物理冶金学原理

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三章 金属中的扩散,3-1 扩散理论,一、概述,图8-1是金属中自扩散过程的示意图，表示具有均匀的放射性原子浓度C1的中间区域和 两个起始时只含有一般原子的相邻区域之间的自扩散。,图8.1（b）是从图8.1（a）经过每个原子平均跃迁一次以后可能出现的放射性原子的分布情况。图8.1（b）中的浓度曲线是记录放射性原子在试样内散布的简便方法。,3、进一步的跃迁，将使放射性原子继续散布，直到最后达到如图8.1（c）所示的均匀分布。虽然每一个原子仍将和以前一样不停的跃迁，但是放射性原子浓度分布曲线保持不变，所以不再观察到扩散。,4、如果图8.1中带星的原子使溶入的合金元素，那么上述的同样图景表示了置换式固溶体中主要的扩散特性。,5、溶质原子占据着基体点阵阵点的间隙位置（铁中的碳原子），扩散同样也是依赖溶质原子作任意方向的跃迁所引起的。,6、由于上述原因，扩散的两个基本公式，斐克第一定律和第二定律，提供了冶金学中几乎所有重要的扩散现象的理论基础,。,二、斐克定律,浓度梯度dc/dx是判断扩散能否进行的依据。,因此当dc/dx=0时，扩散不可能发生，如图8.1（c）。但当dc/dx是正值（dc/dx0）的区域，有一个净的溶质原子流通过平面1流向负的x方向；,而当dc/dx是负值时，净的溶质原子流则流向正的x方向，见图8.1（b）。,斐克第一定律的建立,每一个溶质原子在三维空间的六个方向，平均每秒跃迁次。通过参考平面单位面积上每秒有 C,2,/6个溶质原子从平面2跃迁到平面3；反方向的溶质原子流是 C,2,/6，这两项差值就是溶质原子净的扩散通量J。,原子数/平方米秒,因为C3=C2+( )dx，而dx= ，故上式可写成：,而通常写成：,式中D是扩散系数：,扩散系数D的变化：,由于体心立方点阵中原子跃迁距离 为 a,0,/2；面心立方点阵中原子跃进距离 为 a,2,/2，故D可以按点阵参数a,0,写成下式：,（体心立方点阵）,（面心立方点阵）,斐克第二定律,由于斐克第一定律不包括时间变数，所以常常需要用另一个方程式来处理工程技术上的问题。考虑在两个相距dx的参考平面之间，dx1 的体积内溶质原子的累积。通过参考平面的扩散通量已列出，而通过平面的扩散通量可写成：,单位时间（秒）内原子的累积，dA，就是进入单位体积的扩散通量超过离开单位体积扩散通量的差值。,由于在这里浓度同时是x与t的函数，利用偏导数可写成：,代入上式，得出x方向扩散的斐克第二定律,如果扩散系数D随浓度变化所引起的变动可以忽略不计，那么，上式可简化为：,对于立方晶系晶体结构的固溶体，上式应取三维形式，,三、扩散机理,间隙固溶体里的扩散尤为简单，原因有二，首先，溶剂原子的扩散常可忽略不计；其次溶质原子在基本点阵中可以视为从一个间隙位置跳到相邻的另一个间隙位置，如图8.2（a）所示。,在纯金属或置换式固溶体中则需要有特殊的扩散机理。空位机理与间隙机理相比显示出下述新的特征：,扩散速率直接取决于空位的比率Nv。,如果邻近溶质原子的点阵阵点上存在一个空位，如图8.2（b）所示，那么，溶质原子或溶剂原子都有可能跳到空位上。,在,扩,扩散,温,温度,下,下，,由,由于Nv,值,值的,典,典型,数,数据,仅,仅为10,-4,，所,以,以在,某,某一,个,个给,定,定原,子,子的,邻,邻近,处,处很,难,难得,出,出一,个,个空,位,位，,但,但当,一,一个,原,原子,一,一旦,与,与空,位,位交,换,换以,后,后，,这,这个,原,原子,将,将有,可,可能,成,成为,第,第二,次,次可,能,能交,换,换的,对,对象,，,，这,一,一现,象,象称,为,为交,互,互作,用,用。,根据,空,空位,任,任意,跃,跃迁,频,频率,v,的,的计,算,算，,纯,纯金,属,属的,自,自扩,散,散系,数,数为,：,：,式中f是,按,按交,互,互作,用,用现,象,象导,出,出的,交,交互,作,作用,因,因子,。,。面,心,心立,方,方金,属,属的f值,为,为0.78，,体,体心,立,立方,金,金属,的,的f,值,值为0.73.,如果,导,导致,扩,扩散,的,的点,阵,阵缺,陷,陷是,一,一个,多,多余,的,的原,子,子（,而,而不,是,是失,去,去一,个,个原,子,子形,成,成的,空,空位,）,），,其,其扩,散,散机,理,理称,为,为自,间,间隙,扩,扩散,机,机理,。,。,四、,热,热激,活,活,间隙,时,时扩,散,散,一,个,个间,隙,隙原,子,子必,须,须具,备,备足,够,够高,的,的额,外,外能,量,量，,才,才能,跳,跳离,它,它原,来,来的,间,间隙,位,位置,。,。根,据,据能,量,量起,伏,伏的,统,统计,观,观点,，,，在,总,总数N个,原,原子,中,中，,有,有n,i,个数,目,目的,原,原子,在,在某,一,一瞬,间,间具,有,有特,定,定能,量,量,i,，n,i,/N,的,的比,值,值表,征,征某,一,一个,原,原子,具,具有,i,能量,的,的几,率,率P,i,，根,据,据经,典,典的,能,能量,统,统计,分,分布,：,：,由于,能,能量,是,是量,子,子化,的,的，,i,值可,用,用下,式,式表,达,达,分配,函,函数,可,可以,用,用下,式,式表,示,示：,具有,最,最低,不,不小,于,于,i,能量,的,的原,子,子总,数,数，,通,通常,由,由,式,式某,原,原子,至,至少,具,具有,能,能量,i,的总几率P来表示,：,：,根据式,的,的定义，,上,上式可写,成,成,将Q值式,子,子带入上,式,式，最后,得,得出所求,的,的几率，,式中u=rhv是,每,每一个原,子,子的内能,。,。,对于通,常,常的恒温,恒,恒压条件,下,下的扩散,来,来说，合,适,适的热力,学,学量并非,简,简单的就,是,是内能u，而是,吉,吉布斯自,由,由能G,，,，从而得,出,出有用的,式,式子：,间隙原子,的,的跃进频,率,率P，可,以,以由下列,乘,乘积求得,：,：,在恒温下,G=H-TS,最后导出,的,的扩散系,数,数表达式,为,为：,上式中除,最,最后一个,指,指数项以,外,外，通常,将,将其余各,项,项合并成,一,一个常数D,0,，而将Hm代之,以,以激活能Q，单位,为,为焦耳每,摩,摩尔，得,出,出通常应,用,用的式子,：,：,图8.4,是,是碳在体,心,心立方点,阵,阵铁中的,扩,扩散数据,，,，它提供,了,了一个很,好,好的例子,，,，D随温,度,度变化的,规,规律符合,与,与上式。,扩散的空,位,位机理,描述空,位,位扩散需,要,要增加一,个,个物理量Nv,0,，即空位,的,的平衡浓,度,度，其表,达,达式为,图8.5,给,给出了空,位,位数所占,的,的比率Nv,0,随温度变,化,化的典型,数,数据。在,接,接近金的,熔,熔点时，Nv,0,大致为10,-3,，但随着,温,温度的下,降,降，Nv,0,急速减少,，,，在450时只,有,有10,-6,.,如果将,按,按,式,式展开，,其,其结果是,若将Hm+Hf代之以,激,激活能Q,，,，并将式,中,中余下的,各,各种数量,合,合并成一,个,个常数D,。,。就得到,与,与式相,同,同的表达,式,式。这样,，,，所有各,种,种类型的,扩,扩散常数,都,都可用两,个,个常数D,0,与Q来描,述,述，D,0,与Q值可,以,以由实验,方,方法测得,，,，表8.1中列出,了,了几个例,子,子。,3-2,扩,扩散方,程,程的解,一、,概述,斐克的两,个,个扩散定,律,律都是微,分,分方程式,，,，必须将,方,方程式求,解,解以获得,代,代数式来,描,描述浓度,随,随距离和,时,时间而变,化,化的函数,。,。这些解,可,可以分成,三,三种不同,的,的类型。,通过基,本,本运算就,可,可很方便,的,的求得扩,散,散方程的,解,解,通过工,程,程技术上,重,重要的扩,散,散问题的,解,解由高深,的,的数学处,理,理技术得,到,到。,许多类,型,型的扩散,问,问题，例,如,如涉及到,与,与浓度有,关,关的扩散,系,系数值的,问,问题，可,用,用计算机,求,求得。,二、斐,克,克第一,定,定律,1、由,于,于斐克,第,第一定,律,律没有,明,明显的,考,考虑浓,度,度随时,间,间发生,的,的变化,，,，所以,它,它的应,用,用局限,于,于稳定,态,态扩散,，,，或局,限,限于处,理,理扩散,过,过程的,重,重要参,数,数不因,时,时间而,变,变化的,一,一些问,题,题。,2、金,属,属的一,种,种类型,的,的氧化,是,是一个,典,典型的,例,例子，,下,下面加,以,以分析,。,。,金属的,高,高温氧,化,化的实,验,验数据,通,通常表,现,现为，,形,形成的,氧,氧化物,的,的量与,氧,氧化时,间,间呈抛,物,物线关,系,系。借,助,助图8.6（a），,这,这一情,形,形可以,用,用扩散,过,过程加,以,以说明,。,。对于,任,任意氧,化,化层厚,度,度X，,单,单位面,积,积上金,属,属原子,的,的迁移,速,速率是,：,：,然而，dm与氧化,层,层厚度的,增,增加值dx成正比,，,，即dx=Kdm,，,，故上式,可,可写成：,式中D,即,即KD，D假设是,一,一常数时,，,，D也,是,是一个常,数,数。上式,可,可作如下,求,求解：,K为正,，,，因为式,中,中的负号,已,已被浓度,差,差c的,负,负号所抵,消,消。氧化,层,层厚度随,氧,氧化时间,平,平方根的,增,增加而增,加,加，图8.6（b,）,）显示了,这,这样的关,系,系。,三、斐克,第,第二定律,薄膜的解,在采用,放,放射性失,踪,踪原子时,，,，是在金,属,属B长棒,的,的一个端,面,面上沉积,一,一薄层金,属,属A。常,常,常用两个,这,这样的试,样,样联结起,来,来使之形,成,成两根长,棒,棒B中间,有,有一薄层A的“夹,心,心”。在x=0平,面,面处A原,子,子的起始,浓,浓度为每,平,平方米M,个,个原子。,在,在“夹心,”,”试样的,情,情况下，,下,下面的解,给,给出了经,过,过扩散时,间,间t后，,在,在进入金,属,属棒B距,离,离x处的,浓,浓度，并,以,以x的函,数,数表示：,由于起始,的,的原子总,数,数M在扩,散,散过程中,仅,仅是发生,了,了重新分,布,布，,所以,将式代,入,入式，,可,可得到最,终,终的解，,如果不是,夹,夹心试样,，,，试样在,一,一段具有,相,相同数量M，那么,浓,浓度值应,增,增加一倍,因为原子,仅,仅是沿正,的,的x方向,扩,扩散。,一个典,型,型的应用,式,式的例子,是,是测定示,踪,踪金属原,子,子A在金,属,属B中的,扩,扩散系数,，,，如图8.7（书245页,）,）所示。,a、在金,属,属B棒的,一,一段，沉,积,积一薄层A原子，,图,图8.7,（,（a）。,b、在高,温,温下扩散,系,系数小时,，,，使A原,子,子渗入B,金,金属中一,定,定深度（,1mm,）,），图8.7（b,）,）。,c、将B,金,金属棒逐,层,层切割分,析,析，测得,每,每层放射,性,性强度,，,，得到扩,散,散的定量,关,关系如图8.7（c）。由,于,于放射强,度,度正比于A原子数,目,目，式,可,可写成,d、对,式,式两边取,自,自然对数,以,以后，我,们,们可以写,成,成直线方,程,程式,e、根据,图,图8.7,（,（d）中,以,以lnI,对,对x2绘,制,制的直线,，,，可以从,直,直线斜率,求,求出扩散,系,系数D。,无限长固,体,体,图8.8,（,（a）的,扩,扩散偶是,无,无限长固,体,体的例子,，,，扩散偶,由,由Co成,分,分的一块,合,合金和一,块,块纯金属,组,组成。我,们,们把这块,合,合金看成,是,是由无数,个,个连续的,薄,薄层所组,成,成，如图8.8（b）所示,，,，那么，,这,这一扩散,问,问题的解,可,可以方便,的,的按薄膜,解,解求出。,考,考虑图中,一,一个典型,的,的层，经,过,过时间t,扩,扩散后，,这,这典型层,在,在x处获,得,得下式的,浓,浓度分布,，,，,全部所有,各,各层（自,=x起,延,延伸到=止）,的,的影响可,由,由上式的,积,积分得出,：,：,式中：,上述积分,式,式可由下,述,述差值表,示,示，,所以，扩,散,散偶中浓,度,度的最终,解,解释是：,半无限长,固,固体,只涉及单,个,个均匀固,体,体（图8.8（a,）,）试样的,任,任一半边,）,）的扩散,问,问题具有,半,半无限几,何,何特征，,试,试样可描,述,述为从x=0延伸,到,到x=+,。它的,解,解与无限,长,长固体相,类,类似，具,有,有两种类,型,型：,实质上是,图,图8.8,（,（c）曲,线,线的右半,边,边，,描述了在x=0处B向金属,表,表面加入,吸,吸附的A,原,原子。,实质上是,图,图8.8,（,（c）曲,线,线的左半,边,边（除了,是,是增加,而,而不是降,低,低以外）,：,：,描述了从A与B的,合,合金表面,上,上失去了A原子。,应用（a,）,）式的例,子,子是铁的,渗,渗碳，图8-9是,渗,渗碳是碳,在,在铁中的,扩,扩散。,铁板渗碳,过,过程示意,图,图。,渗碳过程,开,开始后的,碳,碳浓度分,布,布曲线，,该,该曲线是,开,开始渗碳,以,以后就形,成,成了。,渗碳10,小,小时后的,碳,碳浓度分,布,布曲线。,表8.2,（,（书248页）总,结,结了钢板,在,在表面以,下,下每隔0.4mm,计,计算其浓,度,度值C的,各,各个步骤,。,。,四、合金,中,中的扩散,（,（克肯达,耳,耳效应）,和自扩散,系,系数一样,，,，合金中,两,两组元的,本,本征扩散,系,系数具有,不,不同的值,。,。因此，,如,如果两金,属,属相互扩,散,散，通过,两,两金属试,样,样起始是,的,的分界平,面,面将有净,的,的物质迁,移,移，这一,现,现象称为,克,克肯达耳,效,效应。,连接一根金,棒,棒与一根镍,棒,棒构成一个,试,试样，扩散,将,将通过带有,标,标记的界面,进,进行，惰性,标,标记物可以,用,用许多根极,细,细的钨丝平,放,放在连接的,平,平面上。由,于,于扩散通过,惰,惰性标记物,的,的金原子比,镍,镍原子多。,因,因而向试样,的,的金的一侧,移,移动，这种,运,运动称为克,肯,肯达耳漂移,。,。,图8-10,（,（书249,页,页）给出金-镍系的数,据,据，在所有,浓,浓度范围内,，,，金原子比,镍,镍原子扩散,快,快。金的扩,散,散流大于镍,的,的扩散流这,一,一事实，意,味,味着通过克,肯,肯达耳界面,将,将发生净的,空,空位流。,当空位浓度,下,下降到略低,于,于平衡浓度,时,时，最简单,的,的空位反应,是,是在位错上,形,形成空位（,或,或在例如晶,界,界等其它晶,体,体点阵的缺,陷,陷上形成）,。,。,在空位浓度,高,高于平衡浓,度,度值（空位,的,的过饱和）,的,的区域内，,可,可发生相反,的,的反应，即,空,空位的消失,。,。,如果空位的,过,过饱和度相,当,当高，那么,就,就还有另一,些,些形式的反,应,应，将在空,位,位消失的作,用,用中占主导,地,地位，其中,一,一个反应是,空,空位“析出,”,”，并在晶,体,体点阵中形,成,成空穴。,在连接金和,镍,镍的原始界,面,面位置上的,平,平面称为又,野,野界面。又,野,野界面具有,重,重要的特征,，,，即在界面,两,两侧的A1,和,和A2两块,面,面积相等，A1和A2,分,分别代表通,过,过又野界面,的,的镍和金的,量,量。由此可,见,见，如果用,又,又野界面来,描,描述扩散行,为,为，只需用,一,一个扩散系,数,数,。,。,与,与,和,和,之,之间,的,的相互关系,，,，可由下式,表,表示;,与,和,和,之,之间的,相,相互关系是,，,，,对于不同成,分,分的金-镍,系,系，,的,的值示于图8.10中,。,。 称,为,为扩散系数,。,。,图8-11,（,（书250,页,页）表示了,金,金和镍互扩,散,散时的克肯,达,达耳效应。,3-3,影,影响扩散的,因,因素,一、浓度,一般我们假,定,定扩散系数,与,与浓度无关,，,，在这里有,必,必要了解这,样,样假定所产,生,生的误差。,如图8.12（书251页）所示,，,，在碳浓度,从,从0%到927时溶,解,解极限1.3%的范围,内,内，碳在奥,氏,氏体中扩散,系,系数的变化,是,是相当小的,。,。即使在浓,度,度对影响较,显,显著的合金,中,中，对于稀,固,固溶体中的,扩,扩散或在小,浓,浓度范围内,的,的扩散，将,假,假定为常数,，,，误差页还,是,是比较小的,。,。,二、晶体结,构,构,铁的同素异,构,构转变对于,溶,溶质原子的,扩,扩散速率有,一,一定的影响,，,，在指定温,度,度下，溶质,原,原子的扩散,速,速率与铁的,自,自扩散速率,在,在铁素体里,比,比奥氏体里,大,大致快一百,倍,倍,另一个晶体,结,结构的影响,是,是在一个溶,剂,剂金属的单,晶,晶中位向对,扩,扩散系数的,影,影响。扩散,系,系数的各向,异,异性在立方,晶,晶系金属中,几,几乎不出现,或,或完全不存,在,在；但在斜,方,方点阵（铋,）,）中测量的,结,结果表明，,平,平行与C轴,与,与垂直与C,轴,轴的自扩散,系,系数比值约,为,为一千。,晶体发生点,阵,阵畸变，扩,散,散速率增加,。,。,三、杂质,少量添加金,属,属的存在对,于,于溶质原子,在,在溶剂金属,中,中扩散的影,响,响，通常是,比,比较小的。,四、晶粒尺,寸,寸,晶界扩散要,比,比晶粒内扩,散,散快。细晶,粒,粒金属中总,的,的扩散速率,将,将是较高的,。,。但在通常,的,的晶粒范围,内,内，在进行,扩,扩散计算是,不,不需要考虑,晶,晶粒的尺寸,。,。,五、短路扩,散,散,由于在晶界,上,上，在接近,自,自由表面处,和,和在位错线,邻,邻近区域内,，,，金属晶体,点,点阵的规律,性,性受到破坏,，,，因此，在,这,这些区域内,由,由空位机理,所,所引起的扩,散,散显著增强,。,。,晶体结构规,律,律性局部出,现,现扰乱的结,果,果，使空位,数,数目和空位,的,的活动能力,增,增加了。由,于,于这个原因,，,，晶界扩散,的,的激活能Q,比,比体积扩散,的,的Q值低。,这,这时短路扩,散,散才起显著,的,的作用。,在更低的温,度,度下，体积,扩,扩散和晶界,扩,扩散都可能,变,变得无能为,力,力，此时显,著,著的原子迁,移,移可以沿着,位,位错线周围,畸,畸变点阵中,的,的“管道”,进,进行。如图8.14（,书,书252页,）,）。,六、扩散的,驱,驱动力,电场对间隙,溶,溶质原子的,影,影响,设某一溶质,原,原子具有净,电,电荷Z,*,电子单位e,，,，那么在外,加,加电场E的,作,作用下施加,于,于每个溶质,原,原子上的力,是,是：,设可动性B,表,表示在单位,力,力作用下单,个,个溶质原子,的,的平均速度,。,。那么在外,加,加电场作用,下,下，单个原,子,子的速度V,是,是：,如果溶质浓,度,度C的单位,是,是每立方米,中,中的原子数,目,目，那么扩,散,散通量J可,简,简化为：,这就提供了,在,在电场中扩,散,散的完整描,述,述。,浓度梯度和,温,温度梯度的,影,影响,如果由于浓,度,度梯度和温,度,度梯度得到,作,作用力F的,适,适当表达式,，,，则同理可,给,给出相应的,扩,扩散通量式,。,。这两种力,已,已知为：,所以，在所,有,有三种驱动,力,力作用下产,生,生的总的扩,散,散通量是：,表8.3（,书,书253页,）,）列出了典,型,型的Z,*,和Q,*,的值。,3-4,扩,扩散的应用,一、金属的,结,结合,金属的结合,包,包括镀锌、,焊,焊接和金属,包,包层等工艺,，,，是工业上,应,应用扩散原,理,理的良好例,子,子。但是任,何,何一种情况,都,都需要有扩,散,散发生。,镀锌、镀铅,锡,锡,由于扩散只,能,能在固溶体,中,中进行，所,以,以只有两种,金,金属具有一,定,定量的固溶,体,体时才有可,能,能结合成一,体,体。由于铅,不,不能固溶于,铁,铁，因而必,需,需在熔化的,铅,铅浴中加入,少,少量能与铁,形,形成合金的,第,第二种金属,，,，常加入锡,，,，这就形成,了,了镀铅锡合,金,金的薄钢板,。,。,在某些金属,结,结合工艺过,程,程中，在被,连,连结的两金,属,属之间存在,着,着出现脆性,金,金属间化合,物,物这样一个,复,复杂的因素,。,。比如为了,降,降低脆性中,间,间相的数量,，,，可以在熔,融,融的锌浴中,加,加入适当的,铝,铝。,包层,有许多各不,相,相同的工艺,方,方法可用来,在,在不同的基,底,底材料上贴,上,上一层其它,金,金属。“包,铝,铝”薄板的,制,制造是用热,轧,轧纯铝-铝,合,合金两种材,料,料“夹心”,坯,坯料的方法,，,，使高强度,铝,铝合金外表,与,与纯铝保护,层,层结合在一,起,起。,纯铝一旦为,高,高强度铝合,金,金中合金元,素,素渗入时就,会,会失去它优,良,良的抗蚀能,力,力，所以要,特,特别当心防,止,止过度扩散,。,。,焊,接,接,熔,焊,焊,，,，,在,在,连,连,接,接,区,区,局,局,部,部,产,产,生,生,熔,熔,化,化,。,。,熔,熔,焊,焊,包,包,括,括,气,气,焊,焊,、,、,电,电,弧,弧,焊,焊,、,、,电,电,渣,渣,焊,焊,、,、,电,电,子,子,束,束,焊,焊,接,接,及,及,激,激,光,光,束,束,焊,焊,接,接,。,。,压,焊,焊,，,，,通,通,过,过,塑,塑,性,性,变,变,形,形,的,的,作,作,用,用,，,，,使,使,两,两,表,表,面,面,结,结,合,合,在,在,一,一,起,起,。,。,例,例,如,如,锻,锻,焊,焊,、,、,电,电,阻,阻,焊,焊,，,，,或,或,点,点,焊,焊,、,、,静,静,压,压,焊,焊,接,接,、,、,扩,扩,散,散,焊,焊,接,接,和,和,超,超,声,声,波,波,焊,焊,接,接,等,等,方,方,法,法,。,。,爆,炸,炸,焊,焊,接,接,，,，,采,采,用,用,一,一,种,种,爆,爆,炸,炸,剂,剂,，,，,当,当,它,它,爆,爆,炸,炸,时,时,推,推,动,动,一,一,个,个,金,金,属,属,极,极,高,高,的,的,速,速,度,度,压,压,向,向,另,另,一,一,个,个,金,金,属,属,。,。,由,由,此,此,引,引,起,起,显,显,著,著,的,的,塑,塑,性,性,变,变,形,形,形,形,成,成,金,金,属,属,突,突,出,出,点,点,在,在,两,两,金,金,属,属,之,之,间,间,摩,摩,擦,擦,而,而,焊,焊,合,合,。,。,流,动,动,焊,焊,接,接,，,，,利,利,用,用,低,低,熔,熔,点,点,合,合,金,金,（,（,加,加,上,上,适,适,当,当,的,的,焊,焊,剂,剂,）,）,焊,焊,接,接,两,两,块,块,金,金,属,属,而,而,不,不,明,明,显,显,改,改,变,变,它,它,们,们,的,的,组,组,织,织,。,。,软,软,焊,焊,和,和,硬,硬,焊,焊,是两个,普,普通的,例,例子。,软,软焊合,金,金的熔,点,点低于425,，而,硬,硬焊合,金,金的熔,点,点高于,此,此温度,。,。,二、均,匀,匀化,消除化,学,学成分,不,不均匀,性,性,一个化,学,学成分,不,不均匀,性,性的固,溶,溶体，,通,通过扩,散,散趋向,与,与均匀,化,化。在,低,低温下,这,这个过,程,程的速,率,率极低,，,，需要,采,采用特,殊,殊的热,处,处理工,艺,艺才能,使,使之均,匀,匀化。,在某些,实,实例中,，,，合金,元,元素的,扩,扩散系,数,数起着,决,决定性,的,的作用,。,。例如,，,，在中,等,等温度,范,范围，,锌,锌在铜,中,中快速,的,的扩散,使,使铸造,黄,黄铜发,生,生有效,的,的均匀,化,化，但,是,是在同,样,样温度,下,下镍在,铜,铜中扩,散,散极慢,，,，所以,难,难以消,除,除铸造,铜,铜-镍,合,合金的,偏,偏析。,消除带,状,状组织,由于化,学,学成分,的,的不均,匀,匀性而,在,在钢材,的,的金相,组,组织中,出,出现了,黑,黑白紧,密,密相间,的,的条带,。,。这些,条,条带代,表,表钢锭,在,在冷,凝过程,中,中形成,的,的合金,元,元素的,偏,偏析区,域,域，它,们,们在轧,制,制过程,中,中被拉,长,长压扁,成,成为狭,长,长的条,带,带。,为了消,除,除钢材,的,的条带,组,组织，,一,一般采,取,取的方,法,法是钢,锭,锭轧制,后,后，需,要,要在相,当,当高的,温,温度1200,保温,相,相当多,的,的时间,。,。,三、滞,弹,弹性与,阻,阻尼,阻尼本,领,领,如果用,铁,铁锤撞,击,击一根,金,金属棒,使,使之振,动,动，无,论,论怎样,这,这根金,属,属棒的,振,振动振,幅,幅总是,随,随着时,间,间的增,长,长而降,低,低。这,一,一特征,称,称为阻,尼,尼本领,。,。也就,是,是说振,动,动能量,可,可能由,于,于不同,机,机理的,作,作用而,有,有效地,为,为金属,构,构件所,吸,吸收。,阻尼本,领,领的量,度,度是测,定,定阻尼,减,减缩量,，,的,的定义,是,是：,式中：W是每,周,周振动,的,的总振,动,动能；,W是,振,振动一,个,个周期,以,以热的,形,形式损,失,失的振,动,动能。,原子的,跃,跃迁是,内,内耗的,一,一部分,图8.16是,碳,碳在体,心,心立方,点,点阵铁,中,中产生,内,内耗的,原,原子结,构,构起因,。,。在所,示,示的振,动,动循环,的,的阶段,中,中，碳,原,原子优,先,先趋向,于,于跳到b位置,（,（沿着,伸,伸展方,向,向）。,位错的,运,运动,除了原子的,扩,扩散以外，,还,还有许多吸,收,收振动能量,的,的机理。在,许,许多情况下,，,，位错的运,动,动起着主要,的,的作用，例,如,如被钉扎的,位,位错的弓出,，,，位错在晶,界,界上的移动,，,，和位错在,相,相界面上的,特,特殊行为。,即使一个特,定,定的合金材,料,料，它的阻,尼,尼本领也因,频,频率、应力,与,与温度等因,素,素的变化而,在,在很大的范,围,围内变动。,阻尼本领的,应,应用及测定,除了做钟的,青,青铜以外，,几,几乎所有的,工,工业金属材,料,料都希望具,备,备高的阻尼,本,本领。例如,汽,汽轮机叶片,经,经受着每分,钟,钟数千次的,冲,冲击，如果,材,材料的阻尼,本,本领不足以,很,很快的消耗,振,振动能量，,那,那么在临界,共,共振速度下,将,将产生非常,高,高的应力。,由于影响阻,尼,尼本领的因,素,素很多，很,难,难列出能够,直,直接用于计,算,算的定量数,值,值。一个切,实,实可行的办,法,法是对一系,列,列材料，在,相,相似条件下,测,测出它们的,相,相对阻尼本,领,领。,表8.5（,书,书257页,）,）就是在低,的,的振动振幅,下,下，即在低,应,应力条件下,测,测得的阻尼,本,本领。由此,看,看出，在这,种,种条件下，,镍,镍对振动的,阻,阻尼性能百,倍,倍优于铝。,阻尼的减缩,量,量随应力的,增,增加而急速,提,提高。例如,灰,灰铸铁的,值,值，当应力,数,数值从接近,于,于零提高到7x10,7,N/m,2,时，值从0.006,上,上升到0.3。,第四章 强,化,化机理及过,程,程,4-1,形,形变强化,一、冷加工,冷加工的作,用,用,冷加工过程,与,与热加工过,程,程是根本不,同,同的，冷加,工,工过程可以,使,使晶体组织,持,持久的变形,。,。图10-1是黄铜的,轧,轧制过程。,再结晶和塑,性,性变形同时,发,发生，说明,在,在热加工过,程,程中晶粒组,织,织基本保持,不,不受影响。,一般情况下,是,是测定随冷,加,加工总量的,增,增加而增加,的,的硬度如图10-2，,加,加工硬化作,用,用的定量测,定,定应变-加,工,工硬化指数,的,的形式列在,表,表4-2中,。,。,晶粒尺寸的,影,影响,确定合金在,冷,冷变形工序,中,中最适宜的,操,操作时，晶,粒,粒尺,寸常是一个,重,重要的考虑,因,因素。通过,对,对再结晶过,程,程的适当控,制,制，通常能,够,够获得规定,的,的晶粒尺寸,。,。,对图10-3表示对弹,壳,壳黄铜（70%Cu,30%Zn,）,），随着晶,粒,粒尺寸的增,大,大，其加工,就,就愈方便，,不,不仅改善的,延,延展性，而,且,且流变应力,也,也同时降低,。,。,另一方面，,当,当晶粒尺寸,增,增大时，就,可,可以遇到材,料,料表面外观,的,的问题，因,为,为这时晶粒,与,与晶粒间的,不,不均匀变形,将,将变得很明,显,显。图10-4表示粗,晶,晶粒的金属,材,材料在承受,强,强烈变形时,所,所产生的“,桔,桔皮”表面,。,。,晶粒尺寸的,选,选择实际上,是,是上述两者,的,的折中，表10-1中,列,列出的数值,，,，是在不同,加,加工情况中,推,推荐应用的,。,。,在冷加工过,程,程中的金属,晶,晶粒的择优,取,取向,金属晶粒的,择,择优取向是,在,在冷加工过,程,程中发生滑,移,移及孪生的,必,必然结果。,例,例如，冷拔,铝,铝线时，原,始,始任意取,向的晶粒因,冷,冷拔而变形,，,，其中【111】晶体,位,位向趋向平,行,行于铝线的,轴,轴线。,有时要采取,一,一些措施以,控,控制合金中,产,产生的择优,取,取向程度。,否,否则会造成,因,因方向不同,，,，材料的性,能,能不同，但,有,有时要增加,择,择优取向程,度,度，比如在,磁,磁性材料中,。,。,择优,取,取向,的,的一,个,个有,用,用方,面,面是,它,它与,织,织构,强,强化,有,有关,，,，特,别,别是,在,在高,度,度各,向,向异,性,性的,六,六方,点,点阵,金,金属,中,中，,如,如Ti、Zr,、,、Be、Mg,等,等，,对,对这,些,些薄,板,板的,金,金属,进,进行,冷,冷轧,时,时，,所,所造,成,成的,择,择优,取,取向,（,（织,构,构）,使,使得,其,其（0001,）,）晶,面,面优,先,先位,于,于薄,板,板平,面,面。,于,于是,易,易于,激,激活,的,的滑,移,移系,的,的滑,移,移方,向,向也,就,就位,于,于薄,板,板平,面,面上,，,，结,果,果，,垂,垂直,于,于薄,板,板的,变,变形,就,就大,受,受限,制,制。,二、,应,应变,硬,硬化,机,机理,应变,强,强化,的,的基,本,本特,征,征,基本,特,特征,是,是一,个,个给,定,定的,位,位错,的,的运,动,动，,为,为邻,近,近位,错,错,造成,的“,障,障碍,物,物”,所,所阻,碍,碍。,障,障碍,的,的本,性,性及,其,其相,对,对的,重,重要,性,性随,其,其晶,粒,粒组,织,织、,晶,晶体,学,学及,变,变形,条,条件,的,的不,同,同而,有,有很,大,大的,变,变化,。,。,在单,晶,晶体,的,的变,形,形中,有,有两,个,个阶,段,段，,由,由于,第,第,阶,阶段,中,中，,一,一定,的,的变,形,形量,引,引起,了,了较,大,大的,强,强化,作,作用,，,，使,得,得在,第,第,阶,阶段,过,过渡,到,到第,阶,段,段处,，,，应,力,力-,应,应变,曲,曲线,上,上的,斜,斜率,有,有较,大,大的,增,增加,。,。,在多,晶,晶材,料,料中,，,，位,错,错间,的,的相,互,互干,扰,扰特,别,别显,著,著。,这,这是,由,由于,几,几何,上,上的,要,要求,。,。在,每,每一,个,个晶,粒,粒中,至,至少,要,要有,五,五个,滑,滑移,系,系同,时,时开,动,动，,晶,晶粒,才,才能,任,任意,的,的改,变,变形,状,状，,而,而仍,在,在每,个,个晶,粒,粒的,晶,晶界,保,保持,连,连续,性,性。,胞状,组,组织,的,的形,成,成,金属,及,及合,金,金经,强,强烈,变,变形,后,后的,冷,冷加,工,工组,织,织，,表,表现,出,出一,种,种没,有,有预,期,期到,的,的特,征,征，,即,即在,显,显微,组,组织,中,中，,较,较大,的,的体,积,积范,围,内,内,基,基,本,本,上,上,没,没,有,有,位,位,错,错,，,，,位,位,错,错,集,集,中,中,在,在,其,其,周,周,围,围,区,区,域,域,，,，,从,从,而,而,形,形,成,成,了,了,胞,胞,状,状,组,组,织,织,，,，,见,见,图,图10-5,。,。,胞,的,的,尺,尺,寸,寸,及,及,形,形,成,成,胞,胞,所,所,需,需,的,的,应,应,变,变,，,，,随,随,合,合,金,金,及,及,温,温,度,度,，,，,应,应,变,变,速,速,率,率,等,等,因,因,素,素,而,而,变,变,化,化,。,。,胞,胞,状,状,组,组,织,织,是,是,具,具,有,有,高,高,堆,堆,垛,垛,层,层,错,错,能,能,的,的,合,合,金,金,的,的,特,特,征,征,，,，,其,其,位,位,错,错,是,是,不,不,可,可,分,分,解,解,的,的,，,，,并,并,且,且,易,易,于,于,交,交,叉,叉,滑,滑,移,移,。,。,应,变,变,硬,硬,化,化,率,率,的,的,指,指,导,导,原,原,则,则,当,一,一,个,个,六,六,方,方,密,密,排,排,点,点,阵,阵,的,的,单,单,晶,晶,体,体,变,变,形,形,时,时,，,，,仅,仅,是,是,主,主,滑,滑,移,移,起,起,作,作,用,用,，,，,这,这,样,样,位,位,错,错,密,密,度,度,及,及,其,其,相,相,互,互,干,干,扰,扰,的,的,范,范,围,围,就,就,都,都,比,比,较,较,小,小,，,，,因,因,而,而,应,应,变,变,硬,硬,度,度,是,是,很,很,小,小,的,的,。,。,六,方,方,密,密,排,排,点,点,阵,阵,的,的,多,多,晶,晶,体,体,金,金,属,属,在,在,塑,塑,性,性,变,变,形,形,时,时,也,也,有,有,类,类,似,似,的,的,情,情,况,况,，,，,但,但,是,是,它,它,们,们,的,的,行,行,为,为,，,，,却,却,由,由,于,于,发,发,生,生,了,了,孪,孪,生,生,及,及,附,附,加,加,滑,滑,移,移,系,系,的,的,开,开,动,动,而,而,变,变,得,得,复,复,杂,杂,了,了,。,。,六方密,排,排点阵,合,合金的,应,应变硬,化,化率，,一,一般仍,较,较面心,立,立方及,体,体心点,阵,阵的合,金,金低。,因,因为这,两,两种合,金,金都允,许,许许多,滑,滑移系,开,开动，,相,相互作,用,用的位,错,错成为,其,其位错,运,运动的,障,障碍，,从,从而增,加,加了继,续,续变形,所,所需的,切,切应力,。,。,影响应,变,变硬化,的,的因素,应变硬,化,化率一,般,般是随,试,试验温,度,度的升,高,高而下,降,降。,加入固,溶,溶的合,金,金元素,可,可能增,大,大或减,少,少应变,硬,硬化率,，,，但在,冷,冷加工,后,后，合,金,金的最,终,终硬度,总,总是比,纯,纯金属,高,高。,三、晶,粒,粒尺寸,对,对强度,的,的影响,晶粒尺,寸,寸与强,度,度的关,系,系,各种金,属,属和合,金,金的数,据,据都表,明,明，有,一,一个共,同,同的强,度,度随晶,粒,粒尺寸,减,减少而,增,增大的,形,形式。,这,这个强,度,度与晶,粒,粒尺寸,间,间的函,数,数关系,，,，涉及,晶,晶粒尺,寸,寸的平,方,方根，,如,如图10-6,的,的数据,所,所示。,相邻晶,粒,粒中的,位,位错间,的,的相互,作,作用,根据晶,界,界处位,错,错的塞,积,积，可,以,以导出,适,适当的,表,表明这,一,一关系,的,的方程,式,式。外,力,力能激,发,发一个,位,位错源,，,，如图10-7晶粒,所示,。,。并将,一,一系列,位,位错输,送,送到相,邻,邻的晶,界,界。,因位错,塞,塞积引,起,起的应,力,力集中,，,，使得,在,在晶粒,或,中,中距离,约,约为r,的,的位错,源,源激发,起,起滑移,。,。,根据屈,服,服强度,和,和晶粒,尺,尺寸的,这,这种关,系,系，就,得,得出所,谓,谓的霍,耳,耳-配,奇,奇工程,。,。,晶粒细,化,化在工,程,程技术,上,上的应,用,用,工程技,术,术上由,于,于晶粒,细,细化而,强,强化金,属,属材料,的,的应用,，,，可由,超,超细晶,粒,粒钢来,说,说说明,，,，见书P298页。,4-2合金,化,化强化,一、概,述,述,在基础,金,金属中,加,加入一,种,种或多,种,种合金,元,元素时,，,，就有,可,可能对,其,其进行,多,多种类,型,型的强,化,化。这,一,一重要,的,的强化,方,方法，,是,是以固,溶,溶强化,和,和第二,相,相强化,之,之间的,差,差别为,基,基础而,进,进行分,类,类的。,另,另外还,有,有把塑,性,性变形,和,和热处,理,理结合,起,起来的,热,热机械,处,处理（,形,形变热,处,处理）,方,方法，,以,以产生,强,强度与,韧,韧性的,特,特殊配,合,合。,二、,固,固溶,强,强化,溶质,原,原子,与,与位,错,错间,相,相互,作,作用,决定,溶,溶质-位,错,错间,相,相互,作,作用,程,程度,的,的主,要,要因,素,素是,相,相对,的,的原,子,子尺,寸,寸大,小,小，,相,相对,的,的原,子,子价,及,及溶,质,质和,溶,溶剂,间,间某,些,些化,学,学和,物,物理,学,学上,的,的差,别,别。,这,这些,因,因素,的,的作,用,用通,过,过以,下,下几,方,方面,进,进行,描,描述,。,。,溶质原子,通,通过弹性,的,的相互作,用,用而阻碍,位,位错运动,的,的效果，,取,取决于三,个,个因素，,见,见书298页。,由于合金,中,中的价电,子,子趋于自,位,位错应力,场,场中的受,压,压区移动,向,向受拉区,，,，电子效,应,应就发生,作,作用。基,体,体原子的,原,原子价愈,高,高，则引,起,起的局部,的,的电偶极,子,子也愈大,。,。,由各种原,因,因产生的,化,化学效应,，,，引起溶,质,质原子与,堆,堆垛层错,区,区的相互,作,作用。,溶质气团,溶质原子,围,围绕某一,位,位错线积,聚,聚（形成,一,一个气团,）,）。这样,一,一个气团,起,起着使位,错,错线固定,不,不动或钉,扎,扎的作用,，,，结果使,开,开始产生,塑,塑性变形,的,的应力较,正,正常的高,。,。,碳（或氮,）,）在体心,立,立方铁中,的,的气团，,是,是一个强,烈,烈的结合,的,的气团的,例,例子。因,为,为间隙溶,质,质原子产,生,生正方型,的,的点阵畸,变,变，它和,位,位错线强,烈,烈的相互,作,作用。,在钢及某,些,些其他合,金,金中均能,观,观察到屈,服,服现象，,可,可用溶质,气,气团来加,以,以说明。,有序硬化,一般溶质,原,原子浓度,约,约为20%或更多,时,时，才产,生,生显著的,有,有序化效,果,果。对于,固,固溶体，,有,有序状态,代,代表一个,低,低能量的,状,状态，所,以,以这个能,量,量随反相,畴,畴界总量,的,的增多而,增,增大。,在超合金,中,中可看到,有,有序相强,化,化的例子,，,，在这些,合,合金中，,由,由于有序,化,化的缘故,，,，第二相,颗,颗粒成为,更,更有效的,阻,阻碍位错,通,通过的障,碍,碍物。,有效化在,很,很多中心,开,开始，随,后,后这些中,心,心长大，,直,直至最后,相,相互碰撞,。,。它们不,仅,仅产生一,个,个阵列的,有,有序畴，,而,而且由于,正,正方性还,产,产生了点,阵,阵畸变，,所,所引起的,强,强化效果,可,可以是很,大,大的。,三、第二,相,相颗粒的,强,强化,第二相获,得,得及分布,金属基体,中,中第二相,的,的获得，,大,大多数是,用,用常规合,金,金化的方,法,法产生的,，,，它包括,熔,熔炼、加,入,入合金元,素,素、铸造,及,及热加工,成,成形。,第二相的,重,重要分布,，,，不能用,常,常规的方,法,法来获得,。,。一般可,以,以用以下,几,几种方法,：,：,要获得排,列,列成行的,片,片状或棒,状,状的第二,相,相，就必,须,须用控制,定,定向凝固,的,的方法。,第二相成,行,行排列的,组,组态也能,在,在复合材,料,料中产生,，,，这是将,熔,熔融的合,金,金渗入到,成,成束的高,强,强度纤维,之,之间制成,的,的。,粉末冶金,技,技术可使,球,球状氧化,物,物粒子在,整,整个金属,基,基体中弥,散,散分布。,例,例如Al,2,O,3,在铝中。,第二相的,类,类型,在不同类,型,型的颗粒,中,中，有三,类,类值得特,别,别注意。,第一类是,各,各个原子,与,与可察觉,的,的第二相,之,之间的过,渡,渡结构。,第二类是,不,不可入的,颗,颗粒是足,够,够的坚强,，,，它足以,阻,阻止正在,运,运动的位,错,错穿过。,第三类是,可,可变形的,颗,颗粒则能,够,够被位错,穿,穿过，从,而,而参与了,整,整个变形,。,。,不可入的,颗,颗粒,当运动着,的,的位错碰,到,到“坚强,”,”的颗粒,时,时，位错,线,线首先围,绕,绕该颗粒,弯,弯曲。,如果该颗,粒,粒有能力,抵,抵抗位错,穿,穿过，则,外,外加应力,将,将强迫位,错,错在两个,相,相邻颗粒,之,之间通过,。,。,位错线的,某,某些线段,被,被迫绕每,个,个颗粒形,成,成位错环,，,，而将主,要,要的位错,线,线释放，,使,使其继续,在,在合金中,通,通过。,奥罗万强,化,化,迫使颗粒,间,间的位错,运,运动所需,的,的剪切应,力,力为：,式中：-颗粒间,的,的平均自,由,由间距。,T-克服,位,位错的线,张,张力所需,的,的力。,将,代,代,入,入,则,B对于螺,旋,旋位错为1，对于,刃,刃型位错,为,为（1-v）,-1,。,可变形的,颗,颗粒,一个颗粒,表,表现的“,强,强度”在,很,很大程度,上,上决定于,颗,颗粒间距,的,的大小，,因,因而也就,决,决定于颗,粒,粒的平均,尺,尺寸。,在沉淀的,最,最初阶段,中,中，细小,颗,颗粒的间,距,距是很小,的,的，要越,过,过这些障,碍,碍物需要,很,很高的剪,切,切应力。,可变形颗,粒,粒复杂形,为,为的三种,机,机理,基体的晶,体,体结构与,原,原子偏聚,团,团GP区,或,或第二相,颗,颗粒之间,共,共格。,化学硬化,指,指的是颗,粒,粒及基体,间,间化学成,分,分差别有,关,关的两个,效,效应。一,个,个是附加,界,界面能，,另,另一个是,溶,溶质原子,分,分布。,弹性切变,模,模量，由,于,于它对位,错,错的那些,基,基本性能,线张,力,力、自等,的,的强烈影,响,响，因而,将,将单独作,为,为对强化,有,有效应的,第,第三个因,素,素。,4-3 沉,淀,淀硬化,一、沉,淀,淀热处,理,理过程,沉淀硬,化,化过程,生产一,种,种沉淀,硬,硬化合,金,金的全,过,过程可,分,分为三,个,个部分,：,：a.,选,选择成,分,分；b.固溶,处,处理；c.沉,淀,淀热处,理,理。,图10.28,是,是一个,典,典型的,沉,沉淀硬,化,化合金,系,系的平,衡,衡图，,它,它表明,硬,硬化是,相自,过,过饱和,的,的相,中,中沉淀,的,的结果,。,。虽然,这,这里最,大,大的硬,化,化效果,可,可能在,含,含B金,属,属6%,是,是产生,，,，但在,低,低温下,加,相,相区的,整,整个成,分,分范围,内,内，却,都,都会发,生,生某些,硬,硬化作,用,用。,固溶处,理,理,将合金,加,加热到,高,高温，,但,但低于,使,使晶粒,过,过分长,大,大或某,种,种组成,物,物熔化,的,的温度,。,。,在少于,一,一小时,到,到接近,一,一天的,时,时间内,保,保温，,使,使第二,相,相固溶,得,得以进,行,行。,淬入水,中,中，使,在,在室温,下,下获得,过,过饱和,固,固溶体,。,。,沉淀硬,化,化,合金的,最,最高硬,度,度是沉,淀,淀处理,中,中获得,的,的，这,时,时过饱,和,和固溶,体,体发生,变,变化，,最,最终导,致,致第二,相,相的形,成,成。,进行沉,淀,淀热处,理,理的正,确,确温度,决,决定于,两,两个因,素,素：a.反应,所,所需的,时,时间；b.所,要,要求的,主,主要性,能,能。,冷加工,的,的影响,除成分,和,和热处,理,理条件,外,外，对,于,于某些,合,合金其,性,性能还,受,受到固,溶,溶处理,后,后冷加,工,工的很,大,大影响,。,。在某,些,些实例,中,中，冷,加,加工会,妨,妨碍随,后,后沉淀,处,处理时,取,取得最,佳,佳的性,能,能数值,。,。,二、沉,淀,淀硬化,的,的应用,铝合金,的,的沉淀,硬,硬化,沉淀硬,化,化对铝,合,合金特,别,别有效,，,，无论,是,是锻造,或,或铸造,合,合金均,可,可进行,沉,沉淀硬,化,化处理,。,。,如对于Al-Cu合,金,金，其,组,组成相,为,为+,（CuAl,2,）相。,固,固溶热,处,处理溶,解,解了,相,相及杂,质,质相，,淬,淬火后,仅,仅保留,了,了过饱,和,和的,固,固溶体,。,。随后,的,的时效,处,处理导,致,致形成GP区,及,及相,的,的各种,过,过渡相,。,。,镍合金,的,的沉淀,硬,硬化,镍合金,主,主要也,是,是通过,沉,沉淀过,程,程来硬,化,化的。,尽,尽管镍,合,合金其,价,价格为,铁,铁的十,倍,倍左右,，,，但为,了,了多种,目,目的仍,在,在使用,它,它。,铁基合金的,沉,沉淀硬化,淬火时效是,通,通常类型的,沉,沉淀硬化，,而,而应变时效,则,则是由冷加,工,工工序所引,起,起的沉淀过,程,程。,钢的沉淀硬,化,化,马氏体时效,钢,钢的沉淀硬,化,化可以使屈,服,服强度提高,。,。另外加Cu,Al都,会,会使钢沉淀,硬,硬化。比如,含,含Ni,Cu的时效钢,，,，就是利用Cu作为沉,淀,淀硬化剂。,三、扩散-,反,反应硬化,扩散-反应,硬,硬化过程,对某些合金,系,系，可以用,改,改变合金成,分,分的方法以,产,产生沉淀硬,化,化，即以扩,散,散处理的方,法,法加入适宜,的,的元素。比,如,如，如果金,属,属A能固溶,金,金属B，但,对,对化合物B,x,C,y,只具有有限,的,的溶解度，,这,这样就可将,金,金属C扩散,到,到固溶体中,去,去，从而使,其,其倾向于沉,淀,淀出B,x,C,y,，有时可取,得,得相当大的,硬,硬化效果。,可以推测，,硬,硬化是由于,在,在固溶体中BxCy析,出,出的初期存,在,在的点阵共,格,格性所造成,的,的。因为在,正,正常情况下,，,，扩,散元素只能,渗,渗入很小的,深,深度，所以,只,只有表层能,为,为这一过程,所,所硬化。,扩散-反应,硬,硬化应用,钢的表面硬,化,化的氮化过,程,程，就是工,业,业上