相變強化
| 相變強化 |
鋼的性能取決於鋼的組織結構（或稱為鋼的組織及微觀精細結構），而組織結構的主導是由相變決定的。相變強化是指通過控制相變來強化材料的金屬熱處理方法。通過控制凝固過程實現材料強化的方法，只能在材料冶煉製備過程中採用一次。材料一旦冶煉完畢後，一般不會再次熔化重新凝固，因為這樣做成本太高。但是，通過控制固態相變來實現材料強化的方法．則可以多次採用。
目錄
簡介
相變強化是指通過控制相變來強化材料的金屬熱處理方法。最簡單的例子是低碳鋼在軋後隨冷卻條件的變化，有鐵素體+珠光體、鐵素體+貝氏體、馬氏體等幾種結構。鋼的力學性能也隨之有很大的變化，從而可以生產出不同強度等級的鋼材品種，用於各種不同的作用。這種情況就歸屬於相變強化。值得注意的是，並非所有合金都是具有時效強化效應的。要獲得時效強化效應，應該具有如下4個條件：（1）合金相圖中必須存在這樣一條固溶度線，其固溶度將隨着溫度的降低而減小。這樣，在將合金加熱到固溶度線以上時。可以得到單相組織。而冷卻到固溶度線以下時，則可以得到兩相組織。（2）基體應該比較軟．具有塑性。而析出物則應該比較硬，且具有脆性。在大多數的時效強化合金中，析出物是又硬又脆的金屬間化合物。（3）合金應該能夠進行淬火。有些合金即使通過快速冷卻也不能抑制析出物的產生。這樣的合金自然不能進行時效強化。淬火有時還會在材料中引入殘餘應力，造成部件的彎曲。為了減少殘餘應力，鋁合金常常是淬入80℃左右的熱水中。（4）合金中應該有共格析出物生成。
評價
（1）鋼的化學成分決定要有結構變化的原相（母相），這是前提。（2）發生相變有一個形核和長大的過程，例如隨冷卻條件的變化，相變有擴散與無擴散之別，在較高溫下的相變過程由擴散控制，低溫下的相變為切變控制機制。（3）應變和冷卻是兩個重要的驅動條件，在外力的作用下，如熱加工或冷變形；在冷卻或在加熱的情況下，狀態失去了平衡，由高能量狀態向低能量狀態轉變。在400MPa級熱軋鋼筋中，有大角晶界的多邊形鐵素體與小角晶界的非多邊形鐵素體的區分，此外含有微合金化元素溶質的奧氏體轉變產物中具有非常高的位錯密度。所以高強度鋼筋的生產，除了析出強化和晶粒細化外，相變強化也是鋼筋強韌化機制的不容忽視的因素。激光相變強化是利用激光將金屬材料加熱並隨着激光的快速移開而迅速冷卻，獲得細化的微觀組織，達到淬火硬化的目的。激光表面硬化技術的首次應用開始於20世紀70年代初，通用汽車公司對齒輪轉向器箱體內各零件進行激光相變硬化處理，取得了良好的效益。自此該項技術蓬勃發展，國內外多位學者在激光表面硬化工藝實驗、溫度場分析及組織演化機制方面做了大量的工作，完成了發動機缸體、機床離合器、成形刀具、模具、鋸齒、軸承等多種機器零部件的局部硬化處理。[1]