通過(guò)合金化、塑性變形和熱處理等手段提高金屬材料的強(qiáng)度，稱(chēng)為金屬的強(qiáng)化。所謂強(qiáng)度是指材料對(duì)塑性變形和斷裂的抗力，用給定條件下材料所能承受的應(yīng)力來(lái)表示。隨試驗(yàn)條件不同，強(qiáng)度有不同的表示方法，如室溫準(zhǔn)靜態(tài)拉伸試驗(yàn)所測(cè)定的屈服強(qiáng)度、流變強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、斷裂強(qiáng)度等；壓縮試驗(yàn)中的抗壓強(qiáng)度；彎曲試驗(yàn)中的抗彎強(qiáng)度；疲勞試驗(yàn)中的疲勞強(qiáng)度；高溫條件靜態(tài)拉伸所測(cè)的持久強(qiáng)度。每一種強(qiáng)度都有其特殊的物理本質(zhì)，所以金屬的強(qiáng)化不是籠統(tǒng)的概念，而是具體反映到某個(gè)強(qiáng)度指標(biāo)上。一種手段對(duì)提高某一強(qiáng)度指標(biāo)可能是有效的，而對(duì)另一強(qiáng)度指標(biāo)未必有效。影響強(qiáng)度的因素很多。最重要的是材料本身的成分、組織結(jié)構(gòu)和表面狀態(tài)；其次是受力狀態(tài)，如加力快慢、加載方式，是簡(jiǎn)單拉伸還是反復(fù)受力，都會(huì)表現(xiàn)出不同的強(qiáng)度；此外，試樣幾何形狀和尺寸及試驗(yàn)介質(zhì)也都有很大的影響，有時(shí)甚至是決定性的，如超高強(qiáng)度鋼在氫氣氛中的拉伸強(qiáng)度可能成倍地下降。
在本文中，強(qiáng)化一般是指金屬材料的室溫流變強(qiáng)度，即光滑試樣在大氣中、按給定的變形速率、室溫下拉伸時(shí)所能承受應(yīng)力的提高。應(yīng)強(qiáng)調(diào)指出：提高強(qiáng)度并不是改善金屬材料性能惟一的目標(biāo)，即使對(duì)金屬結(jié)構(gòu)材料來(lái)說(shuō)，除了不斷提高強(qiáng)度以外，也還必須注意材料的綜合性能，即根據(jù)使用條件，要有足夠的塑性和韌性以及對(duì)環(huán)境與介質(zhì)的適應(yīng)性。
1.強(qiáng)化的理論基礎(chǔ)：
從根本上講，金屬?gòu)?qiáng)度來(lái)源于原子間結(jié)合力。如果一個(gè)理想晶體，在切應(yīng)力作用下沿一定晶面和晶向發(fā)生滑移形變，根據(jù)計(jì)算，此時(shí)金屬的理論切變強(qiáng)度一般是其切變模量的1/10～1/30。而金屬的實(shí)際強(qiáng)度只是這個(gè)理論強(qiáng)度的幾十分之一，甚至幾千分之一。例如，純鐵單晶的室溫切變強(qiáng)度約為5kgf/mm2，而按鐵的切變模量(5900kgf/mm2)來(lái)估算，其理論切變強(qiáng)度應(yīng)達(dá)650kgf/mm2。造成這樣大差異的原因曾是人們長(zhǎng)期關(guān)注的課題。直到1934年，奧羅萬(wàn)(E.Orowan)、波拉尼(M.Polanyi)和泰勒(G.I.Taylor)分別提出晶體位錯(cuò)的概念；位錯(cuò)理論的發(fā)展揭示了晶體實(shí)際切變強(qiáng)度（和屈服強(qiáng)度）低于理論切變強(qiáng)度的本質(zhì)。在有位錯(cuò)存在的情況下，切變滑移是通過(guò)位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所涉及的是位錯(cuò)線(xiàn)附近的幾列原子。而對(duì)于無(wú)位錯(cuò)的近完整晶體，切變時(shí)滑移面上的所有原子將同時(shí)滑移，這時(shí)需克服的滑移面上下原子之間的鍵合力無(wú)疑要大得多。金屬的理論強(qiáng)度與實(shí)際強(qiáng)度之間的巨大差別，為金屬的強(qiáng)化提供了可能性和必要性。可以認(rèn)為實(shí)測(cè)的純金屬單晶體在退火狀態(tài)下的臨界分切應(yīng)力表示了金屬的基礎(chǔ)強(qiáng)度，是材料強(qiáng)度的下限值；而估算的金屬的理論強(qiáng)度是經(jīng)過(guò)強(qiáng)化之后所能期望達(dá)到的強(qiáng)度的上限。
金屬材料的強(qiáng)化途徑不外兩個(gè)，一是提高合金的原子間結(jié)合力，提高其理論強(qiáng)度，并制得無(wú)缺陷的完整晶體，如晶須。已知鐵的晶須的強(qiáng)度接近理論值，可以認(rèn)為這是因?yàn)榫ы氈袥](méi)有位錯(cuò)，或者只包含少量在形變過(guò)程中不能增殖的位錯(cuò)。可惜當(dāng)晶須的直徑較大時(shí)(如大于5μm)，強(qiáng)度會(huì)急劇下降。有人解釋為大直徑晶須在生長(zhǎng)過(guò)程中引入了可動(dòng)位錯(cuò)，一旦有可動(dòng)位錯(cuò)存在，強(qiáng)度就急劇下降了。從自前來(lái)看，只有少數(shù)幾種晶須作為結(jié)構(gòu)材料得到了應(yīng)用。另一強(qiáng)化途徑是向晶體內(nèi)引入大量晶體缺陷，如位錯(cuò)、點(diǎn)缺陷、異類(lèi)原子、晶界、高度彌散的質(zhì)點(diǎn)或不均勻性（如偏聚）等，這些缺陷阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，也會(huì)明顯地提高金屬?gòu)?qiáng)度。事實(shí)證明，這是提高金屬?gòu)?qiáng)度最有效的途徑。
對(duì)工程材料來(lái)說(shuō)，一般是通過(guò)綜合的強(qiáng)化效應(yīng)以達(dá)到較好的綜合性能。具體方法有固溶強(qiáng)化、形變強(qiáng)化、沉淀強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化、細(xì)化晶粒強(qiáng)化、擇優(yōu)取向強(qiáng)化、復(fù)相強(qiáng)化、纖維強(qiáng)化和相變強(qiáng)化等，這些方法往往是共存的。材料經(jīng)過(guò)輻照后，也會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)化效應(yīng)，但一般不把它作為強(qiáng)化手段。
鏈接：金屬?gòu)?qiáng)化的機(jī)理與形式（二）
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