材料抗拉強(qiáng)度和延展性是彈簧鋼絲兩個(gè)重要的因素。在這篇文章中，力鈞將回顧彈簧制造材料中常見(jiàn)的強(qiáng)化機(jī)制。
具有特定成分的材料在給定的操作中進(jìn)行處理。材料和加工的結(jié)合，產(chǎn)生特定的結(jié)構(gòu)（冶金微觀結(jié)構(gòu)）。微觀結(jié)構(gòu)反過(guò)來(lái)導(dǎo)致特定材料的適當(dāng)結(jié)合。工程師對(duì)特定的材料性質(zhì)感興趣反過(guò)來(lái)又取決于結(jié)構(gòu)，這是具有特定成分的材料的設(shè)計(jì)加工的過(guò)程。
背景信息
金屬是結(jié)晶材料。它們含有許多不同取向的晶體。單個(gè)晶體被稱為晶粒。晶體包含各種類型的缺陷或瑕疵，范圍從諸如空位的點(diǎn)缺陷、位錯(cuò)的線缺陷、晶界的平面缺陷和沉淀物的空間缺陷。當(dāng)材料變形。任何導(dǎo)致位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力的缺陷都是增加材料強(qiáng)度的原因。


強(qiáng)化原理
以下是將在本文中討論的加強(qiáng)機(jī)制列表。
?固溶體強(qiáng)化
?通過(guò)減小晶粒度進(jìn)行強(qiáng)化
?通過(guò)應(yīng)變硬化強(qiáng)化（冷加工-拉絲-軋制）
?由于相變而增強(qiáng)-熱處理成形馬氏體、回火馬氏體和貝氏體
?沉淀硬化強(qiáng)化
固溶體強(qiáng)化
我將固溶體強(qiáng)化稱為通過(guò)化學(xué)增強(qiáng)的強(qiáng)度。當(dāng)合金元素被添加到基底金屬中時(shí)，由于合金元素原子尺寸的差異，材料會(huì)發(fā)生應(yīng)變。原子可以進(jìn)入取代或間隙固溶體。產(chǎn)生的應(yīng)變，由于成分的變化而提供了對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的抵抗力和強(qiáng)度的增加。對(duì)于彈簧制造材料，線材和金屬絲需要經(jīng)過(guò)額外的工藝，才能得到最終鋼絲的性質(zhì)如下所述。
通過(guò)減小晶粒度進(jìn)行強(qiáng)化
晶粒（晶體）的大小會(huì)對(duì)材料的抗變形性產(chǎn)生影響。對(duì)于較小的顆粒是更多的晶界。晶界的增加是位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力增加的原因，從而導(dǎo)致強(qiáng)度的增加。晶粒度的減小可以通過(guò)冷加工和熱處理來(lái)實(shí)現(xiàn)。


應(yīng)變硬化強(qiáng)化
應(yīng)變硬化是指在拉絲或軋制過(guò)程中發(fā)生的冷加工。在這個(gè)變形過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)位。強(qiáng)度的增加屬于圖3是一個(gè)很好的例子，它顯示了通過(guò)應(yīng)變硬化和304不銹鋼因晶粒尺寸減小而增強(qiáng)。每條曲線代表了退火條件。首先，我們觀察到，每種材料的抗拉強(qiáng)度都隨著冷壓的增加而增加。在每一個(gè)還原步驟中都會(huì)產(chǎn)生位錯(cuò)，這是隨著還原度的增加強(qiáng)度增加的原因。每個(gè)直徑的曲線在形態(tài)上是相同的。棒的晶粒尺寸通常不是完全均勻的。此外，起始材料可能具有較大的起始晶粒尺寸。退火條件（時(shí)間-溫度）會(huì)影響晶粒尺寸。觀察到的0.125英寸和0.030英寸退火鋼絲的抗拉強(qiáng)度增加分別表明每種材料的晶粒尺寸較小。較小的晶粒為位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)提供了更多的障礙，從而導(dǎo)致更高的拉伸強(qiáng)度。