低合金超高强度钢强韧化

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1、低合金超高强度钢强韧化材料的力学性能主要决定于其内部组织结构，由于材料的微观结构本身以及在各种工艺处理过程中组织结构的变异是错综复杂的，因此，人们在这方面的认识尚处于不断的探索过程中，进行高强高韧钢的设计，主要在于按其服役或形变加工条件所确立的强韧性指标来确定与其适合的组织结构和化学成分。设计的主要依据是钢的组织结构和化学成分与强韧性和断裂的变化规律。为了建立这个变化规律，有赖于充分认识钢的强韧化机理。实用钢基本上是由不同量的不同点阵类型的相组成，这些项具有不同的结构、形态和分布方式，钢的强韧性乃为其中各个相对强韧性的综合贡

2、献。因此探索钢的强韧性机理就是研究各个相对强韧性的控制作用。钢铁材料的强化主要由下列几类强化机构所决定：位错强化、固溶强化、细晶强化、沉淀和弥散强化、相变强化、有序强化等。任何一种实用钢的强化都不是单一的强化机制来决定的，在大多数情况下，钢的强度是由几种强化机制叠加而获得的，现将几种主要的强化机制简单概括如下：位错强化：根据金属晶体缺陷理论，增加晶体中的位错密度，可以有效地提高金属强度。使用金属材料受到外加作用后所引起的塑性形变实质上是位错运动和增殖的结果。位错间的弹性交互作用可造成位错运动的阻力，反映为强度的增高。通过热处

3、理和冷塑性形变交互作用以提高位错密度使钢材强化的重要原因之一。位错强化对金属材料强化的贡献是最大的，事实上，金属材料的所有强化效应都离不开位错的作用，塑变是位错运动和增值的结果，强化效应是位错运动受阻的外部表现，强化措施的基本出发点就是为位错运动设置障碍。强化机制的基本内容则是说明位错与障碍物间、也包括位错间的弹性交互作用。固溶强化：固溶强化包括间隙固溶强化和置换固溶强化。间隙固溶强化主要是三种作用的综合结果：（1）由于间隙固溶原子群集于位错周围并对其产生钉扎作用，而使位错难于运动，即产生非均匀强化；（2）位错在间隙固溶原子

4、均匀分布于点阵的晶体中运动受阻（摩擦力），因而引起强化作用，即产生均匀强化；（3）间隙固溶原子可影响合金中位错界能，因而能间接影响位错运动。置换固溶强化是基体金属点阵中结点上的原子如Fe原子被固溶原子取代而造成的球面对称畸变引起的强化，置换固溶效应比间隙固溶要小两个数量级，属于弱强化。细晶粒强化：对于钢这是一种极其重要的强化效应，虽然这个机制的物理模型还不十分清楚，但长期以来在金属材料工程上受到极大的注意并获得广泛的应用，其主要原因是其既能有效的提高强度，又能明显的优化塑性和韧性，这是其他强化所不及的。沉淀和弥散强化：第二相

5、离子沉淀时，沉淀相在基体中造成应力场，应力场和运动位错之间交互作用使集体强化。沉淀和弥散强化的特点是:(1)沉淀相的比容越大，强化效果越明显，要使第二相有足够的数量，必须提高机体的过饱和度；（2）第二相质点弥散度越大，强化效果越好，共格第二相比非共格第二相的强化效能大;（3）第二相质点对位错运动的阻力越大，强化效果越好。这是一种重要的强化效应。（来源：JournalofMaterialsandscience）