材料的第二相强化是什么意思？

scolee

请问材料的第二相强化是什么意思？和固溶强化有哪些区别？

孤独寒松

我的理解是，一般的固体结晶，都存在第二相。
就像奥氏体不锈钢，在绝倒多数的情况下，不可能生成单纯的奥氏体，或多或少地会相伴生成铁素体。
就拿奥氏体不锈钢打比方：奥氏体是主相，铁素体是第二相。
那么，第二相强化，也就是强化铁素体了。

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钢铁材料中存在的第二相粒子,由于其种类、大小、形状、分布以及含量各异,对钢铁材料的强度、韧性、塑性、疲劳磨损、断裂韧性和耐磨性等力学性能造成复杂的影响。有关研究表明,在各种影响因素中,第二相粒子的大小是最重要的因素,粒子尺寸越小,其强化作用越明显,对韧塑性的不利影响越小;粒子尺寸越大,其强化作用越差,甚至失去强化作用,对韧塑性的不利影响也越大。在钢中获得细小的第二相粒子有两种办法:内部析出法和外部加入法。内部析出法是通过控制钢液条件,降低粒子析出温度,使钢液凝固和在热加工过程中析出细小弥散的夹杂物和碳化物粒子。而外部加入法是从外部往钢液中加入微细粒子,目前有关外部加入法的研究报道尚不多见,但由于外加颗粒对钢的组织细化和提高其性能均有良好的作用,而越来越受到人们的关注。

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超细晶、高洁净以及均匀性是新一代钢铁材料的基本特征,从而达到强度及寿命翻番的目标。实践证明,在诸多强化方法中,细晶强化是既可提高材料强度,又能提高其韧性的唯一方法。根据Hall-Petch公式:Re=0σ+Kd-1/2和TC=a-cd-1/2(式中,Re为晶粒细化后钢的屈服强度;0σ为铁素体晶格摩擦力;K为系数;d为晶粒尺寸;TC为韧脆转变温度;a、c为常数),当材料的原始晶粒尺寸较小时,其晶粒细化1倍,材料的强度将翻番,韧脆转变温度将显著下降。钢中的第二相粒子(主要是夹杂物和强化相)对钢的性能影响很大,只有当非金属夹杂物尺寸小于1μm,且数量少到夹杂物彼此之间的距离超过10μm时,非金属夹杂物才不会对材料的宏观性能造成影响。同时,当第二相粒子很细小时,还能在凝固结晶及热加工过程中对钢的组织起到一定的细化作用,从而提高钢的综合力学性能。

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第二相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, 其中, 细化晶粒包括凝固结晶时的形核细化和后期加工过程中的再结晶细化。在诸多影响因素中, 第二相粒子的大小是决定其是否有利的重要因素。但是, 无论从那一方面来看, 都要求粒子细小化。

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近几十年, 冶金工作者们对钢中第二相粒子的研究已进行了大量工作, 并取得了较大的理论和实践进展, 对微合金非调质钢、氧化物冶金技术和CSP工艺促进很大。然而, 对第二相粒子的强化机理、起强化作用的合适状态( 大小、体积分数及分布) 还没有精确的定量描述, 只是定性和粗略分析了粒子的作用。特别是对于其中的纳米级粒子的作用机理还不清楚。
% E& E% n0 X$ B目前, 工业上获得细小第二相粒子主要是通过高纯净化和微合金化以及控轧控冷相结合的方式, 在钢内部形成合适的粒子。由于这些粒子几乎是在固相线以下奥氏体中析出, 所以对奥氏体本身的形核起不到核心作用, 从而对细化原奥氏体晶粒没有作用。生产过程控制要求较高, 成本偏高。目前, 有关向钢液中添加纳米级粒子的研究很少, 由于该法对钢液纯净度的要求并不高, 其过程较易控制, 而且对细化夹杂物、细化原奥氏体晶粒以及后期的加工过程都有作用。因此, 向钢中添加纳米级颗粒的新思路新方法的研究具有一定的现实意义。

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钢的强化机制可分为固溶强化机制、界面强化、弥散强化、析出强化及细晶强化。其中固溶强化是钢最重要的强化手段。研究发现,碳元素的固溶强化增量随碳元素的含量的增加而线性增加;硅、锰、钼、铜、铬、镍、钨每种合金元素的固溶强化增量曲线都有一个转折点(固溶强化最佳点),在各自转折点以前和转折点以后每种合金元素的固溶强化增量都是随该合金元素的含量的增加而线性增加,但是在转折点以前和转折点以后固溶强化速率是不同的,在转折点以前的固溶强化速率大于在转折点以后的固溶强化速率;同时硅、锰、钼、铜、铬、镍、钨这七种合金元素的固溶强化速率又是不同的,在各自转折点(固溶强化最佳点)以前,固溶强化速率大小顺序是硅、钼、铬、镍、锰、铜、钨,硅的固溶强化速率最好,在各自转折点(固溶强化最佳点)以后固溶强化速率都变得较小。从而在电子结构层次上解释了固溶强化规律。

孤独寒松

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5 C4 N7 \4 F6 f/ G* ~    请问周工，你的这些资料是那本书上的，可否借我阅读？

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回复 8# 孤独寒松
我是看的文献介绍，是中国知网上的，没有下载。如果要下载是要钱的。