5. 强化合金器强度的方法

  • 强化方法

      1. 形变 Deformation
      • 最常见的就是更改一个金属的形状（包括粗细等）
      1. 热处理 Heat Treatment
      1. 浇铸 Casting
    1. 冷加工 Cold Work

    • 定义：在适宜温度下进行剧烈的形变

    • 微观解释：在较低温度下进行剧烈的形变，事实上就是增多的更多的位错，而位错互相之间会排斥，导致物体整体更难发生塑性形变

      • 注意冷处理增多 dislocation 这并不会改变材料的 弹性模量
    1. 热处理 Annealing

    • 定义：【维基百科】将金属材料加热到一定的温度，保温一定的时间后，以一定的速率降温到常温或更低，从而达到改善材料组织结构获得性能优异的材料，一般是指对金属材料特别是钢材的处理。常用的分类方法有正火、退火、淬火、回火和表面硬化等几种。

      • 低温短时间：晶粒细化 grain refinement, 金属强度增大
      • 高温长时间：颗粒较大，金属延展性好
    1. 固溶体强化法 solid solution method

    • 固溶体特点：溶剂保持原来的结构

      • 非纯净晶体会导致溶剂溶质结构相差较大，更加难以发生相对滑动，因此更难发生塑性形变
      • 因此构造一定结构的固溶体能加大结构强度

    • 从而诞生了 析出强化 的工艺

    1. 析出强化 precipitate hardening
    • 在晶体析出过程中，溶质和溶剂互相组成了新的相，也就是形成了一种纯净度较低的结构，塑性形变难度较大，也就是加强了其强度
    1. 多相效应 multiple phase effect
    • 非纯净晶体中，不同相之间存在混合相区 (interspersed region of more than one phase)
    • 晶界会导致塑性形变更加困难

  • 常见的铁

    • 铁的三种主要的相

      • Ferrite: 铁素体， BCC 结构，<912∘C<912^\circ\mathrm C

        • 软，延展性好

      • Austenite: FCC 912−1394∘C912 - 1394^\circ\mathrm C

      • Cementite: $Fe_3C, 6.67% \mathrm C $, hard, brittle

    • 铸铁 Cast Iron

      • 白铸铁 white cast iron

        • 组成： ferrite + cementite
        • 体积占比中含有大量的cementite，所以性质较脆，较硬
        • 不可用于 tension
        • @好大的官威_刘智卓

      • 灰铸铁 grey cast iron

        • 成分：多元合金，包含少量的 Si 元素

        • 稳定性强于一般的 Fe−Fe3CFe -Fe_3C 合金

        • 中间包含 graphite 夹层

          • 垂直于层的方向的强度较小
          • 垂直方向很容易形成 creep

      • 球墨铸铁 nodular cast iron

        • 成分：石墨层形成了球状层表面
        • 延展性相对较好
        • 球状结构方便了其他金属元素的引入，例如 Mg,Ce,CaMg, Ce, Ca

    • 氧扩散冶金

      • 通过氧气等气体的扩散作用在晶面之间形成了一些气泡，导致相对移动更难发生
      • 导致 辐射抵抗 和 高温 creep 更难发生

  • 非铁合金 Nonferrous Alloys

    • 超级合金 super alloys