韧性是材料变形和断裂过程中吸收能量的能力，它是强度和

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1、材料的强化与韧化韧性是材料变形和断裂过程中吸收能量的能力，它是强度和塑性的综合表现；强度是材料抵抗变形和断裂的能力，塑性则表示材料断裂时总的塑变程度。金属材料的强化方法大体分为四类：固溶强化、细晶强化、形变强化、沉淀相颗粒强化等。固溶强化是指纯金属经适当的合金化后强度、硬度提高的现象。根据强化机理可分为无序固溶体和有序固溶体。固溶强化的特点：（1）溶质原子的原子数分数越大，强化作用越大；（2）溶质原子与基体金属原子尺寸相差越大，强化作用越大；（3）间隙型溶质原子比置换原子有更大的固溶强化作用；（3）溶质原子与基体金属的

2、价电子数相差越大，固溶强化越明显。晶粒细化是一种有效的既可提高金属材料强度又可改善韧性的手段，这是其他强化方式如加工硬化、时效强化等方法难以达到的。细化晶粒提高材料强度和硬度主要来源于晶界对位错运动的阻碍作用，而改善韧性源于晶界面积增加使单位面积上偏聚的杂质原子数量减少，降低材料脆性转变温度。多晶体金属的晶粒通常是大角度晶界，相邻取向不同的的晶粒受力发生塑性变形时，部分晶粒内部的位错先开动，并沿一定晶体学平面滑移和增殖，位错在晶界前被阻挡，当晶粒细化时，需要更大外加力才能使材料发生塑性变形，从而达到强化的目的。形变强化

3、是指金属的整个形变过程中当外力超过屈服强度后，要塑性变形继续进行必须不断增加外力，从而在真实的应力-应变曲线上表现为盈利不断上升。随着塑性变形量的增加，金属流变强度也增加。金属在塑性变形过程中位错密度不断增加，使弹性应力场不断增大，位错间的相互作用不断加强，因而位错运动越来越困难。晶体中的位错达到一定值后，位错间的弹性交互作用增加了位错运动的阻力，可以有效地提高金属的强度。曲线明显可分为三个阶段：I． 易滑移阶段：发生单滑移，位错移动和增殖所遇到的阻力很小，θI很低，约为10-4G数量级。II．线性硬化阶段：发生多系滑

4、移，位错运动困难，θII远大于θI约为G/100—G/300，并接近于一常数。III．抛物线硬化阶段：与位错的多滑移过程有关，θIII随应变增加而降低，应力应变曲线变为抛物线。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。金属中存在大量的第二相粒子，由于其种类、大小、形状、分布以及体积分数各异，对金属力学性能造成复杂的影响。第二相

5、粒子对钢力学性能的破坏作用主要是作为裂纹形核源而导致裂纹形成和传播。粒子对钢的强化作用机制主要有沉淀强化和细晶强化。沉淀强化是通过钢中细小的、弥散的沉淀相与位错发生交互作用，造成位错运动的阻碍，使钢的强度得以提高的一种强化机制。细晶强化是指当分布在晶界处的第二相粒子足够细小时，在加工形变时能够起到阻止金属晶粒长大、细化晶粒的作用。当第二相以细小弥散的微粒均匀分布在基体相中时，将产生显著的强化作用，通常将微粒分成不可变形的和可变形的两类。（1）可变形微粒的强化作用——切割机制，适用于第二相粒子较软并与基体共格的情形：强化

6、作用主要决定于粒子本身的性质以及其与基体的联系，主要有以下几方面的作用：A．位错切过粒子后产生新的界面，提高了界面能。B．若共格的粒子是一种有序结构，位错切过之后，沿滑移面产生反相畴，使位错切过粒子时需要附加应力。C．由于粒子的点阵常数与基体不一样，粒子周围产生共格畸变，存在弹性应变场，阻碍位错运动。D．由于粒子的层错能与基体的不同，扩展位错切过粒子时，其宽度会产生变化，引起能量升高，从而强化。E．由于基体和粒子中滑移面的取向不一致，螺型位错线切过粒子时必然产生一割阶，而割阶会妨碍整个位错线的移动。在实际合金中，起主要

7、作用的往往是1~2种。增大粒子尺寸或增加体积分数有利于提高强度。（2）不可变形微粒的强化作用——奥罗万机制（位错绕过机制），适用于第二相粒子较硬并与基体界面为非共格的情形。使位错线弯曲到曲率半径为R时，所需的切应力为τ=Gb/（2R）设颗粒间距为λ，则τ=Gb/λ，∴Rmin=λ/2只有当外力大于Gb/λ时，位错线才能绕过粒子。减小粒子尺寸（在同样的体积分数时，粒子越小则粒子间距也越小）或提高粒子的体积分数，都使合金的强度提高。实例：沉淀强化是微合金钢的重要强化手段，近年来开发的微合金化非调质钢以及CSP（薄板柸连铸连

8、轧）工艺生产的低碳钢。根据Gladman等的理论，采用Ashby-Orowan修正模型，对沉淀强化有[1]：⑴式中，RP为沉淀强化产生的屈服强度；μ为剪切系数（对于铁素体，μ=80.26×103MPa）；b为柏氏矢量；r为粒子半径；Φ为沉淀粒子的体积分数。从式⑴可见，第二相粒子越细小、越弥散、间距越小，则沉淀效果越好。研究得出[2