氧化物强韧化机理
The Mechanism of Oxide Strengthening and Toughening
由弥散强化的机理可知,在钢基体中弥散分布的第二相粒子通过阻碍位错滑移运动使钢基体得到强化,稳定性高的第二相粒子具有很好的弥散强化效果,而且在粒子种类不变的条件下,其尺寸越小,均匀分布程度越高,那么强化效果也越好。
如果在钢熔炼的过程中,能够引入超细氧化物颗粒并使其均匀弥散分布,则:
这些超细氧化物颗粒可作为钢液凝固和相变的异质形核核心,因此能细化晶粒,起到细晶强化的作用,从而使钢材的强度和韧性同时得到提高;
这些超细氧化物颗粒硬度高,热稳定性和化学稳定性好,可作为第二相粒子起到良好的弥散强化作用,且其强化效果可以保持到接近钢基体熔点的温度(合金化和热处理在如此高温下已很难起到强化作用)。
这些超细氧化物颗粒在与钢液接触的过程中,其中已有的非金属夹杂物以及溶解的气体原子(如:[O]、[N]、[H])会依附于这些氧化物颗粒长大,易于上浮到钢液表面形成钢渣被排除,从而有助于进一步改善钢的冶炼质量;
氧化物强韧化是由超细氧化物颗粒起到的细晶强化、弥散强化和洁净化综合作用的结果,加上钢中原有合金元素的固溶强化作用,使得钢的强度和韧性同时得到显著提高。
氧化物强韧化在概念上与洁净化是相反的,它要求在钢材中尽可能地弥散分布一些稳定的超细氧化物颗粒,而洁净化则是将其作为非金属夹杂物,需要尽量地去除或改性。然而,钢材中的非金属夹杂物无法完全去除,因此现在洁净化技术已将对非金属夹杂物的控制策略转变为重点研究微小夹杂物的有益作用,以此来改善钢材性能。从这一点来看,氧化物强韧化与洁净化又是相同的。
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