數控機床加工金（jīn）屬材料（liào）中的四（sì）種強化方式（shì）

第（dì）一，形變強化(或應變強化，加工硬化)

01

定義

材（cái）料屈服後，隨著變形程度的增加，材（cái）料的強度和（hé）硬度（dù）增（zēng）加，而塑性（xìng）和韌性下降，這就是所謂的形變強化或加（jiā）工硬（yìng）化。

02

機（jī）製

隨著塑性變形（xíng）的發展（zhǎn），位錯密度不斷增加（jiā），於是運動中位錯的相互（hù）傳遞加劇，產生（shēng）固定切削（xuē）步數、位錯纏結等障（zhàng）礙，增加了位（wèi）錯運（yùn）動（dòng）的（de）阻力，增加了變形阻（zǔ）力，使塑性變形難以繼續，從而提高了金屬的強度。

規（guī）律:隨著變形程度的增加，材（cái）料的強度和硬（yìng）度增（zēng）加，塑性和韌性下降，位錯密（mì）度不斷增加。根據公式圖片可以（yǐ）看出，強度與（yǔ）位錯密度ρ的半次方成正比，位錯的Bertrand矢量B越大，強化效果越明顯。

03

方法

冷變形，如冷壓（yā）、滾壓、噴丸等。

04

例子

冷拉鋼絲可以使其強度（dù）增加一倍。

05

加強的實際意義(優點和（hé）缺點)

(1)利潤:

①形變強化是強化金屬的有效方（fāng）法。對於（yú）一些熱處理無法強化的材料，可以采用形變（biàn）強化來提高材料的強度，可（kě）以（yǐ）使強度翻倍。

②在某些工件或半成品的加工成形中，使金屬均勻變形，使工件或（huò）半成品的成形成為可能的重要因素，如冷拉鋼絲、零件的衝壓成（chéng）形等。

③形變強化還可（kě）以提高零件或部件在（zài）使用中（zhōng）的安全性。當零件的某些（xiē）部位發生應力集（jí）中或過載（zǎi）時，那裏會發生塑性變形，過載部（bù）位的變形會因加工硬（yìng）化而停止，從而提（tí）高安（ān）全性。

(2)缺點:

①形變強化也給（gěi）材料的生產和使用帶來麻煩。變形使強度增加，塑性（xìng）降低，難以繼（jì）續變形，需要消耗更多的功率。

②為了使材料（liào）繼續變形，中間需要再結晶退火，使材料繼（jì）續變形而不開裂，增加了生產成本。

第二，固溶強化（huà）

01

定義

隨著溶質原子含量的增加，固溶體的強度和硬（yìng）度增加，塑性和韌性下降（jiàng），稱為固（gù）溶強化。

02

機製

(1)溶質原子的溶解扭（niǔ）曲了固溶體的晶格，阻礙了位錯在滑移麵上的移動。

(2)位錯線上偏析的溶質（zhì）原子形成的科特雷爾氣氛釘紮位錯，增（zēng）加位錯運動的阻力。

(3)層錯帶中溶質原子（zǐ）的偏析阻礙了擴展位錯的運動。所有阻礙位錯運（yùn）動，增加位（wèi）錯運動（dòng）阻力的因素都可以提高強（qiáng）度。

03

法律

①在固溶體（tǐ）的溶解（jiě）度（dù）範圍內，合金元素的質量分數越大，強化效果越大。

②溶質原子與溶劑原（yuán）子的尺寸（cùn）差越大，強化（huà）效果越明顯。

③形成間隙（xì）固溶體的溶質元素的強化作用大於形（xíng）成置換固溶體的元素。

④溶質原子與溶劑原子的價電子差越大（dà），強化效果越大。

04

方法

合（hé）金化，即添加合金元素。

05

例子

銅鎳合金的強度（dù）大（dà）於銅、鎳等純金屬。

第三，細晶強化

01

定義

隨著晶（jīng）粒尺寸（cùn）的減小，材料的強度和硬度增加（jiā），塑性和韌性也提高（gāo），稱（chēng）為細晶強（qiáng）化。

02

機製

其原理（lǐ）在於晶界位錯（cuò）滑移的阻滯效應。對（duì）於多晶體，位錯的運動必須克服晶界的阻力。這是因為晶界兩側位錯的取向不同（tóng），所以在某一（yī）晶（jīng）粒中，滑（huá）移位錯不能直接越過晶界進入相鄰（lín）晶粒。隻有當大量位錯被（bèi）俘獲在晶（jīng）界時，才能引起應力集中，才能激發相鄰晶粒中位錯的運動（dòng）而產生滑移。所以晶粒越細，材（cái）料的（de）強度越高。

03

法律

晶粒越細，晶界（jiè）麵積越大。根據Hall-Page公式圖片，晶粒的平均直徑D越小，材料的屈服強度σs越高。

04

晶（jīng）粒細化方法

①在晶化過程中（zhōng），可（kě）以通過增加過冷度、變質（zhì）、振動和攪拌（bàn）來細化晶粒，增（zēng）加形核率（lǜ）；

②對於冷變形金屬，可以通過控製變形程度和退火溫度來細化晶粒；

③正火和退火可以細化晶粒；

④合金元素可加入鋼中（zhōng）形成新相，從而抑製晶粒長大。

第四（sì），第二階段強化

01

定義

在金屬（shǔ）基體中存在一種或幾種其它相，這些相的存在提高了金屬的強（qiáng）度。由於獲得第二相的過程不同，第（dì）二相強化分為:①析出強化:通過相變熱處理獲得第二相；②彌散強化:通過粉末燒結或內氧（yǎng）化獲得第（dì）二相。

02

機製

位錯在運動過程（chéng）中（zhōng）遇到（dào）第二相時，需要繞過或切穿第二相，阻（zǔ）礙了位錯（cuò）的運動，提高了材（cái）料的強度。

03

例子

鋼中（zhōng）滲（shèn）碳體的存在提高了鋼的強度。