摘要：随着经济社会的发展，现代工业生产中对钢铁材料的性能要求不断提高。尤其是在航空航天、精密机械等行业领域，传统的金属材料已无法满足其要求，就算是经过加工生成的各种合金钢，不管是在强度方面还是使用特性方面也很难满足生产中的要求。因此，本文就钢铁材料的强化方式展开研究，希望能够为我国工业的发展提供一定参考。
关键词：钢铁材料；强化方式；研究
近年来，我国的工业发展速度不断加快，逐渐摆脱了以往积贫积弱的局面，但与此同时对钢铁材料的要求也是不断提高，一般的材料已无法满足实际生产中的要求。比如，在大型桥梁的建设过程中，对材料的强度要求是非常高的，如此才能确保桥梁的安全使用，同时又可以减少钢铁材料的用量，既减轻了其负荷又降低了生产成本。基于此，本文就钢铁材料的常见强化方式及复合强化进行了研究。
1常见的钢铁材料强化方式
钢铁材料的强度，主要是指其对于各种变形、磨损等的抵抗能力。而要想有效地提高其强度，就需要采取针对性的强化处理措施。下面就是几种比较常见的强化方式：
1.1固溶强化
固溶强化，指的是将某些具有特殊性能的合金元素添加到钢铁材料中，生成固溶体以起到增强性能的目的。一般情况下，所生成的固溶体不管是在强度方面还是硬度方面，都要优于原来的金属材料，随着合金元素的适当添加，材料的性能将得到明显的提高。而且，在选择合适的加入元素并经过精确计算时，不仅能够具有非常理想的强度，还能具有很好的可塑性，便于后续的生产制造。
一般来说，固溶强化可分为以下两种方式：间隙式和置换式，前者有着成本低廉、易于实现的优点，在近年来得到了较为广泛的使用，但在强化效果上较为有限，往往会受到比较大的限制，尤其会对材料的韧性等造成一定损伤。后者在强化效果上相对较弱，最终的成本也比较高，因此在实际生产中的应用较少。
1.2分散强化
在钢铁材料的生产过程中，若第二相以细小弥散的颗粒均衡的分散到基体中，将获得明显的强化作用，使得钢铁材料的强度显著提高，这就是分散强化。一般来说，也可分为以下两种方式：沉淀和弥散强化。前者指的是钢铁材料经时效处理或者回火后，沉淀析出非常细小弥散的第二相粒子，在强化效果上比较理想，也得到了较为普遍的应用。后者指的是第二相细微粒子通过粉末冶金的方式加入其中，以起到一定的强化效果。
1.3细晶强化
研究发现，材料的晶粒越细，晶界越多，则其对位错的移动阻力就变得越大，因此，我们就可通过细化晶粒使晶界比重增加，进而使钢铁材料的强度得到明显的提高，这就是细晶强化。
可以说，晶粒是钢铁材料领域研究的重点方向，不仅可以增强材料的强度还可以提高材料的柔韧性，是目前各类强化方法中唯一能够同时实现强化与韧化的一种方式。而且，该方法在应用中还能够使得材料的脆性转变温度下降，使其能够更好地适应严寒季节的工作要求。
1.4冷变形强化
在加工过程中，钢铁材料随着冷变形程度的增加，在强度上得到显著提高，而塑性逐渐降低，这就是冷变形强化。
在实际生产上，常常会有一些无法用热处理的方法来提高其性能的材料，比如某些不锈钢等，就可以使用这种方法来进行强化处理。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但是，我们必须意识到冷变形会降低材料的塑性，这必然会给之后的工作造成困难，因此要采取相应的措施来保证金属塑性不受较大影响。
2钢铁材料的复合强化
复合强化，是钢铁材料强化的主要方式之一，比如，通过加入某些刚性元素，可以显著提高金属的强度、韧性。而且，在复合处理过程中，所花费的成本也比较低，生成的材料构成较为均匀。
2.1复合材料的选择
钢铁材料的复合强化，主要包括钢铁基体和增强材料两部分。其中，前者的组织构成关系到最终材料能够承受载荷能力的大小。目前，高速钢是比较常用的一种钢铁基体，有着硬度高、耐磨性好等特性。其一般是用金属粉末等加工而成。因为在当前的技术条件下，应用金属粉末生产钢材的难度比较大，可考虑适当添加一些磷化亚铜、石墨等。如此一来，在实际的生产加工过程中，材料的密度、韧性等都能够得到保障。此外，在某些复合强化材料的生产中，也会采用铁与混合石墨的组合来生成性能理想的钢铁基体。
同时，增强材料的选择也非常关键，也是影响钢铁材料力学性能的重要因素。只有实现基体、增强体的充分融合，才能真正提高复合材料的各方面性能。目前，一般是选择具有较高硬度的气固混合物作为增强材料，来实现与基体的充分相容。此外，其生产制作成本也比较低，因此在近年来的工业生产中得到了较为普遍的应用。
2.2钢铁材料局部的形变强化
在钢铁材料的生产加工过程中，很多零部件都具有一定的形状或缺口，以方便产品的实际应用。同时，其载荷也会发生各种各样的变化，那么缺口所承受的载荷就会随之增加，严重的情况下就会引发断裂等问题。而且，缺口处载荷会转变为高应变塑性载荷，其强度也会发生很大的变化。对此，就必须采取措施实现钢铁材料的局部强化，通常来说，会使用强度低、具有一定可塑性的材料，经过高温加工以实现产品的性能提升。近些年的实践研究发现，选用高强度钢，对选定的局部进行硬化处理，以产生形变强化的效果，能够有效避免零部件缺口位置的损伤。而且采取局部的形变强化处理措施后，缺口位置的可塑性应变会明显减小。此外，对材料表面进行滚压处理，也能显著提升零部件缺口位置的负载能力。在采取以上强化措施后，应用钢铁材料生成的零部件的疲劳强度将得到明显改善。
一般来说，钢铁材料局部的形变强化，是采取滚压等方法，形成一定的残余压应力，进而实现钢铁材料局部性能的提升。这种方法比较常用在工业生产中，对钢材料进行化学加热处理后，比如渗碳，也就是用活性碳原子饱和零件表面，使得含碳量有所增加；渗氮，分为气体和固体氮化两种，在材料表面形成一层氮化物，使其具有一定的硬度、耐磨性；碳氮共渗，则是上述两种方法的结合，综合效果最好。之后，再进行适当的表面滚压操作，这是当前工业生产中的主要工艺。实践表明，对选择的钢铁材料进行形变强化、固态相变等处理，能够进一步提升其总体强度。
3结语
总的来说，随着国民经济的发展，现代工业生产速度不断加快，对钢铁材料的要求也是不断提高，一方面是对材料需求量的增加，另一方面是对其性能要求的提高。尤其是随着大型建筑工程的增多，传统的金属材料已无法满足其性能要求，不管是在强度方面还是使用特性方面都表现出了严重的不足。因此，必须就钢铁材料的强化方式进行更加深入的研究，提出更加完善的强化方法，以期在提高钢铁材料性能的同时，降低其生产成本，提高企业效益，促进我国经济的加速发展。
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论文作者:吴晓蕾
论文发表刊物:《基层建设》2019年第14期
论文发表时间:2019/7/30
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