削加工中使工件表?层脆而硬，从而加速刀?具磨损、增大切削力?等。但有利的一?面是，它可提高金?属的强度、硬度和耐磨?性，特别是对于?那些不能以?热处理方法?提高强度的?纯金属和某?些合金尤为?重要。如冷拉高强?度钢丝和冷?卷弹簧等，就是利用冷?加工变形来?提高其强度?和弹性极限?。又如坦克和?拖拉机的履?带、破碎机的颚?板以及铁路?的道岔等也?是利用加工?硬化来提高?其硬度和耐?磨性的。以低碳钢拉?伸的应力,应变(σ-ε)图为例(见图)。当载荷超过?屈服阶段c?е后,进入强化阶?段еg,到某点k卸载时,应力不沿加?载路线oc?dеk返回?，而是沿着基?本平行于o?ɑ的直线k?o1下降,产生塑性变?形oo1。再加载时,应力沿o1?k上升,过k点后继?续产生塑性?变形,此时屈服极?限已由σS?提高到。如此反复作?用,每循环一次?都产生一次?新的塑性变?形，并提高强度?指标。但随着循环?次数的增加?，加工硬化逐?渐趋于稳定?。这种加工硬?化现象可解?释为:在塑性变形?时晶粒产生?滑移，

滑移面和其?附近的晶格?扭曲，使晶粒伸长?和破碎，金属内部产?生残余应力?等，因而继续塑?性变形就变?得困难，引起加工硬?化。这种现象受?到构成金属?基体的元素?性质、点阵类型、变形温度、变形速度和?变形程度等?因素影响。加工硬化可?由真正应力-应变曲线来描述。

在机械工程?中的作用

?经过冷拉、滚压和喷丸(见表面强化??)等工艺，能显著提高?金属材料、零件和构件?的表面强度?;

?零件受力后?，某些部位局?部应力常超?过材料的屈?服极限，引起塑性变?形，由于加工硬?化限制了塑?性变形的继?续发展，可提高零件?和构件的安?全度; ?金属零件或?构件在冲压?时，其塑性变形?处伴随着强?化，使变形转移?到其周围未?加工硬化部?分。经过这样反?复交替作用?可得到截面?变形均匀一?致的冷冲压?件; ?可以改进低?碳钢的切削?性能，使切屑易于?分离。但加工硬化?也给金属件?进一步加工?带来困难。如冷拉钢丝?，由于加工硬?化使进一步?拉拔耗能大?，甚至被拉断?，因此必须经?中间退火，消除加工硬?化后再拉拔?。又如在切削?加工中为使?工件表层脆?而硬，再切削时增?加切削力，加速刀具磨?损等。

范文二：浅议金属材料强化的途径、区别及应用

青岛黄海学院机电工程学院 2013—2014学年第二学期期中考试

科目：工程材料及机械制造基础

姓名：杨鑫

学号：

班级： 2011级本科三班

专业：机械设计制造及其自动化

浅议金属材料强化的途径、区别及应用

摘要：金属材料的强化途径有两个，一是向晶体内引入大量晶体缺陷，如位错、点缺陷、异类原子、晶界、高度弥散的质点或不均匀性（如偏聚）等，这些缺陷阻碍位错运动，也会明显地提高金属强度。搜索事实证明，这是提高金属强度最有效的途径。另一强化途径是提高合金的原子间结合力，提高其理论强度，并制得无缺陷的完整晶体，如晶须。已知铁的晶须的强度接近理论值，可以认为这是因为晶须中没有位错，或者只包含少量在形变过程中不能增殖的位错。可惜当晶须的直径较大时(如大于5μm) ，强度会急剧下降。有人解释为大直径晶须在生长过程中引入了可动位错，一旦有可动位错存在，强度就急剧下降了。从自前来看，只有少数几种晶须作为结构材料得到了应用。

关键词：细晶强化固溶强化影响因素规律应用

引言：对工程材料来说，一般是通过综合的强化效应以达到较好的综合性能。具体方法有固溶强化、形变强化、沉淀强化和弥散强化、细化晶粒强化、择优取向强化、复相强化、纤维强化和相变强化等, 这些方法往往是共存的。下面是关于细晶强化和固溶强化的研究。

一．细晶强化

通过细化晶粒而使金属材料力学性能提高的方法称为细晶强化。

一般金属是由许多晶粒组成的多晶体，晶粒的大小可以用单位体积内晶粒的数目来表示，数目越多，晶粒越细。实验表明，在常温下的细晶粒金属比粗晶粒金属有更高的强度、硬度、塑性和韧性。

因为细晶粒受到外力发生塑性变形可分散在更多的晶粒内进行，塑性变形较均匀，应力集中较小；此外，晶粒越细，晶界面积越大，晶界越曲折，越不利于裂纹的扩展。故工业上将通过细化晶粒以提高材料强度的方法称为细晶强化。晶粒越细小，位错集群中位错个数（n ）越小，根据τ=nτ0，应力集中越小，所以材料的强度越高。

细晶强化的强化规律晶：界越多，晶粒越细，根据霍尔-配奇关系式，晶粒的平均值(d)越小，材料的屈服强度就越高。

细化晶粒是目前唯一可以做到既提高强度，又改善塑性和韧性的方法。所以

近年来细化晶粒工艺受到高度重视和广泛应用。当前正在发展中的快冷微晶合金便是其中一例。有上述优异性能的原因可以从两方面考虑：①晶界所占比例较大，晶界结构近似非晶态，在常温下具有比晶粒更高的强度；②细小晶粒使位错塞积所产生的正应力随之降低，不容易产生裂纹，从而表现为提高强度而不降低塑性。但细晶粒金属的高温强度下降，这是因为在高温下晶界强度降低了，特别在变形速度很低的情况下（蠕变），这种效应更为突出。

细化晶粒的方法

(1)增加过冷度；单位体积中的晶粒数Zv=0.9(N/G)^3/4，N 表示单位时间、单位体积内形成的晶核数目，即性和率。G 表示单位时间内晶核生长的长度，即长大速度。N/G比值越大，晶粒越细小。

(2)变质处理；外来杂质能增加金属的形核率或阻碍晶核的长大。在浇注前向液态金属中加入某些难容的固体颗粒，会显著的增加晶核数量，使晶粒细化。如：Al 、Ti 、Nb 、V 等元素在钢中形成强碳化物或氮化物，形成弥散的分布颗粒来阻止晶粒的长大。

(3)振动与搅拌；在浇注和结晶过程中实施搅拌和震动，也可以细化晶粒。搅拌和震动能向液体中输入额外的能量以提供形核功；另外，还可以使结晶的枝晶破碎，增加晶核的数量。

(4)对于冷变形的金属可以通过控制变形度、退火温度来细化晶粒。可以通过正火、退火的热处理方法细化晶粒；在钢中加入强碳化物物形成元素。

二．固溶强化

融入固溶体中的溶质原子造成晶格畸变，晶格畸变增大了位错运动的阻力，使滑移难以进行，从而使合金固溶体的强度与硬度增加。这种通过融入某种溶质元素来形成固溶体而使金属强化的现象称为固溶强化。在溶质原子浓度适当时，可提高材料的强度和硬度，而其韧性和塑性却有所下降。

影响因素

（1）溶质原子的原子分数越高，强化作用也越大，特别是当原子分数很低时，强化作用更为显著。

（2）溶质原子与基体金属的原子尺寸相差越大，强化作用也越大。

（3）间隙型溶质原子比置换原子具有较大的固溶强化效果，且由于间隙原子在体心立方晶体中的点阵畸变属非对称性的，故其强化作用大于面心立方晶体的；但间隙原子的固溶度很有限，故实际强化效果也有限。

（4）溶质原子与基体金属的价电子数目相差越大，固溶强化效果越明显，即固溶体的屈服强度随着价电子浓度的增加而提高。

固溶强化的程度主要取决于两个因素：

1. 原始原子和添加原子之间的尺寸差别。尺寸差别越大，原始晶体结构受到的干扰就越大，位错滑移就越困难。

2. 合金元素的量。加入的合金元素越多，强化效果越大。如果加入过多太大或太小的原子，就会超过溶解度。

间隙型溶质原子比置换型原子具有更大的固溶强化效果。溶质原子与基体金属的价电子数相差越大，固溶强化作用越显著。

固溶强化规律是在固溶体溶解度范围内，合金元素的质量分数越大，则强化作用越大；溶质原子与溶剂原子的尺寸差越大，强化效果越显著；形成间隙固溶体的溶质元素的强化作用大于形成置换固溶体的元素；溶质原子与溶剂原子的价电子数差越大，则强化作用越大。

效果

1. 屈服强度、拉伸强度和硬度都要强于纯金属

2. 绝大部分情况下，延展性低于纯金属

3. 导电性比纯金属低很多

4. 抗蠕变，或者在高温下的强度损失，通过固溶强化可以得到改善

参考文献：

【1】林江等，工程材料及机械制造基础 2013.9

【2】样占林等, 超细晶钢铁材料细晶强化的进展 2009.3

【3】于超清, 金属材料细晶强化工艺综述 2006.3

范文三：非金属氢化物的六种生成途径和非金属含氧酸的四种生成途径

非金属氢化物的六种生成途径和非金属含氧酸的四种生成途径

非金属氢化物的六种生成途径

1、化合反应

(1)卤素与氢气化合

?、H+F=2HF 22

光照?、H+Cl 2HCl 22

点燃?、H+Cl 2HCl 22

加热?、H+Br 2HBr 22

加热?、H+I 2HI 22

(2)氧族非金属与氧气的反应

加热?H+SHS 22

点燃?2H+O 2HO 222

高温高压催化剂(3)N+3H 2NH(可逆反应) 223

2、复分解法(规律:难挥发性酸制备挥发性酸，强酸制备弱酸)

加热(1)2NaCl+HSO(浓)NaSO+2HCl? 2424

加热(2)KI+HPO(浓)KHPO+ HI? 3424

(3)FeS+HSO=FeSO+HS? 2442

3、水解反应(规律:多碳的金属化合物与水发生水解反应生成碱和烃) CaC+2HO?Ca(OH)+CH? 22222

4、脱羧反应(规律:羧酸盐和强碱反应生成碳酸盐和烃)

CaO加热(1)CHCOONa+NaOHNaCO+CH? ,,,,,,3234

CaO加热(2)CHCOONa+NaOH NaCO+CH ,,,,,,652366

5、消去反应(规律:醇在浓硫酸存在条件下加热脱水生成烯烃，卤代烃在强碱的醇溶液中加热脱去卤化

氢生成烯烃)

浓硫酸,,,,(1)CHCHOHCH=CH?+HO 32222

乙醇(2)CHCHCl+NaOH,,,,CH=CH?+HO+NaCl 32222

6、裂解法(规律:烷烃裂解生成低碳的烷烃和烯烃)

加热,,,,CH CH 41024

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非金属氢化物的六种生成途径和非金属含氧酸的四种生成途径

非金属含氧酸的四种生成途径

一、非金属单质与氧化性的酸发生氧化反应 1、P+5HNO(浓)=HPO+5NO ?+HO 334222、S+ 6HNO(浓)=HSO+6NO ?+2HO 324223、C+ 4HNO(浓)=HCO+4NO ?+HO 32322二、非酸酐的低价非金属氧化物与水和氧气发生的氧化反应(化合反应)

4、4NO+3O+2HO=4HNO 223

5、4NO+O+2HO=4HNO 2223

三、可溶于水的酸酐与水的的化合反应 6、SO+HO=HSO (亚硫酸) 2223

7、SO+HO=HSO (硫酸) 3224

8、CO+HO=HCO (碳酸) 2223

9、PO+3HO(热水)=2HPO (磷酸) 25234

10、PO+HO(冷水)=2HPO (偏磷酸) 2523

四、酸与含氧酸盐的复分解反应

规律1:用难挥发性酸制备挥发性酸 11、NaNO+HSO(浓)=NaHSO+HNO? 32443规律2:用强酸制备中强酸、弱酸

12、Ca(PO)+3HSO=3CaSO+2HPO 422443413、CaCO + 2HCl=CaCl +HO +CO ? 322214、NaSO + HSO =NaSO + HO +CO ? 23242422规律3:用弱酸制备更弱的酸

15、2HO+CO+NaAlO=NaHCO+Al(OH) ? 2223316、2HO+2CO+NaSiO=2NaHCO+HSiO? 222332317、HO+CO+Ca(ClO)=CaCO?+2HClO 2223

反常:弱酸制备强酸、较强的酸(利用硫化物的溶解性特点)

18、HS+CuSO=CuS?+HSO 2424

19、HS+Pb(Ac) =PbS ?+2HAc 22

第2页共2页打印时间:20:59:43，2011-5-22

范文四：改善酸峰形的四种途径

色谱工作者时常对碱性化合物拖尾 (峰形差 ) 的现象比较熟悉。这种现象通常是由于碱性化合物中的碱性氮原子与固定相中酸性硅醇基的相互作用而至。分析者通常使用加入三乙胺的办法来减少拖尾现象的发生。酸性物质峰形差的现象不多见, 但同样给分析结果造成不良影响。下文以布洛芬 (对异丁基苯异丙酸 ) 的分析为例,介绍几种改善峰形的方法。

1. 增加流动相中盐的浓度。分析布洛芬的一种方法是使用 60∶ 40(v/v)的乙腈 -5mM 磷酸二氢钠。图 1(a)中是使用此流动相所得色谱图,拖尾因子高达 (Tf)3.9。高盐浓度 (如, 25-50mm) 磷酸盐可改善酸性物质的峰形, 原因是高盐可抑制溶质与硅胶的离子化以及二者之间的第二相互作用。本例中, 分析者应注意分析方法本身及所分析溶质。布洛芬的酸性官能团 -羧基 (见图 1a) 的 pka4.4。 5mM 磷酸二氢钠的 pH 也是 4.4,此 pH 在磷酸盐的缓冲范围之外 (1.1-3.1)。因此, pH4.4时,布洛芬的羧基刚好达到解离平衡 (离子化状态与非离子化状态共存 ) 。羧基 (特别是离子化状态羧基 ) 可发生离子交换作用或与硅胶表面的质子竞争, 导致拖尾或增加保留。为降低这些相互作用,分析者必须使流动相的 pH 值远离样品的 pka 值。

2. 降低流动相的 pH 值。将流动相的 pH 值降低到 3.0, 峰形得以改善 (见图 1b) 。 pH3.0拖尾因子高达 (Tf)3.9时, 在流动相缓冲范围内, 但缓冲能力较低。使盐浓度增加到大于 20mM 可改善色谱重现性, 也能改善峰形。此时布洛芬的羧基不同于 pH4.4时的离子化与非离子化混合状态,而处于单一质子化状态。质子化状态时羧基与硅胶表面质子化的硅醇基相互作用的可能性就小得多。因此,低 pH 值与盐条件下,布洛芬的拖尾因子降至 1.8(图 1b) 。此结果表明, 第二种相互作用已被降低, 但尚未消除。另外一种改善峰形的办法及使用添加剂。

3. 加入竞争有机酸。与加入三乙胺抑制碱性化合物拖尾原理相似,有机酸可与酸性样品组分竞争硅胶表面的活性位置。在流动相中加入 1%乙酸对峰形的改善可见图 1c , 其中得到了对称的布洛芬峰,拖尾因子为 1.0。流动相也可再作改变以期获得所希望的结果。

4. 使用另一种有机酸 - 0.1%三氟乙酸。较高浓度的乙酸会产生较高的基线噪音 (图 1c) 。使用 0.1%三氟乙酸 (约 13mM) 取代乙酸及磷酸盐, 使流动相更为简单, 仍可获得非常对称的布洛芬峰 (图 1d) 。除此之外,这一流动相还改善了 UV 透过性,满足了 LC-MS 的挥发性需要。

范文五：劳动争议的四种途径

劳动争议解决的四种途径

人民共和国企业劳动争议处理条例》第6条规定“劳动争议发生后，当事人应当协商解决；不愿协商或者协商不成的，可以向本企业劳动争议调解委员会申请调解，调解不成的，可以向劳动争议仲裁委员会申请仲裁。当事人也可以直接向劳动争议仲裁委员会申请仲裁。对仲裁裁决不服的，可以向人民法院起诉。”根据上述规定，劳动争议当事人可以有四条途径解决其争议。

首先是协商程序。劳动争议双方当事人在发生劳动争议后，应当首先协商，找出解决的方法。

第二是调解程序。这里的调解程序是指企业调解委员会对本单位发生的劳动争议的调解。调解程序并非是法律规定的必经程序，然而对于解决劳动争议却起着很大的作用，尤其是对于希望仍在原单位工作的职工，通过调解解决劳动争议当属首选步骤。

受理机构：本企业劳动争议调解委员会。

受理范围：除因签订、履行集体合同发生的争议外，劳动者与用人单位发生的其它劳动争议

受理期限：自当事人申请调解之日起30日结案，逾期未结案的视为调解失败，当事人可以进行其它程序。

是否必须：本程序非必经程序，当事人可自由选择适用，或直接向当地劳动争议仲裁委员会申请仲裁。

第三是仲裁程序。

受理机构：劳动争议发生的县、市、市辖区的仲裁委员会提出申请。发生争议的企业与职工不在同一个仲裁委员会辖区的，由职工当事人工资关系所在地仲裁委员会受理。受理范围：一切劳动争议均可。

申请期限：当事人从知道或应当知道其权利被侵害之日起60日内，以书面形式向仲裁委员会申请仲裁。

受理期限：仲裁委员会应当自收到申请书之日起七日内作出受理或者不予受理的决定。仲裁庭处理劳动争议应当自组成仲裁庭之日起60日内结束。案情复杂需要延期的，经报仲裁委员会批准，可以适当延期，但是延长的期限不得超过30日。

是否必须：必经程序，非经该程序直接向法院起诉的，人民法院不受理。第四是诉讼程序。

受理机构：人民法院