1、鋼鐵材料學六、鋼鐵生產(chǎn)工藝鋼鐵生產(chǎn)工藝流程鋼鐵生產(chǎn)工藝流程異形坯異形坯鋼鐵生產(chǎn)工藝流程鋼鐵生產(chǎn)工藝流程煉鐵l把鐵礦石或含鐵原料中的鐵從氧化物態(tài)或其他礦物態(tài)還原為液態(tài)生鐵的過程l還原過程需要提供能量，故同時要加入燃料和還原劑(價格低廉供應量可保證而同時具有燃料和還原劑功能的是焦炭)l為使脈石及灰分分離，需加入熔劑與之生成低熔點化合物，形成流動性較好的爐渣，渣鐵分離煉鐵原料l鐵礦石常見鐵礦石的組成及特性名稱主要成分化學式理論鐵含量，%富礦鐵含量，%顏色最低工業(yè)品位，%特性磁鐵礦Fe3O472.44570黑色2025堅硬致密，P、S高，難還原赤鐵礦Fe2O370.05560紅色30質(zhì)軟易碎，P、S低

2、，易還原褐鐵礦nFe2O3mH2O55.266.1 3755 黃褐色30質(zhì)軟疏松，P高，易還原菱鐵礦FeCO348.23040 灰淺黃25易碎，焙燒后易還原煉鐵原料l鐵礦石中的脈石 脈石是無用成分，冶煉時消耗燃料及還原劑，故應通過選礦、破碎、燒結(jié)工藝盡量脫除l脈石可分為堿性脈石(CaO、MgO)和酸性脈石(SiO2、Al2O3)，通常的鐵礦石含酸性脈石較多，故需加入堿性熔劑造渣煉鐵原料l鐵礦石中的有害雜質(zhì) 硫?qū)︿摬男阅芪：艽螅a(chǎn)生熱脆；磷對鋼材塑韌性具有危害作用，產(chǎn)生冷脆 低熔點金屬鉛、銻、鉍、鋅、砷等造成熱脆，形成爐瘤，產(chǎn)生冷脆 銅含量較高時以單質(zhì)形式出現(xiàn)造成熱脆l(xiāng)鐵礦石中的有益元素 攀枝

3、花的共生釩鈦、包頭的共生鈮鉭稀土煉鐵原料的準備l破碎篩分l混勻l焙燒l選礦：重選、磁選、浮選l粉料造塊制團煉鐵用熔劑l主要采用堿性熔劑：石灰石(CaCO3)、白云石(CaCO3MgCO3) 也有采用菱鎂石(MgCO3)或蛇紋石(3MgO2SiO22H2O)，后者具有一定酸性結(jié)構(gòu)材料的性能要求3l易于成型和加工不同結(jié)構(gòu)要求不同的形狀流態(tài)成型（鑄造、沉積）半固態(tài)成型（帶液芯軋制或鍛造）固態(tài)成型（壓力加工：熱加工與冷加工）固態(tài)成型（機械加工：反復軟化與硬化）連接成型（焊接、粘合、機械結(jié)合、復合、涂飾）結(jié)構(gòu)材料的性能要求4l生產(chǎn)成本低廉且能大規(guī)模生產(chǎn)資源豐富且易于開采接近自然平衡態(tài)（硅酸鹽材料具有特殊

4、優(yōu)勢）滿足大規(guī)模生產(chǎn)要求（生產(chǎn)工藝技術、成型工藝技術、產(chǎn)品生產(chǎn)工藝技術、性能提高的工藝技術等）環(huán)境友好結(jié)構(gòu)材料的性能要求5l舒適性與裝飾性現(xiàn)代要求且是發(fā)展趨勢表面質(zhì)量與涂裝金屬光澤與抗氧化抗震降噪隔熱色彩（如彩鋼）特殊性能（如抗菌、手感）主要結(jié)構(gòu)材料l硅酸鹽材料：價格低廉，年用量上千億噸；其中天然沙石量上千億噸，水泥22.1億噸(中國10.6億噸，占48%)，陶瓷1.85億噸(中國0.96億噸，占52%)l木材：天然材，但涉及環(huán)境保護，年消耗量約40億立方米 (中國約5億立方米）l鋼鐵材料：年產(chǎn)量11.29億噸(中國3.5239億噸，占31%）l有色金屬：年產(chǎn)量8100萬噸(中國1635萬噸)

5、l高分子材料：塑料年產(chǎn)量2.12億噸(中國2199萬噸)中國水泥產(chǎn)量發(fā)展鋼鐵材料的特點l資源豐富地殼中5%的豐度l成本低廉大部分鋼材的售價在3000元/噸l便于回收90%的鋼鐵材料可回收l性能優(yōu)良且多樣強度和韌度耐腐蝕性能耐磨性能低溫性能特殊功能l固態(tài)多形性相變使得性能可大幅改變鋼鐵材料與技術的發(fā)展方向l提高產(chǎn)量滿足經(jīng)濟建設發(fā)展需求l高性能高強度、高韌性、長壽命l高內(nèi)部質(zhì)量高潔凈度、高均勻性、超細晶粒l高表面質(zhì)量高尺寸精度和光潔度l微合金化改善組織和性能l多品種鋼種和材型l低成本降低合金含量和工藝操作成本l綠色化易于回收和利用、可持續(xù)發(fā)展提高產(chǎn)量0 0200200400400600600800

6、8001000100012001200production, millionproduction, millionmetric tonsmetric tons19801980 19901990 19921992 19941994 19961996 19981998 20002000 20022002 20042004ChinaChinaWorldWorld中國鋼鐵產(chǎn)量的發(fā)展空間l目前世界人均鋼產(chǎn)量160kg/年l發(fā)達國家在實現(xiàn)工業(yè)化期間，人均鋼產(chǎn)量300-1000kg/年，持續(xù)生產(chǎn)時間為50-80年，人均累積用鋼25-50噸l發(fā)達國家基礎設施建設達到飽和后，仍保持人均300-500kg/年的生

7、產(chǎn)供應水平l在后工業(yè)化社會，鋼鐵材料仍占全部金屬材料的90%以上l我國2003年人均占有鋼已達到世界平均水平約160kg/人，總產(chǎn)量達到2.24億噸。2005年鋼產(chǎn)量為3.52億噸，人均267kg。預計近年內(nèi)將達到5億噸左右的峰值，人均占有鋼達到350-400kg/人l中國要實現(xiàn)全面工業(yè)化，達到發(fā)達國家整體水平，基礎設施建設時間約需50年，累積用鋼應達到200-300億噸（人均15-20噸）l中國后工業(yè)化社會仍需保持200kg/人年，即3億噸/年的鋼鐵材料生產(chǎn)供應水平提高性能改善鋼材品種結(jié)構(gòu)鋼帶鋼帶6%6%其他其他1%1%鋼管鋼管7%7%中厚鋼板中厚鋼板13%13%線材線材19%19%普通型材

8、普通型材35%35%優(yōu)質(zhì)型材優(yōu)質(zhì)型材6%6%薄鋼板薄鋼板13%13%增加品種：How many different types of steel grades are available?lSteel is not a single product. There are currently more than 3,500 different grades of steel with many different properties-physical, chemical, environmental, 75% of which have been developed in the last 2

9、0 years. lSources: 生產(chǎn)結(jié)構(gòu)調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變化棒線材轉(zhuǎn)向扁平材開發(fā)高質(zhì)量和新型鋼材工藝裝備調(diào)整小方坯連鑄-棒線材軋制板坯連鑄-扁平材軋制擴大高爐爐容轉(zhuǎn)爐大型化超高功率電爐地區(qū)結(jié)構(gòu)調(diào)整年份19501970198019901998華北12.7219.9621.5122.6926.10東北82.8337.3226.4420.8914.30東部1.9523.7024.7427.5731.60中南0.9013.5715.0516.6415.80西南1.614.5110.349.388.80西北00.941.912.823.40降低生產(chǎn)成本提

10、高成材率：連鑄比與粗鋼產(chǎn)量020004000600080001000012000140001600018000197919811983198519871989199119931995199719992001yearcrude steel tonnage, 104tons0102030405060708090100CC ratio, %crude steelCC ratio采用先進鋼鐵生產(chǎn)工藝技術煉鐵Ironmaking高爐噴吹煤粉技術降低煉鐵各工序能耗煉鋼Steelmaking濺渣護爐技術轉(zhuǎn)爐復吹技術電爐煉鋼技術二次精煉技術連鑄Continuous casting傳統(tǒng)連鑄生產(chǎn)的高效化新型連鑄技

11、術軋鋼Hot rolling確立先進軋鋼生產(chǎn)流程生產(chǎn)裝備和技術的現(xiàn)代化開發(fā)新型軋鋼生產(chǎn)技術l高爐噴煤技術10年多噴吹煤粉（重點高爐噴煤比達到120kg/t）節(jié)約焦炭712萬噸，節(jié)約成本11億元。l濺渣護爐技術普通轉(zhuǎn)爐最長爐齡已大于3萬爐（重點企業(yè)平均3600爐），復吹爐最高大于2.9萬爐。按年產(chǎn)1億噸轉(zhuǎn)爐鋼計算年經(jīng)濟效益3億元。l連鑄工藝與裝備技術10年間連鑄比增加61.9個百分點，節(jié)約成本約95億元。l棒線材連軋10年間共提高了45個百分點，節(jié)約成本17億元。l綜合節(jié)能技術10年降低0.691噸標煤，節(jié)約成本356億元。高效化生產(chǎn)工藝l生產(chǎn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的重點：l縮短工藝優(yōu)化流程，緊湊化、連續(xù)化l

12、實現(xiàn)封閉生產(chǎn)，達到零排放l管理信息化，生產(chǎn)智能化l環(huán)境友好，建立節(jié)能型鋼鐵廠 薄板坯連鑄連軋高效化生產(chǎn)工藝l國外薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線水平為：單流130萬噸，雙流200萬噸。l國內(nèi)投產(chǎn)的7條薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線，研究開發(fā)和采用高效化生產(chǎn)工藝，使單流產(chǎn)量達到150萬噸/年，雙流產(chǎn)量達到300萬噸/年。l將對我國和世界薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)工藝產(chǎn)生巨大的影響微合金鋼與微合金化技術是鋼鐵材料發(fā)展的重要方向l超細晶粒鋼，微米級晶粒尺寸的獲得與控制l超微細第二相強化鋼，納米級第二相的獲得與控制l屈強比問題，提高抗拉強度及均勻延伸率是重要方向，而第二相與夾雜物的尺寸控制是鋼鐵材料中微裂紋尺寸控制的關鍵電爐煉鋼新

13、技術l20年后，電爐煉鋼將成為最主要的鋼鐵生產(chǎn)方式（廢鋼原料將超過鐵礦石原料）l超大功率l節(jié)能降耗l緊湊生產(chǎn)銅在鋼中的應用與控制l廢鋼原料的大量應用必然帶來銅在鋼中的富積l銅在鋼中產(chǎn)生熱脆l(xiāng)銅提高鋼的耐候性l銅在鋼中可產(chǎn)生強烈的沉淀析出強化AlN在鋼中的作用研究l鋁廣泛用于脫氧，故在鋼中普遍存在，合金化成本低廉lAlN不僅可能以六方ZnS晶體結(jié)構(gòu)的形態(tài)存在，近年來發(fā)現(xiàn)還可能以面心立方NaCl晶體結(jié)構(gòu)的形態(tài)出現(xiàn)，從而具有類似于微合金碳氮化物的作用l奧氏體區(qū)析出控制晶粒粗化并適當調(diào)節(jié)形變奧氏體再結(jié)晶行為，鐵素體區(qū)析出產(chǎn)生強烈沉淀強化效果N在鋼中的作用研究lFe-C相圖與Fe-N相圖的比較l擴大奧氏

14、體區(qū)元素，替代鎳用于生產(chǎn)不銹鋼（不銹鋼需求量的增長速度大致是鋼產(chǎn)量增長速度的23倍，世界性鎳資源匱乏，預計鎳資源可用時間僅為數(shù)十年）l強烈的間隙固溶強化l氮化物比碳化物更穩(wěn)定，顆粒尺寸更細小l冶煉難度很大：高壓熔煉、加入高氮合金甚至氮化物粉體鋼鐵材料研究的挑戰(zhàn)與機遇l上千年的發(fā)展使其進一步創(chuàng)新難度增大l工業(yè)化試驗費用很高l企業(yè)創(chuàng)新觀念需加強l經(jīng)濟效益顯著，對國民經(jīng)濟影響較大l上千年的發(fā)展積累了豐富的經(jīng)驗和奠定了良好的基礎l中國正逐步成為世界鋼鐵研究的中心二、Fe-C合金Fe-Fe3C相圖727溫溫度，度，0.77%2.11%4.30%0.0218%1148143265C, %14950.09%

15、0.52%0.17%9121394153812276.69LFe-Fe3C相圖：特征點lA:0%C,1538 lB:0.52%C,1495lC:4.3%C,1148 lD:6.69%C,約1227lE:2.11%C,1148 lF:6.69%C,1148lG:0%C,912 lH:0.09%C,1495lJ :0.17%C,1495 lK:6.69%C,727lN:0%C,1394 lP:0.0218%C,727lQ:0%C,-273lS:0.77%C,727Fe-Fe3C相圖：相區(qū)lABCD線以上：L相區(qū)（液相區(qū)） lAHN區(qū)：-鐵素體區(qū)lGPQ區(qū)：-鐵素體區(qū) 5個單相區(qū)lNJESG區(qū)：奧氏

16、體區(qū)lDFK線：Fe3C區(qū) lABH區(qū)：-鐵素體液相區(qū)lHJN區(qū)：-鐵素體奧氏體區(qū) lJBCE區(qū)：奧氏體液相區(qū)lCDF區(qū)：Fe3C液相區(qū) 7個雙相區(qū)lEFKS區(qū)：奧氏體Fe3C區(qū)lGPS區(qū)：鐵素體+奧氏體區(qū) lQPK線以下：鐵素體+ Fe3C區(qū) Fe-Fe3C相圖：三相平衡反應1、1495： -鐵素體(0.09%C)+L液相(0.52%C)A奧氏體(0.17%C)2、1148： L液相(4.3%C)A奧氏體(2.11%C)+Fe3C3、727： A奧氏體(0.77%C)鐵素體(0.0218%C)+Fe3CFe-Fe3C相圖：基本相l(xiāng)液態(tài)鐵L(Liquid iron)，密度7.035t/m3l-

17、鐵素體(-Ferrite) ，又稱高溫鐵素體，BCC晶體結(jié)構(gòu)，1394的點陣常數(shù)為0.29318nm，密度7.360t/m3lA奧氏體(Austenite)，-相，F(xiàn)CC晶體結(jié)構(gòu)，912的點陣常數(shù)為0.36468nm，密度7.420t/m3lF鐵素體(Ferrite) ，BCC晶體結(jié)構(gòu)，室溫點陣常數(shù)0.286645nm，密度7.875t/ml滲碳體Fe3C(Cementite)，正交晶體結(jié)構(gòu)，分為一次、共晶、二次、共析、三次滲碳體，室溫點陣常數(shù)為0.45235、0.50890、0.67433nm，密度7.683t/m3Fe-Fe3C組織圖PLdLdL1234566.69C，%溫度，溫度，基本組

18、織l珠光體(Pearlite)，鐵素體與滲碳體的共析混合物，平衡狀態(tài)下呈片層狀。滲碳體質(zhì)量11.22%，鐵素體質(zhì)量88.78%，但從金相形貌上看差別沒有這么大l萊氏體(Ledeburite)，鐵碳合金共晶反應混合物。高溫萊氏體為奧氏體和滲碳體的共晶混合物，滲碳體質(zhì)量52.18%，奧氏體質(zhì)量47.82% ；低溫萊氏體為珠光體(30.69%)與共晶滲碳體(52.18%)、二次滲碳體(17.13%)的混合物共析鋼、亞共析鋼、過共析鋼冷卻過程中的組織演變Fe-石墨相圖4.267277380.02060.682.0811541148+G+GC, %L溫溫度，度，3825Fe-石墨相圖與Fe-Fe3C相圖

19、比較lFe-石墨相圖的共析溫度升高了11、共晶溫度升高了6，相應地使C、E、S、P點向低碳含量方向移動了0.04%、0.03%、0.09%、0.0012%。 Fe-石墨相圖的右端為100%碳含量，而Fe-Fe3C相圖僅為6.69%l石墨比滲碳體更為穩(wěn)定，故Fe-石墨相圖才是真正的平衡相圖，而Fe-Fe3C相圖是亞穩(wěn)平衡相圖lFe-石墨相圖主要在鑄鐵生產(chǎn)中應用石墨lFe-石墨相圖中出現(xiàn)的重要相石墨為六方結(jié)構(gòu)的層狀晶體，室溫點陣常數(shù)為0.24612nm、0.67078nm，密度為2.267t/m3，熔點3825l石墨強度、硬度較低且多孔隙，是良好的導電、導熱材料，減摩潤滑，減震降噪l在鋼鐵材料中同

20、樣可分為一次、共晶、二次、共析、三次石墨 l石墨密度明顯比鐵低，鋼鐵凝固過程中可減少縮孔率l鋼鐵中的石墨形態(tài)有片狀、球形、蠕蟲形等七、鋼鐵材料分類鋼鐵材料的性能控制因素l每一門學科均存在對研究對象的性質(zhì)起基礎控制作用的因素，它們構(gòu)成了該學科的研究基礎層次l化學的基礎層次是原子，原子物理學的基礎層次是層子，天文學的基礎層次是星體l結(jié)構(gòu)材料學的基礎層次是顯微缺陷組織，它控制了材料的力學性能組織性能關系材料性能材料性能力學性能物理性能化學性能腐蝕與磨損工藝性能材料組織材料組織化學分析金相分析X射線晶體學電子顯微分析相分析材料學材料學鋼鐵材料學合金化原理組織性能關系材料化學成分熱歷史與力學歷史材料性能

21、組織性能關系材料化學成分熱歷史與力學歷史材料顯微缺陷組織材料性能組織性能關系l復雜問題分段解決l性能F=F(各種成分及工藝參量） 該函數(shù)關系式將非常復雜而難于實際應用l性能F= F(各種顯微缺陷組織參量） 顯微缺陷組織參量f=f (各種成分及工藝參量） 由此可將復雜的問題分解為兩步，過程中可剔除明顯不需要研究的部分顯微缺陷組織l點缺陷：空位、間隙原子、固溶原子（置換固溶、間隙固溶）l線缺陷：位錯l面缺陷：晶界、相界、表面l體缺陷：第二相、夾雜物組織性能關系（強韌化原理）l位錯與各種顯微缺陷組織的相互作用間隙固溶原子置換固溶原子林位錯晶界第二相l(xiāng)相應的強韌化技術間隙固溶強化置換固溶強化位錯強化晶

22、粒細化強化第二相強化強韌化工藝解析l馬氏體強化：碳間隙固溶強化、孿晶界強化、相變位錯強化，低溫回火后-碳化物沉淀強化l加工硬化或應變硬化：位錯強化l沉淀強化或時效硬化：第二相強化位錯點陣阻力l位錯運動的點陣阻力，即P-N力P： )4exp(12PbG)1 ( 2d位錯點陣阻力 由P-N模型可知，位錯寬度增加將使P-N力降低，因而刃位錯較螺位錯的P-N力低而更容易滑移；位錯柏矢量絕對值減小及位錯滑移面間距的增大將使P-N力降低，因而位錯總是在密排面上沿密排方向滑移；由于面心立方點陣和密排六方點陣的晶體較體心立方點陣的晶體在密排面上的原子排列更緊密，因而面心立方點陣和密排六方點陣的晶體的P-N力較

23、低而體心立方點陣的晶體的P-N力較高。 位錯點陣阻力表1 一些金屬晶體在室溫的P實驗測定值（MPa） 體心立方金屬M為2，故鐵的P-N力約56.8MPa金屬AlCuAgAuNiFeMgZnCdSnBiP1.81.0PPPcoscosMR強固溶強化元素的固溶強化強度增量 l碳含量變動較小時，也可表述為：lkC 、 kN通常取為4570MPa(小于0.2時)2/ 1CCPCKRP CC Rk C弱固溶強化元素的固溶強化強度增量 l常見置換固溶元素的強化作用系數(shù)值 kM（MPa） Mn,37; Si,84; P,470; Cu,38; Cr,-

24、40; Ni,0MMPMkR固溶強化效果比較Alloy Mass，%YIELD STRENGTH INCREMENT, MPa固溶強化效果比較lC、N間隙固溶強化是鋼中最經(jīng)濟有效的強化方式，0.2%提供強度增量約900MPa，0.8%提供強度增量約1800MPa（Fe-C合金，含氮鋼的發(fā)展）l大多數(shù)置換固溶元素的固溶強化是很不經(jīng)濟的強化方式l注意M、M的區(qū)別，只有處于固溶態(tài)的部分才能產(chǎn)生固溶強化作用位錯強化l鋼鐵材料中大致在0.4-0.5之間 l位錯密度：退火態(tài)大致在105-106/mm2，正火態(tài)大致在107/mm2 ，低碳位錯馬氏體中或表面冷變形強化的鋼鐵材料中大致在108-109/mm2，

25、劇烈冷加工態(tài)鋼鐵材料中最高可達51010/mm2 2/1DP2GbR位錯強化效果l退火態(tài)：6.4-20.3 MPa l正火態(tài)：64MPa l低碳位錯馬氏體或表面冷變形強化：203-641MPa l劇烈冷加工態(tài)：最高4529MPa （目前人們獲得的最高強度就是在冷拉鋼絲中通過劇烈冷加工得到）l突出的問題是位錯密度測定或估算 晶粒細化強化l Hall-Petch關系式：l低碳鋼中比例系數(shù)約為17.4MPamm1/2；高碳鋼中約為22.3MPamm1/2。但晶粒超細化后比例系數(shù)將降低。l該類型關系式可用于抗拉強度、斷裂強度等。2/1yGPDkR晶粒細化強化效果lASTM 8級晶粒度相當于20m 的晶

26、粒尺寸，約7 .07mm-1/2 。晶粒度級別增大2級，晶粒尺寸減小為一半， mm-1/2數(shù)增大為21/2倍。l傳統(tǒng)熱軋鋼材保證6級晶粒度，5mm-1/2 ，晶粒細化強度增量87MPal控制軋制鋼材可達5m 的晶粒尺寸，14.14mm-1/2 ，晶粒細化強度增量246MPa第二相強化lOrowan機制與切過機制dCOrowan MechanismCutting MecanismOrowan機制下的強度增量l第二相體積方式很小時（f1/2遠小于0.854/1.2） ：l鋼鐵材料中，G為80650 MPa，泊松比為0.291，b為0.24824nm， 可得：)22.1ln(3728.02/1PPb

27、ddfKGbR)417.2ln(89952/1PPddfROrowan機制下的強度增量l高碳鋼中滲碳體體積分數(shù)可高達15，平均尺寸1 m （1000nm），強度增量27.1MPa；最佳控制條件下平均尺寸 100nm，強度增量191MPa 。l微合金鋼中微合金碳氮化物體積分數(shù)僅為0.1，最佳控制條件下平均尺寸 2nm，強度增量228MPa ；若體積分數(shù)增加至0.28%，強度增量約410MPa 。強化作用的疊加l不同固溶元素所產(chǎn)生的固溶強化效果可以直接線性疊加；置換固溶強化效果與位錯強化、細晶強化或第二相強化的強化效果也可線性疊加l某一強化方式的強化效果遠大于其他強化方式的強化效果時，可忽略同類其

28、他強化方式的強化效果而將非同類強化方式產(chǎn)生的強化效果直接線性疊加 l位錯強化和細晶強化采用均方根疊加 l不同種類第二相的強化效果采用均方根疊加 脆性矢量l強度必須有足夠的韌性做保證才能充分發(fā)揮作用，但強度和韌性是一對矛盾，提高強度時一般均將使材料韌性下降。因此，強韌化原理必須包括韌性方面的考慮l低碳鋼及低合金鋼韌性的最主要指標是韌脆轉(zhuǎn)變溫度TC l每提高強度1MPa使韌脆轉(zhuǎn)變溫度TC升高的溫度數(shù)稱為該強化方式的脆性矢量脆性矢量晶粒細化64-10析出強化位錯強化20%珠光體屈服強度P+53N+30Sn+17C+10Si+8Mn- -5Al- -27屈服強度增量15MPa韌脆轉(zhuǎn)折溫度(ITT),

29、脆性矢量l晶粒細化強化的脆性矢量為-0.67/MPa ，是唯一的在提高強度的同時提高材料韌性的強化方式，因而獲得最廣泛的重視l合金元素Al、Mn對晶粒細化有較好作用l沉淀強化，0.26/MPa ，相對較小l片層狀滲碳體強化，1.07/MPa l位錯強化，0.4/MPa l間隙固溶強化的C、N，1.53、2.0/MPa l置換固溶強化P,3.53；Sn,1.13；Si,0.53；Cr、Mn,0 /MPa 抗拉強度與屈服強度的相互影響l屈服強度對微裂紋的形成過程具有重要影響 l抗拉強度是其屈服強度提高的極限，屈服強度超過抗拉強度是不可能的，而屈服強度相當接近于甚至等于抗拉強度的鋼材在實際工程中是不

30、可能安全應用的 抗拉強度在很大程度上是一個重要的塑性指標l抗拉強度Rm與屈服強度RP之間的差值是材料塑性的重要指標 l材料屈服后繼續(xù)變形將產(chǎn)生加工硬化，流變應力隨均勻塑性變形量增加而不斷增大，達到斷裂應力后將不再繼續(xù)均勻塑性變形而將發(fā)生斷裂。抗拉強度Rm與屈服強度RP之間適當?shù)牟钪狄环矫姹ＷC了均勻塑性的實現(xiàn)（屈服比很大時均勻塑性變形未完成就可能發(fā)生斷裂），另一方面對非均勻塑性（乃至總塑性）有重要的影響屈強比在塑性變形中具有重要作用l材料的屈強比被定義為RP/ Rml屈強比大于或等于1的材料無塑性，且實際屈服強度被降低l屈強比在0.9以上的鋼材在使用安全性方面存在隱患l屈強比在0.6以下的鋼材具

31、有良好的冷加工變形性能抗拉強度在很大程度上是一個重要的韌性指標 靜力韌度UT被定義為靜拉伸實驗中材料斷裂前單位體積所吸收的功：CSU0Td脆性材料韌性材料或ARUARRUARUmTPmTmT322抗拉強度在很大程度上是一個重要的韌性指標l斷裂韌度將材料的斷裂強度與微裂紋尺寸結(jié)合為一個韌性指標：CICaSKC材料斷裂強度l由Griffith脆性斷裂理論推導并經(jīng)塑性修正后的平面應變狀態(tài)下材料的斷裂強度SC為： 2/ 1C2PSC)1 ()2(aES提高材料斷裂強度的機制l減小微裂紋尺寸aC l增大裂紋尖端塑性變形功P （材料基體的比表面能S 變化幅度很小，一般在1-1.5J/m2范圍；而裂紋尖端單位面積塑性變形功P 變化范圍可從0變化到100000 J/m2）微裂紋的產(chǎn)生l原有未鈍化的孔洞或裂紋l弱化的界面（晶界或相界），此時適當?shù)奈^(qū)塑性變形是必須的，因而材料的屈服強度對抑制微裂紋的產(chǎn)生具有重要作用l位錯塞積與位錯反應微裂紋尺寸的控制因素l塑性材料主要受屈服強度影響，大規(guī)模塑性撕裂可產(chǎn)生較大尺寸的微裂紋l高強度材料主要受弱化的晶界尺寸或第二相（包括夾雜物）尺寸的影響微裂紋的擴展l只有達到臨界尺