1.3.5　细晶强化

顾名思义,细晶强化就是通过细化晶粒从而达到提升材料的强度的目的,是奥氏体钢最主要的强化方式之一。其本质是在大角度晶界附近,相邻的晶粒发生塑性变形时,由于其取向不同,其中一部分大施密特因子的晶粒内位错源优先开动,发生滑移现象,至晶界处受到晶界的阻碍作用,造成了位错塞积现象,产生一个应力场激活相邻晶粒内的位错源开动。

关于晶粒尺寸对合金屈服强度的贡献有经典的Hall⁃Petch公式:

σ_G=k_yD-1/2(1⁃5)

式中　σ_G——合金的屈服强度;

　　k_y——常数;

　　D——平均晶粒尺寸。

细晶强化的主要机制是随着合金基体中晶界数目的增加,对位错运动的阻碍作用不断增强,晶界处的位错密度增加,从而导致合金的强度增加。常温下较细的晶粒尺寸具有更高的强度硬度以及塑性韧性。在实际生产过程中细化晶粒的方法主要有加快合金凝固速度(过冷度)、变质处理(加入形核剂)以及振动和搅拌的方法。

在合金基体中,晶粒的尺寸越细小,单位体积内晶粒的体积分数越大,在更多晶粒内部可以产生更加均匀的变形量,从而合金材料因局部集中应力而产生的局部开裂现象的可能性减小,材料在断裂之前能承受更大的应力。