相变强化
| 相变强化 |
钢的性能取决于钢的组织结构（或称为钢的组织及微观精细结构），而组织结构的主导是由相变决定的。相变强化是指通过控制相变来强化材料的金属热处理方法。通过控制凝固过程实现材料强化的方法，只能在材料冶炼制备过程中采用一次。材料一旦冶炼完毕后，一般不会再次熔化重新凝固，因为这样做成本太高。但是，通过控制固态相变来实现材料强化的方法．则可以多次采用。
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简介
相变强化是指通过控制相变来强化材料的金属热处理方法。最简单的例子是低碳钢在轧后随冷却条件的变化，有铁素体+珠光体、铁素体+贝氏体、马氏体等几种结构。钢的力学性能也随之有很大的变化，从而可以生产出不同强度等级的钢材品种，用于各种不同的作用。这种情况就归属于相变强化。值得注意的是，并非所有合金都是具有时效强化效应的。要获得时效强化效应，应该具有如下4个条件：（1）合金相图中必须存在这样一条固溶度线，其固溶度将随着温度的降低而减小。这样，在将合金加热到固溶度线以上时。可以得到单相组织。而冷却到固溶度线以下时，则可以得到两相组织。（2）基体应该比较软．具有塑性。而析出物则应该比较硬，且具有脆性。在大多数的时效强化合金中，析出物是又硬又脆的金属间化合物。（3）合金应该能够进行淬火。有些合金即使通过快速冷却也不能抑制析出物的产生。这样的合金自然不能进行时效强化。淬火有时还会在材料中引入残余应力，造成部件的弯曲。为了减少残余应力，铝合金常常是淬入80℃左右的热水中。（4）合金中应该有共格析出物生成。
评价
（1）钢的化学成分决定要有结构变化的原相（母相），这是前提。（2）发生相变有一个形核和长大的过程，例如随冷却条件的变化，相变有扩散与无扩散之别，在较高温下的相变过程由扩散控制，低温下的相变为切变控制机制。（3）应变和冷却是两个重要的驱动条件，在外力的作用下，如热加工或冷变形；在冷却或在加热的情况下，状态失去了平衡，由高能量状态向低能量状态转变。在400MPa级热轧钢筋中，有大角晶界的多边形铁素体与小角晶界的非多边形铁素体的区分，此外含有微合金化元素溶质的奥氏体转变产物中具有非常高的位错密度。所以高强度钢筋的生产，除了析出强化和晶粒细化外，相变强化也是钢筋强韧化机制的不容忽视的因素。激光相变强化是利用激光将金属材料加热并随着激光的快速移开而迅速冷却，获得细化的微观组织，达到淬火硬化的目的。激光表面硬化技术的首次应用开始于20世纪70年代初，通用汽车公司对齿轮转向器箱体内各零件进行激光相变硬化处理，取得了良好的效益。自此该项技术蓬勃发展，国内外多位学者在激光表面硬化工艺实验、温度场分析及组织演化机制方面做了大量的工作，完成了发动机缸体、机床离合器、成形刀具、模具、锯齿、轴承等多种机器零部件的局部硬化处理。[1]