细晶强化

定义: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。

原理: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。

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。

霍尔-配奇关系式:

σy代表了材料的屈服极限,是材料发生0.2%变形时的屈服应力σ0.2通常可以用显微硬度Hv来表示

σ0表示移动单个位错时产生的晶格摩擦阻力 Ky一个常数与材料的种类性质以及晶粒尺寸有关 d平均晶粒直径

细化晶粒的方法: 1,

控制过冷度

形核率与长大速度都增加,但两者的增加速度不同,形核率的增长率大于长大速度的增长率。 2. 动态晶粒细化

动态晶粒细化就是对凝固的金属进行振动和搅动。一方面依靠从外面输入能量促使晶核提前形成,另一方面使成长中的枝晶破碎,增加晶核数目。 3. 变质处理

变质处理是向金属液中添加少量活性物质,促进液体金属内部生核或改变晶体成长过程的一种方法。 4其他

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。

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