金属材料的强韧化
金属材料强韧化原理及应用ppt课件
Water – icosahedron（二十面体） Ether – dodecahedron（十二面体）
2020/5/3
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金属材料强韧化原理及应用 概述 — 金属材料发展历史回顾 人类对材料微观结构认识的发展过程
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金属材料强韧化原理及应用
金属材料强韧化机理
物理强韧化：是在金属内部晶 体缺陷的作用和通过缺陷之间 的相互作用，对晶体的力学性 能产生一定的影响，进而改变 金属性能
化学强韧化：是元素的本质决 定的因素以及元素的种类不同 和元素的含量不同造成的材料 性能的改变
物理强韧化
化学强韧化
Q:相交处的强韧 化机制是什么？
固溶强化
弥散强化
2020/5/3
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金属材料强韧化原理及应用
金属强化的途径
细晶强化
Grain refine strengthening: 通过细化晶粒而使材料强度提高的方法称为 细晶强化。
Decreasing grain size ⇒ σy increases ⇒ εu vanishes
即为通常所讲的强度上升， 而塑性下降。
未取向，实际强度比理论值小1000倍左右
2020/5/3
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金属材料强韧化原理及应用
一些金属材料的理论强度与实际强度
实际材料断裂时的临界分切应力
金属
临界分切应力m （MPa）
实验值 理论值
金属
临界分切应力m （MPa）
实验值 理论值
Al 1.3
4.3
Mn 0.8
金属材料强韧化机理及超高强钢开发
一、概述金属材料一直以来都是工程领域中广泛应用的材料之一，其强韧性一直是研究的热点之一。
随着科学技术的不断发展，人们对金属材料强韧化机理及超高强钢的研究也越发深入。
本文将从金属材料强韧化的概念和机理入手，探讨目前超高强钢的开发及应用情况，并对未来的发展方向进行展望。
二、金属材料强韧化的概念及机理1. 强韧化的概念强韧化是指在不同的外力作用下，材料能够保持其在应力下的强度和韧性。
强韧化材料具有抗拉伸、抗弯曲和抗扭转等性能较强的特点。
强韧化的目的是提高材料的使用安全系数，延长材料的使用寿命。
2. 强韧化的机理强韧化的机理包括晶界强化、位错强化和析出强化等。
晶界强化是指通过控制晶界的特性来增强材料的强韧性；位错强化是通过引入位错来增强材料的韧性；析出强化是指通过固溶体中析出出特定的固溶体来增强材料的性能。
三、超高强钢的开发及应用1. 超高强钢的研究历程超高强钢的研究始于二十世纪六十年代，经过多年的发展，目前已经取得了一系列重要的突破。
超高强钢具有高强度、高韧性和良好的冷成型性能，广泛应用于汽车、桥梁和建筑等领域。
2. 超高强钢的应用情况目前，超高强钢在汽车轻量化领域的应用较为广泛，能够显著提高汽车的安全性能和燃油利用率。
超高强钢还被应用于船舶制造、航空航天和军工等领域，取得了良好的效果。
四、未来发展方向展望1. 现代材料加工技术的发展随着现代材料加工技术的不断进步，越来越多的新型金属材料被开发出来。
未来，随着3D打印、激光焊接等新技术的应用，超高强钢的研究和生产将更加多样化和精细化。
2. 新材料的研究与应用未来，人们将更加注重绿色环保型材料的研究与开发，以满足社会可持续发展的需求。
对于高温、高压等复杂工况下的材料需求也将逐渐增加，超高强钢在这些领域的研究与应用将会成为重点。
3. 国际合作与交流未来，随着国际合作与交流的深入，超高强钢的研究与应用将会更加国际化。
通过与国际先进技术的合作，可以更好地借鉴和吸收先进的技术和经验，推动超高强钢的发展。
材料科学基础材料韧化基本原理
材料的强韧化
三、无机非金属材料的韧化机理
(1) 相变增韧 ZrO2陶瓷中四方相的ZrO2向单斜相的ZrO2转变，伴 随有体积膨胀。当有较大外应力作用时，基体的约束 作用减弱，促进相变，会引发微裂纹，从而消除应力 集中，吸收了主裂纹扩展的能量，提高断裂韧性。
一、金属材料的韧化原理
材料的韧性是强度和塑性的综合体现
改善材料的韧性的基本途径
1 减少诱发微裂纹的组成相 2 提高基体的塑性 3 增加组织的塑性形变均匀性（减少应力集中） 4 避免晶界弱化，防止裂纹沿晶界的形核和扩展
材料的强韧化
5 强化同时的增韧
(1)位错强化与塑性和韧性 位错密度升高会提高强度而降低塑性和韧性。可 动的未被锁住的位错对韧性的损害小于被沉淀物 或固溶原子锁住的位错。故提高可动位错密度对 塑性和韧性均有利。
(4)沉淀相颗粒与塑性
沉淀颗粒会通过弥散强化提高基体的强度和硬度， 但可能会明显降低塑性和韧性。尤其，条带状、片 状析出物，以及沿晶界网状析出的沉淀相，均显著 降低材料塑性。 减少沉淀相的析出数量，改善沉淀相的形状和分布 状态，可改善材料塑性。
材料的强韧化
二、高聚物的韧化原理
(1) 增塑剂与冲击韧性 添加增塑剂使分子间作用力减小，链段以至大分子 容易运动，使高分子材料的冲击韧性提高。
材料的强韧化
(3)亚结构为高密度位错, 位错强化作用
(4)可动位错缓解局部应力集中, 延缓裂纹产生, 塑性和韧性
(5)残余奥氏体薄膜阻挡裂纹扩展, 塑性和韧性
材料的强韧化
二、高分子材料强韧化的例子 三、陶瓷材料强韧化的例子
Al2O3-ZrO2 +Y2O3 (ZTA)陶瓷材料
金属材料的强化和韧化一、金属材料的强化1.1材料强化简介材料强度强
金属材料的强化和韧化一、金属材料的强化1.1材料强化简介材料强度：强度是指材料抵抗变形和断裂的能力。
通过合金化、塑性变形和热处理等手段提高金属材料的强度，称为金属的强化。
随试验条件不同，强度有不同的表示方法，如室温准静态拉伸试验所测定的屈服强度、流变强度、抗拉强度、断裂强度等；压缩试验中的抗压强度；弯曲试验中的抗弯强度；疲劳试验中的疲劳强度；高温条件静态拉伸所测的持久强度。
强化机理主要有：固溶强化、形变强化、细晶强化和第二相弥散强化等四种，以下将分别予以介绍。
1.2 固溶强化即利用金属材料内部点缺陷(间隙原子置换原子)对金属基体(溶剂金属)进行强化。
合金元素的固溶强化效果一般可以表示为：△σs= K i C i n式中，K i为系数；C i n为固溶度。
对于C、N等间隙原子，n=0.33～2.0；对于Mo、Si、Mn等置换原子，n=0.5～1.0。
固溶强化的机理：原子固溶与钢的基体中，一般都会使晶格发生畸变，从而在基体中产生了弹性应力场，弹性应力场与位错的交互作用将增加位错运动的阻力，宏观上即表现为提高了材料的强度。
1.3 形变强化金属在塑性变形过程中位错密度不断增加，使弹性应力场不断增大，位错间的交互作用不断增强，因而位错的运动越来越困难—位错强化。
作用是为了提高材料的强度，使变形更均匀，防止材料偶然过载引起破坏。
金属晶体中的位错是由相变和塑性变形引入的，位错密度愈高，位错运动愈困难，金属抵抗塑性变形的能力就愈大，表现在力学性能上，金属强度提高，即当造成金属晶体内部位错大量增殖时，金属表现出强化效果。
理论研究同时也说明：制成无缺陷，几乎不存在“位错”的完整晶体，使金属晶体强度接近理论强度，则会使金属强化效果表现得更为突出。
因此，金属有两种强化途径：一是对有晶体缺陷的实际金属，即存在位错金属，可以通过位错增殖而强化，二是制成无晶体缺陷的理想金属，使晶体中几乎不存在位错，则金属强化效果会更大。
形变强化遵循以下规律:第一，随着变形量增加，强度提高而塑性和韧性逐渐降低，逐渐接近于零。
金属材料强韧化
金属材料强韧化Toughening And Strengthening of Metal Materials课程编号：07310400学分：2学时：30（其中：讲课学时：24 实验学时：6）先修课程：材料科学基础、金属学原理、金属组织控制原理适用专业：材料科学与工程类专业教材：《金属组织控制技术与设备》，邵红红纪嘉明主编，北京大学出版社，2011 年9 月第1 版开课学院：材料科学与工程学院一、课程的性质与任务：《金属材料强韧化》是金属材料工程专业的一门专业主干课。
通过讲课、实验等教学环节来掌握各种基本的热处理工艺原理及热处理工艺对金属合金组织与性能的影响规律，熟悉主要的热处理工艺，了解我国发展热处理的方向、任务和当代热处理工艺科学的最新成就，为分析、制定热处理工艺和探索发展新的工艺打下基础。
二、课程的基本内容及要求：第一章、退火和正火1、教学内容（1）退火和正火的定义、目的和分类（2常用退火工艺方法（3）钢的正火（4）退火、正火后钢的组织和性能（5）退火、正火缺陷2、基本要求掌握退火、正火的基本含义、目的和分类。
正确选择退火和正火工艺。
掌握各种退火、正火后钢的组织和性能。
了解退火和正火的常见缺陷以及消除这些缺陷的方法。
第二章、钢的淬火及回火1、教学内容（1）淬火的定义、目的及必要条件（2）淬火介质（3）钢的淬透性（4）淬火应力、变形及开裂（5）淬火工艺规范的原则、淬火工艺方法及应用（6）钢的回火2、基本要求掌握淬火的定义、目的及淬火的必要条件。
理解常用淬火介质的冷却特性。
了解常用淬火介质的使用范围，能对不同的材料正确选择淬火介质。
理解钢的淬透性和钢的淬硬性两者之间的区别，掌握影响淬透性的因素。
理解淬火应力及变形的特征，能分析工件经热处理后所产生的变形及开裂原因。
掌握淬火工艺规范的原则，淬火工艺方法及其应用。
掌握钢的回火及回火工艺，能根据工件的使用要求正确选择回火工艺。
了解淬火、回火缺陷及其预防及补救措施。
金属材料强韧化技术改进方案设计
金属材料强韧化技术改进方案设计1. 引言金属材料的强韧化是提高金属材料力学性能的重要途径之一。
过去几十年来，金属材料的强韧化技术得到了广泛研究和应用，但是存在一些挑战，例如在高温和高应力环境下的变形和断裂问题。
因此，本文将设计一种改进方案，以解决金属材料强韧化的一些关键问题。
2. 问题分析2.1 高温下金属材料的变形和断裂问题在高温环境下，金属材料容易发生塑性变形和断裂。
这主要是由于高温条件下，材料内部晶界的位错运动增加，导致材料塑性变形能力的降低和脆性断裂的发生。
2.2 高应力下金属材料的断裂问题当金属材料受到高应力作用时，容易发生断裂。
这是由于高应力导致材料内部的位错密度增加，超过了位错移动能力，从而导致断裂。
3. 改进方案设计为了解决金属材料在高温和高应力环境下的变形和断裂问题，本文提出以下改进方案：3.1 晶界工程设计晶界对于金属材料的强韧性具有重要影响。
通过晶界工程设计，可以控制晶界的位错活动，从而提高材料的韧性。
一种常用的方法是通过添加合适的合金元素来调制晶界结构，例如添加微量的Al、Mg等元素，形成稳定的非晶态晶界结构，从而改善金属材料的强韧性。
3.2 强化相设计强化相是指将强硬的相分布在金属基体中，可以有效地提高材料的硬度和强度。
常见的强化相包括碳化物、氮化物、硼化物等。
通过调控强化相的粒度和分布，可以提高金属材料的强度和抗变形能力。
另外，合理选择强化相的成分，可以通过形成固溶体来增加晶界的位错移动阻力，从而改善材料的强韧性。
3.3 微观结构调控微观结构调控是指通过控制金属材料的晶粒大小、晶粒形状和晶格缺陷等微观结构参数，来改善材料的力学性能。
通过细化晶粒尺寸，可以提高材料的强度和韧性。
一种常用的方法是采用等通道转角挤压（ECAP）技术，通过多次挤压和旋转，使材料的晶粒得到细化。
此外，通过调控晶粒形状和晶格缺陷的分布，也可以改善材料的塑性变形和断裂行为。
4. 实施步骤4.1 材料选择根据需求，选择适合的金属材料作为实施对象。
金属材料的强韧化机制与应用
金属材料的强韧化机制与应用对结构材料来说，最重要的性能指标是强度和韧性。
强度是指材料抵抗变形和断裂的能力，强度可分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度等，各种强度间常有一定的联系，使用中一般较多以抗拉强度作为最基本的强度指标；韧性指材料变形和断裂过程中吸收能量的能力。
以下介绍金属材料的主要强韧化机制。
一、金属材料的强化金属材料强化的类型主要有固溶强化、细晶强化（晶界强化）、第二相粒子强化和相变强化。
（一）固溶强化固溶强化是利用金属材料内部点缺陷（间隙原子和置换原子）对位错运动的阻力使得金属基体（溶剂金属）获得强化的一种方法。
它分为两类：间隙式固溶强化和置换式固溶强化。
1. 间隙式固溶强化：原子直径很小的元素如C、N、O、B 等，作为溶质元素溶入溶剂金属时，形成间隙式固溶体。
C、N等间隙原子在基体中与“位错”产生弹性交互作用，当进入刃型位错附近并沿位错线呈统计分布，形成“柯氏气团”。
当在螺型位错应力场作用下，C、N原子在位错线附近有规则排列就形成“S nock”气团。
这些在位错附近形成的“气团”对位错的移动起阻碍和钉扎作用，对金属基体产生强化效应。
2. 置换式固溶强化：置换式溶质原子在基体晶格中造成的畸变大都是球面对称的，固溶效能比间隙式原子小（约小两个数量级），这种强化效应称为软硬化。
形成置换式固溶体时，溶质原子在溶剂晶格中的溶解度同溶质与溶剂的原子尺寸、电化学性质等因素密切相关，当原子尺寸愈接近，周期表中位置愈相近，其电化学性质也愈接近，则溶解度也愈大。
由于溶质原子置换了溶剂晶格结点上的原子，当原子直径存在差别就会破坏溶剂晶格结点上原子引力平衡，而使其偏离原平衡位置，从而造成晶格畸变，随原子直径差别增加，造成的畸变程度愈大，由此造成的强化效果更大。
（二）细晶强化晶界分为大角度晶界（位向差大于10o）和小角度晶界（亚晶界，位向差1~2o）。
晶界两边相邻晶粒的位向和亚晶块的原子排列位向存在位向差，处于原子排列不规则的畸变状态。
金属材料的强韧化机理与实践
• 钨钼的低温再结晶脆性： 在高温下使用的钨钼回到室温附近时表
现严重的脆性，加工过程及使用过程中产生 各种形式的脆性破裂。
产生原因: 本征脆性 间隙杂质在晶界上偏聚
• 钨钼的强韧化途径：
钨合金 抗震钨 稀土钨
纯净化 合金化
钼合金 掺杂钼 稀土钼
三、铝合金的强韧化
• 细晶强化 • 热处理强化 • 第二相粒子强化
细晶强化
• 变质处理
目的: 减少枝晶距及元素偏析,细化晶粒 变质剂: B、Ti、Zr, RE(La,Ce,Pr,Nd,Sc,Er)
微量Sc和Zr添加到Al-Mg-Mn合金中，因显著细化合金的铸态晶拉, 热轧 态合金的拉伸强度和屈服强度分别提高了75~90 MPa和90~94 MPa,而延 伸率仍保持在11%~12%
固溶强化
固溶强化：C原子在面心立方晶格中造成的 畸变呈球面对称，所以C在A中的间隙强化作用属于 弱硬化。置换原子在A中的强化作用比C原子更小。
固溶强化是钢铁材料主要强化手段之一，其 基本内容可归纳为两点：
①间隙式固溶强化对F基体(包括M)的强化效能最大，但对 韧性、塑性的削弱也很显著；
②置换式固溶强化对F强化作用虽然比较小，却不削弱基 体的塑性和韧性。
如果奥氏体晶粒细化在十级以上，则金属 的强韧性将大大提高，为达此目的，现代发展的热 处理新技术方法有以下三种。
①利用极高加热速度的能量密度进行快速加热的热处理
由于极高的加热能量密度，使加热速度大大提 高，在10-2~1s的时间内，钢件便可加热到奥氏体(A)状 态，此时A的起始晶粒度很小，继之以自冷淬火(冷速达 104℃/s以上)，可得极细的马氏体(M)组织，与一般高频 淬 火 比 较 硬 度 可 高 出 Hv50 ， 而 变 形 只 有 高 频 淬 火 的 1/4~1/5，寿命可提高1.2~4倍。
金属材料的强韧化研究
金属材料的强韧化研究金属材料是人类社会历史中应用最广泛的一种材料，广泛应用于汽车、建筑、机械、电子、军工等领域。
随着工业技术的发展，对金属材料的需求也越来越高。
而随着科学技术的不断进步和发展，金属材料的性能逐渐得到了进一步的提高。
其中，强韧化研究是金属材料技术中的一个重要方向。
强韧化是一种利用材料微观结构变化来提高材料力学强度和塑性的方法。
这一过程主要通过增加晶体之间的势能和弹性能来实现。
常见的强韧化方法包括热处理、冷变形、固溶处理和形变调控。
热处理通常包括退火、正火、淬火、时效等过程，通过改变材料的组织结构来提高材料的强度和塑性。
其中，退火和正火都是通过加热和保温的过程，使材料组织结构得到松弛和平衡，从而提高材料的韧性和延展性。
冷变形是指通过增加材料的冷变形量来改变材料的组织结构，从而增强材料的强度和韧性。
冷变形的方式有多种，包括轧制、拉伸、弯曲、挤压等。
其中，轧制是一种最常见的冷变形方法，通过辊轧板材或棒材来产生塑性变形。
这种方法能够提高材料的硬度和强度，并且可以控制材料的成型和尺寸。
固溶处理是指将一个或多个合金元素加入基底金属中，通过能量的传递和扩散，使功率金属和合金元素之间发生某些互作用，从而改变材料的组织结构，提高材料的强度和塑性。
常见的固溶处理方式有非等温处理、同温等静处理和等温处理，不同的方式适用于不同的材料和薄片。
形变调控是指在材料制备过程中对其进行形变，并在形变的某个阶段停止，从而控制材料的组织和性质。
通常包括扭转、拉伸、压缩、弯曲和复合挤压等方式。
这种方法一般适用于高强度和高塑性的材料。
通过形变调控，可以提高材料的强度、塑性和韧性，使得材料更加适合特定的应用场景。
总之，强韧化研究对于金属材料技术的发展具有重要作用。
通过不断的实验研究和理论分析，可以找到更加有效的强韧化方法，并且可以开发出更加高效和优良的金属材料，为人们的生产和生活带来更多便利和发展。
讨论四：金属材料的强韧化
当位错能够弯过很大的角度时（Fm很强），L应接近于1； 但当障碍较弱，θc很小的情况下，L将大于l
设位错为一系列间距为L的障碍所阻，通过严格的计算， 可以得到临界切应力的表示式 τc=Fm3/2·(c/μ)1/2/b3
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在金属基体中固溶的溶质原子除可提高金属强度之外，还会影响金属 塑性。
2)由于形变强化使金属变脆，因而在冷加工过程中需要进行
多次中间退火，使金属软化，才能够继续加工而不致裂开。 3)有的金属（如铼）尽管某些使用性能很好，但由于解决不 了加工问题，其应用受到很大限制。
子。 2.易形变的粒子，如沉淀强化的小尺寸粒子。
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位错绕过不易形变的粒子（Orowan，奥罗万机制）
运动位错线在 不易形变粒子 前受阻、弯曲
外加切应力的 增加使位错弯 曲，直到在A、 B处相遇
位错线方向相反 位错线绕过 的A、B相遇抵 粒子，恢复 消，留下位错环， 原态，继续 位错增殖 向前滑移
1.短程交互作用（位错与颗粒交互作用间距小于10b，b为柏氏矢量的模, 主要与相界能、畴界能、粒子体积分数和粒子半径有关，增大粒子尺 寸或增大体积分数，都有利于提高可形变粒子的短程强化效果 ：
①位错切过粒子形成新的表面积A，增加了界面能。
②位错扫过有序结构时会形成错排面或叫做反相畴，产生反相畴界能。 ③粒子与基体的滑移面不重合时，会产生割阶，以及粒子的派-纳力
• 纳米微晶体材料(晶粒尺度在1-100nm间) 中，如果晶粒尺寸为数个纳
米，晶界核心区域的原子所占的分数可高达50%，这样在非晶界核心 区域原子密度的明显下降，以及原子近邻配置情况的截然不同，均将
对性能产生显著影响。
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在低于100nm的纳米晶中Hall-Petch关系仍然有效。 理论模拟的结果显示存在一个临界尺寸dc, Cu的临界尺寸 dc≈19.3nm，Pa的dc≈11.2nm 。
材料强韧化处理第一部分
材料强韧化处理教师：赵满秀博士摘录：李丹彭凤仇才君教学内容：①有关材料的强化和韧化的基本原理②材料表面强化（重点）目录第一部分材料的强化和韧化的基本原理第一章材料的强韧化基本原理一、金属材料强韧化的意义①通过强化处理可以优化材料的力学性能指标，充分挖掘材料的潜力。
②工作表面通过表面强化处理，增加耐磨性、耐蚀性、疲劳强度，提高工件使用寿命。
综上所述，材料的强韧化处理就是在保证材料的强化的同时，尽量提高材料的韧性。
二、实现钢铁材料强韧性的两个阶段1、液态阶段（炼钢者研究的重点）方法：细化晶粒、纯洁钢材、合金化（1）、细化晶粒方法：①快速冷却（增大过冷度）；②加变质剂：减少表面能，提高形核率；抑制晶粒长大；③震动搅动：机械形核；④合金化（用Al、Nb、Ti脱氧）：氧化物熔点高，成为非均匀形核的核心，增加形核率。
Al脱氧的原因：Al与氧的结合力强，生成高熔点的氧化物，成为非均匀形核的核心，提高形核率，细化晶粒。
钢铁冶炼的最后阶段：①脱氧：加Al、Mg、Si与O结合，细化晶粒；②合金化。
（2）纯洁钢材：如模具、刀具（含C 量高、耐磨、高纯净） 方法：去除有害元素S 、P 、O 、H ；去除氧化物、氯化物、硅酸盐；去除有害气体。
2、固态阶段对于固体材料为提高材料的强韧化，常采用常规热处理或者形变两大方法，也可以通过表面强化提高表面强度。
（1）、常规热处理方法：正火、退火、回火、淬火（时效强化、固溶强化、细晶强化、第二相粒子强化）（2）冷变形强化机理：塑性变形使位错密度增加，位错运动受阻。
（3）热加工强化的原因：能焊合某些缺陷、破碎粗大组织、形成纤维组织。
常规热处理与形变工艺如下所示：⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧热挤压热轧热锻热加工挤压滚压喷丸冷变形形变淬火回火退火正火常规热处理诱发M 相变，产生孪晶，提高硬度三、强化的两个途径1、晶体的理论强度和实际强度①理论强度：按完整晶体刚性滑移模型计算出的强度 ②实际强度：实验测得的单晶体临界分切应力 2、材料强度和位错密度的关系须晶：接近完整晶体的须状晶体 强化的两个基本途径：①尽可能减少晶体中的位错密度，使其接近完整晶体或者制成无缺陷的完整晶体，是金属的实际强度接近理论强度。
第五章 金属强韧化导论
第五章金属强韧化导论引言：力学性能：强度、塑性、韧性、硬度力学性能指标都是在空气室温下测量的。
一、金属材料的强度、塑性和韧性强度：在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力。
—→承载能力永久变形—→σs屈服强度，发生明显变形的最小应力发生断裂—→σb抗拉强度，最大均匀塑性变形的抗力，与断裂强度区别塑性：在外力作用下，产生永久变形而保持其完整性不被破坏的性质。
—→变形能力伸长率δ、断面收缩率ψ韧性：材料在快速载荷作用下抵抗断裂和内部裂纹扩展的能力。
—→强度和塑性的综合表现冲击断裂吸收功、韧脆转变温度二、强化机制提高强度的方法：（1）无缺陷材料：低维材料强度基本达到理想晶体理论强度，但受到生产成本和工艺限制。
（2）显微缺陷强化技术：大量制造显微缺陷并使之合理分布，使其相互作用阻碍位错运动or微裂纹的扩展，从而强化材料。
屈服强度与抗拉强度：大多数工件是不允许发生塑变，以屈服强度为标准。
屈服强度的本质是塑性变形能在金属中传播、增殖，从而使整个金属产生宏观塑性变形的应力。
1.固溶强化定义：金属元素同溶于基体相中形成固溶体而使其强化的方式。
形成固溶体时，由于溶质原子与溶剂金属原子应力不同，溶剂晶格发生畸变，并在周围造成一个弹性场。
此应力场与运动的位错的应力场发生交互作用，使位错的运动受阻。
（1）弹性交互作用：柯氏气团（对称畸变）、史氏气团Snoek（非对称畸变）；（2）静电交互作用：位错电偶极场与溶质原子的屏蔽场的相互作用；（3）化学交互作用：扩展位错与溶质原子的交互作用——铃木气团；扩展位错：一个全位错分解两个不全位错中间夹杂一个层错的形式。
（4）几何交互作用：位错与溶质原子的交互作用同溶质分布几何位置有关——有序固溶。
强固溶强化元素的固溶强化强度增量：R P-C=K c[C]1/2≈K c[C]（碳含量变动较小，系数~4570MPa）弱固溶强化……………………………：R P-M=K m[M]（[M]为处于固溶态的部分M含量，即＜M）2.位错强化强化量与位错密度有关，R P-D=αG bρ1/2—→面心立方强化更明显形变强化：金属材料在再结晶温度以下进行冷变形，强度硬度增加，而塑性韧性下降。
金属的强韧化
CHAPTER 4 金属材料强韧化
CHAPTER 4 金属材料强韧化
三、淬火与回火 （一）淬火
将钢件加热至Ac3(亚共析钢)或Ac1 (过共析钢) 以上30～50℃，保温后激冷，获得高硬度的M 1.淬火加热温度的确定 亚共析钢：完全A化，无软相F，冷却后得M (或少量AR) 共析钢和过共析钢：加热后组织为：A＋Fe3C 淬火后为：M＋Fe3C＋AR
二、钢在冷却时的转变 方式：等温冷却转变(TTT)
连续冷却转变(CCT)
CHAPTER 4 金属材料强韧化
CHAPTER 4 金属材料强韧化
(一) 共析钢过冷A转变 1.过冷A等温转变曲线(TTT图或C曲线) ⑴ C曲线含义：过冷A等温转变开始时间 和转变终了时间以及转变产物的关系图
CHAPTER 4 金属材料强韧化
温快速转变，大量原子有规律的小距离位移来实现晶格转换 b.变温形成 在Ms下保温，M量不增加； c.体积长大 bcc晶格的c轴被拉长，成为正方。c/a称为正方度，
c/a越大畸变越严重；体积膨胀导致组织应力 d.转变不完全 有残余A－－Ar。wc↑,Me↑, → Ar ↑
CHAPTER 4 金属材料强韧化
4.去应力退火：工件加热至500~650℃，保温后 缓冷
◆消除铸件、锻件、焊接件的残余应力，稳定工 件形状和尺寸
CHAPTER 4 金属材料强韧化
二、正火 将工件加热至Ac3或Accm以上30～50℃，保温 后空气中(风中或喷雾)冷却
◆细化晶粒，适当提高中、低碳钢的强度和硬 度便于切削加工
◆冷速快，使过共析钢来不及结成Fe3C网状， 便于球化退火
三、淬火钢的回火转变 ◆回火：将淬火钢件加热至A1线下某温度，保温后冷却。 1. 回火时的组织转变 (1)淬火M转变为回火M(100～200℃) M回—过饱和α－固溶体上分布着细小薄片状ε－碳化物 (2)残余A分解(200～300℃) 过饱和α－固溶体上分布着细粒θ－碳化物 (3)碳化物类型转变(250～400℃)
金属材料的强韧化.概要
金属强韧化从机理上划分可分为三种：
(1) 物理强韧化
金属内部晶体缺陷的作用和通生一定
的影响，进而改变金属性能的现象。
(2)化学强韧化
指的是元素的本质决定的因素以及元素 的种类不同和元素的含量不同造成的材料性 能的改变。这里包括了元素之间的相互作用 和结合对性能带来的影响，也包括元素的含 量不同造成的由量变到质变的许多问题。
3、位错强化
（1） 晶体中的位错达到一定值后，位错间 的弹性交互作用增加了位错运动的阻力。可 以有效地提高金属的强度。 流变应力τ 和位错密度的关系： 培莱-赫许公式
（2）加工硬化
4、沉淀相颗粒强化
（1）可变形微粒的强化作用——切割机制 适用于第二相粒子较软并与基体共格的情形。 主要有以下几方面的作用： A 位错切过粒子后产生新的界面，提高了界 面能。 B 若共格的粒子是一种有序结构，位错切过 之后，沿滑移面产生反相畴，使位错切过粒 子时需要附加应力。
材料的强韧化
主讲人：邵红红
强韧化问题的主要着眼点在于 材料的性能。
调整化学成分 细化晶粒 金属材料的强韧化 形变热处理 复相热处理 下贝氏体强韧化
复习
强度 是材料抵抗变形和断裂的能力。 塑性 表示材料断裂时总的塑变程度。
韧性 是材料变形和断裂过程中吸收能量的能力， 它是强度和塑性的综合表现。 材料在塑性变形和断裂全过程中吸收能量的 多少表示韧性的高低．
图中阴影区域是23刃位错多余半原子面的区域， 如果这段位错沿滑移面移动，必然导致这个多余 半原子面扩大或缩小，即发生位错大攀移。
二、化学强韧化
化学强韧化的核心意义是阐述元素以化
学相互作用方式强韧化的概念、内涵、化学
强化所面对的结合键和材料腐蚀的问题。
金属材料的强韧化设计
金属材料的强韧化设计金属材料是一种常用的材料，其广泛应用于建筑、航空航天、汽车等领域。
然而，随着工程领域对材料性能的不断追求，单纯追求强度已不再满足实际需求，而需要更强的韧性。
因此，金属材料的强韧化设计成为研究的热点，旨在提高材料的耐用性和可靠性。
一、理论基础金属材料的强韧化设计基于力学原理和材料科学的基础。
力学原理提供了材料强度和应力分布的理论基础，而材料科学则关注材料的组织结构和性能。
强韧化设计将这两个方面结合起来，通过调整材料的微观结构和化学成分，实现材料强度和韧性的优化。
二、微观结构调控在金属材料的强韧化设计中，微观结构调控是关键步骤之一。
微观结构包括晶粒尺寸、晶界、相分布等。
通过控制晶粒尺寸，可以有效地提高材料的韧性。
较小的晶粒尺寸可以阻碍位错的移动，从而提高材料的强度和延展性。
此外，晶界是材料中晶粒的交界面，也是位错的集中区域。
优化晶界结构可以改善材料的力学性能。
相分布直接影响材料的力学性能，合理控制相的分布，可以增强材料的韧性。
三、化学成分调整除了微观结构调控，化学成分调整也是金属材料强韧化设计的重要手段。
通过合理选择合金元素，可以改变材料的性能。
例如，在钢铁中添加合适的合金元素，可以提高材料的强度和韧性。
添加合金元素可以改变晶粒的尺寸和形状，从而影响材料的力学性能。
化学成分调整是通过调整材料中的原子排列方式，从而改变材料的力学性能。
四、热处理工艺热处理是金属材料强韧化设计中不可或缺的一环。
通过合理的热处理工艺，可以改变材料的晶界结构、相分布和原子排列方式。
热处理过程中的加热和冷却速率对材料性能有重要影响。
通过精确控制温度和时间，可以实现材料的强韧性优化。
五、应用案例在实际工程中，金属材料的强韧化设计已经得到了广泛应用。
以航空领域为例，航空发动机涡轮叶片需要同时具备较高的强度和韧性。
通过优化材料组织结构和化学成分，以及精确的热处理工艺，可以实现叶片的强韧性提升。
类似的强韧化设计在汽车和建筑领域也存在广泛应用。
金属材料强韧化原理2
金属材料强韧化原理2金属材料强韧化原理结课论文姓名：谭元标学号： S11080502089 学院：材料科学与工程学院专业：材料学金属间化合物的强韧化研究进展谭元标（燕山大学材料科学与工程学院，河北秦皇岛，066004）摘要金属间化合物具有低密度、高熔点、高热导率、比重轻、抗氧化和抗硫化腐蚀性能优的特点。
本文介绍了几种金属间化合物的强韧化方法，包括细晶强化、复合强韧化、颗粒强韧化、纤维增强强韧化、微合金化强韧化。
并论述了这些方法的一些研究状况。
关键字：金属间化合物；细晶强化；复合强韧化；颗粒强韧化；纤维增强强韧化；微合金化强韧化1.前沿金属强度来源于原子间结合力，如果一个理想晶体，在切应力作用下沿一定晶面和晶向发生滑移形变，根据计算，金属的实际强度只是这个理论强度的几十分之一，甚至几千分之一。
奥罗万(E.Orowan)、波拉尼(M.Polanyi)和泰勒(G.I.Taylor)分别提出晶体位错理论；位错理论的发展揭示了晶体实际切变强度和屈服强度低于理论切变强度的本质。
金属的理论强度与实际强度之间的巨大差别，实测的纯金属单晶体在退火状态下的临界分切应力表示了金属的基础强度，是材料强度的下限值；而估算的金属的理论强度是经过强化之后所能期望达到的强度的上限。
为了是材料在应用过程中满足强度、塑性、韧性的要求。
研究提高金属的强度和韧度的方法具有重要意义。
通过合金化、塑性变形和热处理等手段提高金属材料的强度，称为金属的强化。
通过物理、化学、机械的方法改变材料的成分和组织结构来提高材料的断裂韧性的方法称为金属的韧化。
断裂韧性是材料的一项力学性能指标。
金属间化合物具有低密度、高熔点、高热导率、比重轻、抗氧化和抗硫化腐蚀性能优的特点，优于不锈钢和钴基、镍基合金等传统的高温合金，而韧性又高于普通的陶瓷材料，是一种介于Ni基合金和高温陶瓷材料之间的高温结构材料。
作为高温结构材料的应用研究得到了越来越多的重视[1-6]。
材料科学基础：第十二章 金属材料强韧化机制
二、强化机制---晶界强化
7. 晶界强化实例（略）
奥氏体晶粒细化在十级以上，则金属的强韧性将大大提高
①利用极高加热速度的能量密度进行快速加热的热处理。
由于极高的加热能量密度，使加热速度大大提高，在10-2~1s的时间内，钢 件便可加热到奥氏体(A)状态，此时A的起始晶粒度很小，继之以自冷淬 火(冷速达104℃/s以上)，可得极细的马氏体(M)组织
(2) 实际晶体中存在大量点阵缺陷：晶界、亚晶 界、层错、位错等
晶界的内吸附 位错周围的原子气团。
二、强化机制---固溶强化
b. 不均匀固溶强化机理 (1) 弹性因素
因溶剂和溶质原子的尺寸差异而在固溶体内引起的弹性应 力场。它除了增加位错运动的摩擦阻力外，在“稀”的固 溶体中突出地表现在对位错的钉扎作用上
s i kyd 2
二、强化机制---晶界强化
理论模拟的结果显示存在一个临界尺寸dc, Cu的临界 尺寸dc≈19.3nm，Pa的dc≈11.2nm
在低于100nm的纳米晶中 Hall-Petch关系仍然有效
临界尺寸dc,十几到二十纳米之间
反Hall-Petch效应
二、强化机制---晶界强化
6. 晶粒细化途径
二、强化机制---固溶强化
4 固溶强化机理
1）均匀固溶强化模型---Friedel与Fleischer理论
在障碍处位错弯曲的角度为θ，平衡时障碍对位错的作用力F 与位错线张力T之间有关系： F=2·T·sin(θ/2)=τLb
外力τ增大，θ达到临界值θc（F也增大到峰值Fm），挡不住 位错的运动，此时所对应的切应力是晶体的屈服应力τc，
τc=Fm/(L·b)=(2·T) sin(θc/2)/(L·b)
二、强化机制---固溶强化
金属强韧化原理
1金属材料强韧化的目的和意义？目的：A.节约材料，降低成本，节约贵重的合金元素的使用，增加材料在使用过程中的可靠性和延长服役寿命。
B.希望所使用的材料既有足够的强度，又有较好的韧性，但通常的材料二者不可兼得。
意义：在于理解材料强韧化机理、组织形态、微观结构与金属的强度、韧性之间的确切关系，以便找出适宜的冶金技术途径来提高金属的强韧性，使之达到新的水平或研究出新的高强韧性的金属。
这是一个具有重大的理论意义和经济价值的研究开发领域。
理解材料强韧化机理，掌握材料强韧化现象的物理本质，是合理运用和发展材料强韧化方法从而挖掘材料性能潜力的基础。
2.金属材料强韧化的主要机制有哪些？1）物理强韧化：所谓物理强韧化是指在金属内部晶体缺陷的作用和通过缺陷之间的相互作用，对晶体的力学性能产生一定的，进而改变金属性能。
2）化学强韧化：化学强韧化是指是元素的本质决定的因素以及元素的种类不同和元素的含量不同造成的材料性能的改变。
3）机械强韧化：就是除了结构、尺寸、形状方面的机械原因外，主要指界面作用造成的强韧化。
4）复合组织强韧化：即两种或两种以上的金属组织复合在一起，其中有的组织强度比较高，有的组织韧性比较高，复合后起到了既提高强度有提高韧性的作用。
3.如何理解强化和韧化的关系强度是是在给定条件（温度/压力/应力状态/应变速率/周围介质）下材料达到给定变形量所需要的应力，或材料发生破坏的应力，研究变形及断裂是研究强度的重要手段和过程。
韧性是断裂过程的能量参量，是材料强度与塑性的综合表现，它是材料在外加负荷作用下从变形到断裂全过程吸收能量的能力，所吸收的能量愈大，则断裂韧性愈高。
一般情况下，材料的强度和韧性是不可兼得的，在提高金属材料强度的同时塑性必然会下降，反之，在改善金属的塑性的同时，强度也会下降。
目前，晶粒细化是提高金属强韧化的有效方法，金属的晶粒变细后，强度提高，韧性又不显著降低。
4.试举出3种最新强韧化技术方法的例子。
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3、位错强化
（1） 晶体中的位错达到一定值后，位错间 的弹性交互作用增加了位错运动的阻力。可 以有效地提高金属的强度。 流变应力τ 和位错密度的关系：
培莱-赫许公式
（2）加工硬化
4、沉淀相颗粒强化
（1）可变形微粒的强化作用——切割机制 适用于第二相粒子较软并与基体共格的情形。 主要有以下几方面的作用： A 位错切过粒子后产生新的界面，提高了界 面能。 B 若共格的粒子是一种有序结构，位错切过 之后，沿滑移面产生反相畴，使位错切过粒 子时需要附加应力。
(3)机械强韧化
是一个与之完全不同的强韧化机理，除 了结构、尺寸、形状方面的机械原因外，主 要指界面作用造成的强韧化。 在界面上发生的行为和现象，用上述理 论不能概括、代替。如两种材料组成复合材 料形成了新的界面造成的强韧化和各相的几 何尺寸变化造成的强韧化，这正是机械强韧 化，它可以构成独立的体系值得进一步研究。
2位错攀移与交滑移
常温下，位错滑移被局限在特定的几个 滑移面上。在较高温度下，点缺陷的运动可 以改变位错的结构或使位错容易攀移。 当温度达到（0.5~0.7）Tm时，点缺陷 的数量大幅度增加，原子扩散速度也很高， 位错的攀移和交滑移变得非常显著。
3 析出相粗化和长大
在高温若停留时间足够长，析出相粗化 以达到稳定状态。 弥散析出物的强化效果与其大小和间距 密切相关。 4 钉扎原子脱离位错 高于一定临界温度柯氏气团会蒸发，即 消除了位错的钉扎作用。
原子扩散迁移的最有效机制就是空位扩
散机制。
高温时钢的强度损失机理
1 τp-N 启动自由位错在晶体中运动所需的最小应力。
2a P N 2G exp 1 b 该应力与温度关系很大，主要体现在晶体的 点阵常数随温度变化方面。随温度升高原子 的热振动使位错容易短程障碍物发生攀移而 流变应力逐渐下降。
三、模具选材及强韧化
我国现有模具生产厂点约20000余家， 从业人员约50万人，年产值达250亿元左右； 商品模具约占1／3，其余为自产自用。从模 具市场看，处于供不应求的状态，特别是精 密、大型、复杂、长寿命模具，缺口更大。 模具市场主要集中在汽车、摩托车、家 电、电子产品、通讯设备和仪器仪表等行业。 另外、通讯设备、PVC门窗和上下水管道及 管接头、铝型材加工等都将成为模具的重要 市场。
（3）粗大的沉淀相群体的强化作用
由两个相混合组成的组织的强化主要是由于： ① 一个相对另一个相起阻碍塑性变形的作 用，从而导致另一个相更大的塑性形变和加 工硬化，直到末形变的相开始形变为止。 ②在沉淀相之间颗粒可由不同的位错增殖机 制效应引入新的位错。
金属韧化的原理
改善金属材料韧性断裂的途径是：
小结： 金属强化基本原理
1固溶强化 （1）溶质原子的原子数分数越大，强化作 用越大 （2）溶质原子与基体金属原子尺寸相差越 大，强化作用越大 （3）间隙型溶质原子比臵换原子有更大的 固溶强化作用
（4）溶质原子与基体金属的价电子数相差 越大，固溶强化越明显。 2 细晶强化 霍尔-佩奇公式：σ s=σ +Kyd-1/2
形而失效。因此，模具材料应具有较高的抗
回火稳定性，以保证模具在工作温度下，具 有较高的硬度和强度。
5 耐冷热疲劳性能
有些模具在工作过程中处于反复加热和 冷却的状态，使型腔表面受拉、压交变应力 的作用，引起表面龟裂和剥落，增大摩擦力， 阻碍塑性变形，降低了尺寸精度，从而导致 模具失效。 冷热疲劳是热作模具失效的主要形式之 一，这类模具应具有较高的耐冷热疲劳性能。
（2）不可变形微粒的强化作用—— 奥罗万机制
· 适用于第二相粒子较硬并与基体界面为非共格的 情形。 使位错线弯曲到曲率半径为R时，所需的切应力为 τ=Gb/（2R）设颗粒间距为λ 则τ=Gb/ λ ∴Rmin=λ/2 只有当外力大于Gb/ λ 时，位错线才能绕过粒子。 减小粒子尺寸或提高粒子的体积分数，都使合金 的强度提高。
材料的强韧化
主讲人：邵红红
强韧化问题的主要着眼点在于 材料的性能。
调整化学成分 细化晶粒 金属材料的强韧化 形变热处理 复相热处理 下贝氏体强韧化
复习
强度 是材料抵抗变形和断裂的能力。 塑性 表示材料断裂时总的塑变程度。
韧性 是材料变形和断裂过程中吸收能量的能力， 它是强度和塑性的综合表现。 材料在塑性变形和断裂全过程中吸收能量的 多少表示韧性的高低．
（二）满足工艺性能要求
模具的制造一般都要经过锻造、切削 加工、热处理等几道工序。为保证模具的制 造质量，降低生产成本，其材料应具有良好 的可锻性、切削加工性、淬硬性、淬透性及 可磨削性；还应具有小的氧化、脱碳敏感性 和淬火变形开裂倾向。
（三）满足经济性要求
模具选材必须考虑经济性这一原则，尽 可能地降低制造成本。因此，在满足使用性 能的前提下，首先选用价格较低的，能用碳 钢就不用合金钢，能用国产材料就不用进口 材料。 另外，在选材时还应考虑市场的生产和 供应情况，所选钢种应尽量少而集中，易购 买。
（2）结构敏感性能
它们与材料的组织形态、晶粒大小、加 工经历等密切相关。强韧化主要是解决结构 敏感的性能。
性能是衡量材料和判定材料的依据。从 工程应用的角度来讲，常提到的性能是使用 性能和工艺性能。
强度是在变形及断裂过程中表现出来的 特性，因此研究变形及断裂是研究强度的重 要手段和过程。 相变和形变是研究材料的两大领域，不 合理的相变和变形不均匀时，会造成应力集 中，达到一定程度就形成裂纹。
金属强韧化从机理上划分可分为三种：
(1) 物理强韧化
金属内部晶体缺陷的作用和通过缺陷之
间的相互作用，对晶体的力学性能产生一定
的影响，进而改变金属性能的现象。
(2)化学强韧化
指的是元素的本质决定的因素以及元素 的种类不同和元素的含量不同造成的材料性 能的改变。这里包括了元素之间的相互作用 和结合对性能带来的影响，也包括元素的含 量不同造成的由量变到质变的许多问题。
如果晶体中的空位浓度偏离平衡浓度， 则这些非平衡的空位由于具有额外的能量， 将会对位错造成一种攀移方向的作用力。
由于非平衡空位的存在，对位错造成一 种作用力，这是一种化学力，称为渗透力。
Fos= [（KTb）/Va]ln（C/Co） C：空位浓度 Co：空位的平衡浓度 Va：空位体积 C＞ Co，即空位过饱和， Fos ＞0，使正刃 型位错向上攀移，负刃型位错向下攀移。 C＜ Co，即空位欠饱和， Fos ＜ 0，使正刃 型位错向下攀移，负刃型位错向上攀移。 C= Co， Fos=0，无渗透力。
模具的质量包括模具的精度、表面光洁 度和模具寿命3个方面。模具的精度和光洁 度主要由机加工决定，而模具的寿命取决于 设计、加工、材料、热处理和使用操作等多 个因素，其中材料和热处理是影响模具使用 寿命最重要的内在因素。
1影响模具使用寿命的基本因素
（1）结构设计
不合理的结构设计往往是造成模具早期 失效和热处理变形开裂的重要因素。 模具的结构设计应尽量避免尖锐的圆角 和过大的截面变化。尖锐圆角引起的应力集 中可高达平均计算应力的10多倍。
3疲劳断裂性能
模具工作过程中，在循环应力的长期作 用下，往往导致疲劳断裂。其形式有小能量 多次冲击疲劳断裂、拉伸疲劳断裂、接触疲 劳断裂及弯曲疲劳断裂。 模具的疲劳断裂性能主要取决于其强度、 韧性、硬度、以及材料中夹杂物的含量。
4 高温性能
当模具的工作温度较高时，会使硬度和
强度下降，导致模具早期磨损或产生塑性变
交割前
交割后
2 螺型位错之间交割
→
两个相互垂直的螺位错相向运动交割后的情况
位错间相互交割时的变化：
（1）不在同一个滑移上的位错之间相互交 割，都发生对方b大小的变化。 （2）相互交割后位错线上产生的一段折线， 若是扭折会在位错线张力作用下自动消失， 而割阶不会。 （3）割阶有两种类型：一类可以随位错一 起滑移，另一类则不能滑移。
一、物理强韧化
指的是利用金属内部结构因素：即原子 排列、晶体结构、相的分布、大小与形状等 因素，控制、影响、改善金属材料的力学性 能的方法。这里晶体缺陷起了重要作用。
位错的交割
1 刃型位错之间的交割
（1）两个位错相互垂直，两个b也相互垂直
即b1⊥b2
交割前
交割后
（2）两个位错相互垂直，两个b相互平行
硬度是影响耐磨性的主要因素。一般情 况下，模具零件的硬度越高，磨损量越小， 耐磨性也越好。另外，耐磨性还与材料中碳 化物的种类、数量、形态、大小及分布有关。
2 强韧性
模具的工作条件大多十分恶劣，有些 常承受较大的冲击负荷，从而导致脆性断裂。 为防止模具零件在工作时突然脆断，模具要 具有较高的强度和韧性。 模具的韧性主要取决于材料的含碳量、 晶粒度及组织状态。
1 减少诱发微孔的组成相，如减少沉淀相数 量。 2 提高基体塑性，从而可增大在基体上裂纹 扩展的能量消耗
3 增加组织的塑性形变均匀性，这主要为了 减少应力集中
4 避免晶界的弱化，防止裂纹沿晶界的形核 与扩展。
金属材料的强韧化性能
从学术的角度对材料性能分类主要有两种： （1）结构不敏感的性能 由原子本身的基本特性决定的因素，如元素 的熔点、弹性模量、线膨胀系数、磁特性等 结构不敏感的性能表示了原子核的性质。
（2）模具材料与热处理
模具材料对模具寿命的影响反映在模
具材料的选择是否正确、材质是否良好和使
用是否合理3个方面。
模具选材原则：
（一）满足工作条件要求 1 耐磨性 坯料在模具型腔中塑性变性时，沿型腔 表面既流动又滑动，使型腔表面与坯料间产 生剧烈的摩擦，从而导致模具因磨损而失效。 所以材料的耐磨性是模具最基本、最重要的 性能之一。
塑料模具钢选用时要兼顾其在塑料成 形温度下的强度、耐磨性和耐蚀性，同时还 应考虑其加工性能和镜面度。 热处理不当是导致模具早期失效的重 要因素。热处理对模具寿命的影响主要反映 在热处理技术要求不合理和热处理质量不良 两个方面。统计资料表明，由于选材和热处 理不当，致使模具早期失效的约占70％。