钢的强化方法.doc

1、1钢的强化方法及应用摘要：随着社会的进步，人类对钢的要求越来越高，随之便促进了钢的各种性能的发展，钢的强化便是其中重要的一项发展，提高了钢的强度，使其为人类的生活服务。钢的强化方法包括：(1)形变强化；(2)细化晶粒强化； (3)马氏体强化；(4)形变一相变综合强化(形变热处理强化)。把钢的强化应用在日常生活中，给人类的生活带来了很多方便，比如建筑行业，汽车制造业，还有各种生活制品。关键词：钢 强化 应用正文：1 钢的强化：钢的强化方法包括：(1)形变强化；(2) 细化晶粒强化； (3)马氏体强化；(4)形变一相变综合强化(形变热处理强化) ；1.1 形变强化 利用形变使钢强化的方法。也称应变

2、强化或加工硬化。强度是材料在宏观上(或者说是整体上)抵抗形变的能力(或称流变应力)。硬度是材料局部抵抗塑性形变的能力(不论是显微硬度、维氏硬度、洛氏硬度，还是布氏硬度)。材料的强度越高，塑性形变抗力越大，硬度值也越高。反之，材料的硬度越高，可能因材料脆性增大，其强度未充分反映出来，使得强度指标数值并不高。对于不再经受热处理，并且使用温度远低于材料再结晶温度的金属材料(譬如低碳低合金钢)，经常利用冷加工(冷形变 )手段使之通过形变强化来提高强度。因而，形变强化的实质就是在材料的再结晶温度以下进行冷形变，随着形变程度(应变量)的增大，在晶体内产生高密度的位错(晶体缺陷)，位错密度越高，强化的程度越

3、大，即流变应力值越高。利用形变强化达到高强度的钢铁制品，典型的就是高碳钢冷拉钢丝和低碳低合金双相钢冷拉钢丝。1.2 细化晶粒强化 常温下，钢的强度受基体组织的晶粒尺寸影响。通常用晶粒号(也称为晶粒度或晶粒级别)来表示晶粒的平均大小。表中给出了晶粒号(N)与晶粒平均直径 d 的对应关系2这一对应关系是由 Z=2(N+3)变换而来，式中 Z 为 lmm2 中的平均晶粒数目，N 为晶粒号。由此可得每一晶粒平均所占的面积(截面)及每一晶粒的平均直径。一般工业用钢中，晶粒号通常表示的是奥氏体的晶粒大小，也可特指铁素体的晶粒大小。1.3 马氏体强化 钢的最重要的强化方式。钢中马氏体的强度主要决定于碳的固溶

4、强化以及自回火的脱溶强化。马氏体的亚结构也有附加强化作用。原始奥氏体的晶粒大小及马氏体晶体的尺度对强度也有一定的影响。马氏体中置换式溶质原子(通常加入的合金元素)的固溶强化作用远小于间隙式溶质原子( 碳、氮 )的作用。1.4 形变一相变强化 形变热处理是形变一相变强化钢材的重要手段之一。1954 年，荷兰人利浦斯(EM H Lips) 和范朱林 (HVan Zuilen)发表了形变热处理工艺能提高钢的强度和塑性的论文。20世纪整个 60 年代，各国对很多钢种包括结构钢、工具钢等进行了广泛的形变热处理试验研究，均得到较好的效果。到 60 年代末，派生出的多种方法，按形变所处的工艺位置可归结为 3

5、 类：相变前形变类、相变途中形变类和相变后形变类。相变的类型可以是非扩散型的马氏体相变，也可以是扩散型的脱溶转变或珠光体转变。在工业用钢的强化中，以相变前形变类最为突出。这种方法就是将钢在奥氏体状态下形变，接着淬火和回火的一种综合强化工艺。显然，其形变过程也是在马氏体相变之前完成的。由于形变是在冷状态下进行的，它与随后的热处理过程相对独立，二者不需立即衔接，工艺的灵活性大。结论是，形变热处理是形变强化、马氏体强化和脱溶强化的综合强化法。2 钢强化的应用32.1 利用形变强化达到高强度的钢铁制品，典型的就是高碳钢冷拉钢丝和低碳低合金双相钢冷拉钢丝。随着形变程度的增大，材料的强度和硬度越来越高，但

6、它的塑性和韧性却往往越来越低，脆性越来越大，这就需要采取相应韧化措施来加以改善。2.2 在建筑行业发展的今天，强化钢主要运用于高层建筑、大型公共建筑、大型桥梁等结构用钢、摩擦型钢桩、其它承受较大荷载的钢结构。已应用的典型工程:国家体育场、国家游泳中心、中央电视台新址、新保利大厦、广州新电视塔、法门寺合十舍利塔等。2.3 在汽车行业，高强度钢板的使用不仅减轻了车重，还使车体的扭转刚性得到显著提高，同时，车体的弯曲刚性也得到提高，因而保证了整车的抗冲击安全性。其次，高强度钢板在汽车减重方面的应用降低汽车自重，既可以降低生产成本，又可以节约燃料，是国内外汽车生产厂家共同追求的目标。对汽车零件材料减薄，必须首先提高材料的强度，保证零件的可靠性。高强度钢板所以得到应用和发展，主要是能减薄板厚，降低重量，这是其基本优越性所在。