經(jīng)過(guò)時(shí)效熱處理,從奧氏體基體中析出一些相使高溫合金強(qiáng)化。因?yàn)檫@些相是從基體中析出的,因此有時(shí)稱為第二相或沉淀相,所以時(shí)效強(qiáng)化又稱為第二相強(qiáng)化或沉淀強(qiáng)化。用固溶強(qiáng)化手段設(shè)置位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)障礙是不夠穩(wěn)定的,其強(qiáng)化效果也不夠強(qiáng)烈。為了更有效地阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng),就要利用穩(wěn)定的障礙物,高溫合金通常采用固態(tài)析出的時(shí)效相,如γ’、γ’’和碳化物(見(jiàn)高溫合金材料的間隙相、高溫合金材料的金屬間化合物相)等作為穩(wěn)定的障礙物。
從位錯(cuò)理論出發(fā),時(shí)效強(qiáng)化效應(yīng)是和位錯(cuò)與析出相的交互作用密切相關(guān)的。運(yùn)動(dòng)著的位錯(cuò)與析出相遇時(shí),其機(jī)械障礙作用有4種情況:(1)應(yīng)力場(chǎng)障礙。時(shí)效相析出時(shí)會(huì)在基體中產(chǎn)生應(yīng)力場(chǎng),特別當(dāng)時(shí)效相與基體具有共格關(guān)系時(shí),可以產(chǎn)生很高的彈性應(yīng)力場(chǎng)。(2)位錯(cuò)攀移析出相克服障礙。(3)位錯(cuò)繞過(guò)析出相的障礙。位錯(cuò)線在靠近析出相顆粒時(shí)受阻變彎,位錯(cuò)線繞過(guò)析出相并在其周圍留下位錯(cuò)環(huán)后才能繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng),這是有名的歐羅萬(wàn)(orowan)機(jī)制。(4)位錯(cuò)切割析出相的障礙。位錯(cuò)切割析出相時(shí),增加了它與基體之間的界面而需要做功。如果析出相為有序結(jié)構(gòu)時(shí),當(dāng)位錯(cuò)切過(guò)時(shí)會(huì)在有序結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生反相疇界而需要做功。
γ’相是高溫合金中最重要的時(shí)效強(qiáng)化相。隨著7,相數(shù)量增加,強(qiáng)化效果增加。在鎳基高溫合金中,7,相的數(shù)量能達(dá)到60%~65%;而鐵基高溫合金中只能達(dá)到20%左右。鐵基高溫合金中γ’相的合適尺寸是0.01~0.05μm,通常呈球形。鎳基高溫合金中應(yīng)使γ,相的平均間距保持在0.05μm左右;當(dāng)γ’相含量超過(guò)40%時(shí),γ’相間距對(duì)強(qiáng)化不敏感,此時(shí)γ’相可以達(dá)到很大尺寸(0.2μm左右),形貌為立方體形。