17-4PH钢在等时回火过程中组织和性能的研究(6)
在钢铁结构材料中第二相来说，体心立方的铁素体中不容易产生层错，层错强化作用可以不考虑；第二相与基体的弹性模量差别所造成的强化作用相对较小也可以忽略不计；故强化效应主要来自于共格应变强化和化学强化。其中，与基体共格的第二相，共格强化起主要作用，而与基体部分共格或半共格的第二相来说，化学强化作用起主要作用。
图1.1 位错切过机制示意图
1 共格应变强化作用
当位错与基体保持共格关系的碳化物周围应力场产生弹性交互作用，从而获得共格应力τ，引起共格强化：
其中：k=3~4；
；
错配度 ；
ε为位错产生的应变量；
b为位错柏氏矢量的绝对值；
k为体积弹性模量；
r为第二相半径；
f为第二相体积分数。
因此，当δ一定时，τ值正比于r1/2和f1/2。 。NS为单位滑移面积上第二相质点数，e为δ的函数，增大δ值，便将增大共格应变，增大共格应变强化效应。
2 化学强化作用
位错切过第二相颗粒后形成一个新界面，增加了界面能，导致化学强化，分析得出强化作用表达式：
其中，γ为第二相与基体的界面能。
后来，研究分析得出更精确的计算表达式：
式中，α为位错线张力的函数，位错线切过可变形粒子的阻力为（f1/2•r1/2）函数。
可见，可变形粒子尺寸越大，粒子越多，位错切过粒子的能耗便越高，当粒子长大得以致位错线无法切过时，则只能绕过。
（2） Orowan机制强化理论
Orowan机制强化理论是Orowan最先提出的，当滑移位错遇到不可变形的第二相颗粒阻碍时，只能围绕颗粒发生弯曲（弯曲度为θ），位错增量为2Tsin(θ/2)，当θ很小时，sin(θ/2)≈θ/2，位错线上的切应力增量τbs平衡，s为弯曲的位错线长度，约等于Rθ，R是位错线的曲率半径。当τ达到最大临界值τp后，位错将摆脱第二相颗粒继续以平直向前继续滑移，而通过颗粒后周围留下一位错圈，分析得出不可变形强化颗粒的强化作用表达式为：
综合上述两种强化机制可看出，切边机制强化时，其强化效果正比于第二相体积分数f的二分之一次方和正比于第二相颗粒尺寸r的二分之一次方；而Orowan绕过机制强化时，强化效果正比于第二相体积分数f1/2和反比与第二相颗粒尺寸r，即切过机制强化效果随第二相颗粒尺寸增大而增大，绕过机制强化效果随第二相颗粒尺寸增大而减小。
图1.2 位错绕过机制示意图
1.3. 研究内容
本课题主要研究17-4PH 合金，对其在固溶时效过程中第二相的析出过程及机理。机理具体有如下内容：17-4PH钢等时回火，析出相对材料性能的影响
1.4. 课题研究的意义和目的
众所周知，在结构材料中第二相的析出强化是材料获得优良综合性能的-种重要方式，所以对第二相的析出强化机理的研究有着十分重要的意义。本课题主要对17-4PH钢，对其在固溶时效过程总第二相的析出过程及机理做深入的分析和讨论。 本实验还研究了不同元素的析出强化
2. 实验材料与设备
2.1. 实验材料
本次实验材料采用17-4PH钢，其成分含量如表2-1-1所示:
表2-1-1 17-4PH钢的化学成分
Cr Ni C Si Mn P S Cu Mo Nb
16.05 4.03 0.06 0.50 0.84 0.022 0.015 3.07 0.53 0.20
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