一、形变强化（加工硬化）
1. 定义
材料屈服后，随着变形程度的增加，强度和硬度升高，塑性和韧性下降的现象称为形变强化或加工硬化。
2. 机理
随着塑性变形的进行，位错密度不断增加，位错运动时相互交割加剧，产生固定的割阶和位错缠结等障碍，增大位错运动阻力，导致变形抗力增加，从而提高金属强度。
3. 规律
- 变形程度越大，材料的强度和硬度越高，塑性和韧性越低。
- 强度与位错密度ρ的二分之一次方成正比，位错的伯氏矢量b越大，强化效果越显著。
4. 方法
冷变形，如冷压、滚压、喷丸等。
5. 例子
冷拔钢丝的强度可成倍增加。
6. 实际意义
优点：
- 是强化金属的有效方法，适用于无法通过热处理强化的材料。
- 使金属均匀变形，促进工件或半成品的成形，如冷拔钢丝、冲压成形。
- 提高零件在使用过程中的安全性，局部过载时因加工硬化停止变形。
缺点：
- 强度升高、塑性降低，增加继续变形的难度，需更大功率。
- 需进行再结晶退火以继续变形，增加生产成本。
二、固溶强化
1. 定义
随溶质原子含量增加，固溶体的强度和硬度升高，塑性和韧性下降的现象称为固溶强化。
2. 机理
- 溶质原子使晶格发生畸变，阻碍滑移面上位错的运动。
- 位错线上的柯氏气团对位错起钉扎作用，增加运动阻力。
- 溶质原子在层错区的偏聚阻碍扩展位错的运动。
3. 规律
- 在固溶体溶解度范围内，合金元素质量分数越大，强化作用越强。
- 溶质原子与溶剂原子尺寸相差越大，强化效果越显著。
- 间隙固溶体的强化作用大于置换固溶体。
- 溶质原子与溶剂原子价电子数相差越大，强化作用越强。
4. 方法
合金化，即加入合金元素。
5. 例子
铜镍合金的强度高于纯铜和纯镍。
三、细晶强化
1. 定义
随晶粒尺寸减小，材料的强度、硬度和塑性、韧性均得到改善的现象称为细晶强化。
2. 机理
晶界对位错滑移的阻滞效应。位错无法直接穿越晶界，需在晶界处塞积大量位错引起应力集中，才能激发相邻晶粒的滑移。晶粒越细，晶界面积越大，强度越高。
3. 规律
根据霍尔-佩奇公式，晶粒平均直径d越小，屈服强度σs越高。
4. 方法
- 结晶过程中通过增加过冷度、变质处理、振动及搅拌增加形核率。
- 冷变形金属通过控制变形度和退火温度细化晶粒。
- 通过正火、退火等热处理方法细化晶粒。
- 在钢中加入合金元素，形成新相抑制晶粒长大。
四、第二相强化
1. 定义
金属基体中存在其他相，通过这些相的存在提高金属强度的现象称为第二相强化。包括：
- 沉淀强化：通过相变热处理获得第二相。
- 弥散强化：通过粉末烧结或内氧化获得第二相。
2. 机理
位错运动时遇到第二相，需绕过或切过第二相，阻碍位错运动，从而提高材料强度。
3. 例子
钢中渗碳体的存在提高钢的强度。