钢的强韧性能
金属的强韧性能包括强度(屈服强度σs和抗拉强度σb)、塑性(延伸率δ和断面收缩率ψ)和韧性(脆性转变温度Tc和冲击功Ak),它们之间是互相牵连又是相互矛盾的,很难使其中的某一项性能单独地发生变化。
结构钢材的发展方向是要获得高强韧性的材料,因此,控制钢材的强韧化是钢材生产中重要的一环。
钢材强韧化机制主要包括有变形强化、晶界强化、析出强化、亚晶强化、相变强化和织构强化几种。
不同的强韧化机制可以通过不同的控制手段加以实现。
变形强化:多晶体的塑性变形可以导致金属的力学、物理及化学性能改变,随着变形程度的增加,σs、σb、硬度都将增加,塑性指标下降,电阻增加,抗腐蚀性和导热性下降。
金属在塑性变形过程中产生的这种综合现象称为变形强化。
变形强化现象可以用位错理论来解释。
晶体中存在的各种缺陷、障碍物等作为变形初期的位错源,增殖出更多的位错,位错边缠结边移动(见位错缠结)。
然而,由于析出相、晶界等障碍物的作用,位错运动逐渐被阻止。
在同一滑移面上依次移动过来的位错在障碍物前停止,并塞积起来(见位错塞积)。
塞积位错不能运动,其反作用应力同时抑制住位错源的活动。
位错从析出物之间通过时,即使能通过,在析出物的周围也要留下位错环,它与析出物间隔变小具有相同的效果,使得通过越来越困难,即需要更大的应力才能通过。
不仅如此,位错的互相交截(见位错交截)、互相反应(见位错反应),造成割阶、空位,形成更多的妨碍位错运动的因素。
随着变形的进行,位错运动更加困难,位错密度增加,位错源的活动
也受到抑制,需要更大的应力才能继续变形,这就形成了变形强化。