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第五章首饰贵金属材料的强化技术

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金属材料的强化方法

金属材料的强化方法

金属材料的强化方法
金属材料的强化方法主要有以下几种：
1. 固溶强化：通过合金元素的固溶作用，改变金属原子的排列方式和力学性能，提高金属的强度和硬度。

常用的合金元素有锰、镍、铬等。

2. 相变强化：通过改变金属的晶体结构，使得金属具有不同的力学性能。

常见的相变强化方法包括质变（如奥氏体-马氏体相变）、回火（如淬火、时效回火等）等。

3. 冷变形强化：通过金属的塑性变形来提高其强度和硬度。

冷变形包括冷轧、冷拔、冷挤压等方法，可以使金属材料的晶粒细化、位错增加，从而提高金属的强度。

4. 细化晶粒强化：通过控制金属的凝固过程或者通过退火过程来使金属晶粒尺寸变小，从而提高金属的强度和硬度。

常见的方法有快速凝固、低温退火等。

5. 晶界强化：通过控制金属晶界的结构和性质，提高金属的强度和硬度。

方法包括控制晶界角度、晶界清晰化等。

6. 精细化析出物强化：通过控制金属合金中的析出物的形成和分布，使其成为有效的强化相，提高金属的强度和硬度。

这些强化方法可以单独应用，也可以组合应用，以达到最佳的强化效果。

同时，不同的金属材料和合金体系适用的强化方法也略有不同，需要根据具体情况进行选择和调整。

金属材料强化的途径

金属材料强化的途径

金属材料强化的途径金属材料进行合金化、塑性变形和热处理等的目的是提高金属材料的强度。

强度的种类有很多，比如屈服强度、抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、疲劳强度、持久强度等。

每一种强度都有其特殊的物理属性，因此，金属的强化不是笼统的概念，而是具体地反映在某个强度指标上。

一种方法对提高某一强度指标可能是有效的，而用于提高另一种强度指标未必有效。

影响强度的因素有很多，主要有材料的成分、组织结构和表面状态等，因此，金属的强化机制和方法与这些因素有着必然的联系，在生产中应根据实际情况采取具体的强化方法。

1 固溶强化合金元素固溶到基体金属中形成固溶体，进而使金属强度和硬度提高的现象称为固溶强化。

固溶强化的原理为：向基体中溶入溶质合金化元素，溶质原子的溶入会导致固溶体的晶格发生畸变，进而增大位错运动的阻力，塑性变形的抗力随之增大，最终提高合金的强度和硬度。

2 细晶强化细晶强化主要是指通过人工干预，比如人工形核和电磁振动等方法细化晶粒，从而提高材料的强度、塑性和韧性。

细晶强化的原理为：多晶体金属晶界处晶格畸变严重，当位错运动到晶界附近时，易受到晶界的阻碍，使塑性变形抗力增大。

晶粒越细化，晶界数量越多，变形抗力越大，金属的强度越高。

3 沉淀强化和弥散强化沉淀强化是指金属材料中的过饱和固溶体因温度的下降或长时间处于保温过程而分解，析出一些细小的沉淀物分散于基体之中，进而阻碍位错运动而产生强化作用的现象；弥散强化是指在金属材料中人为地加入或产生一些坚硬的细质点并弥散于基体中，进而阻碍位错运动而产生强化作用的现象。

从利用基体相之外第二相弥散质点引起强化这一机理看，沉淀强化与弥散强化并没有较大的区别，因此，其可统称为第二相强化。

在时效前期，沉淀相与基体之间往往保持共格或半格关系，在每个细小沉淀物附近存在一个范围较大的应力场，与位错发生交互作用，进而产生十分明星的强化作用。

而在基体中散布的第二相质点会对位错产生阻碍作用，进而增大变形抗力，使材料的强度得以提高。

金属材料强化方法

金属材料强化方法

金属材料强化方法金属材料的强化是指通过制造工艺、合金化、热处理等手段，使金属材料的力学性能显著提高的方法。

金属材料的强化可以分为几种方式，包括晶粒细化、位错增多、相变强化、析出相强化等。

下面将详细介绍这几种金属材料强化方法。

首先，晶粒细化是金属材料强化中最常用的方法之一。

通过减小材料的晶粒尺寸，可以显著提高材料的强度和硬度。

晶粒细化可以通过加热和快速冷却等热处理工艺实现，例如快速冷却可以使晶粒尺寸减小，从而提高材料的力学性能。

其次，位错增多也是一种重要的金属材料强化方法。

位错是金属材料中的一种缺陷，位错的增多会增加材料的强度和硬度。

而通过冷变形等加工工艺，可以在材料中引入更多的位错，从而实现强化。

此外，相变强化也可以在金属材料中实现强化。

相变是指材料中的晶体结构由一种类型转变为另一种类型的过程。

不同晶体结构具有不同的力学性能，通过控制相变可以实现材料的强化。

例如，淬火是一种常用的相变强化方法，它可以通过快速冷却使材料的晶体结构发生变化，从而提高材料的强度和硬度。

最后，析出相强化也是一种常用的金属材料强化方法。

析出相是指在合金中形成的一种新的晶体结构，其在晶界和位错附近起到了强化的作用。

通过调整材料中的合金元素含量和热处理工艺，可以促使析出相的形成，从而实现材料的强化。

例如，通过添加适量的合金元素，可以在金属材料中形成均匀分布的析出相，从而提高材料的强度和硬度。

总结起来，金属材料的强化可以通过晶粒细化、位错增多、相变强化和析出相强化等方法实现。

这些方法在工程实践中得到了广泛的应用，可以显著提高金属材料的力学性能，满足不同工程需求。

此外，不同的强化方法可以组合应用，以进一步提高金属材料的性能。

强化金属材料的基本方法

强化金属材料的基本方法

强化金属材料的基本方法1.纯化和合金化将金属材料通过冶炼和精炼的过程，去除杂质和非金属元素，提高其纯度和均匀性。

同时，将不同的金属元素按照一定比例加入到金属基体中，形成金属合金。

纯化和合金化可以有效提高金属材料的强度和耐腐蚀性能。

2.固溶处理通过加热金属材料到一定温度，使合金体内的固溶体形成固溶溶解，均匀地溶解在金属基体中，随后通过急冷或缓冷固化，形成均匀的固溶体结构。

固溶处理可以消除金属合金中的析出物或二次相，提高金属材料的强度和塑性。

3.热处理热处理包括退火、正火、淬火、回火等工艺。

退火过程通过加热金属材料至一定温度再缓慢冷却，消除材料中的应力和改善结构，以提高材料的塑性和延展性。

正火通过加热材料至一定温度再加快冷却，生成时效硬化的结构，提高材料的硬度和强度。

淬火通过迅速冷却材料，使其迅速从高温状态固化，形成硬而脆的马氏体组织，提高材料的硬度、强度和耐磨性。

回火通过加热淬火材料，然后缓慢冷却，使组织回复到韧性好且有一定硬度的状态，提高材料的韧性和强度。

4.冷变形处理通过压力或拉伸等变形方式，使金属材料发生塑性变形，使晶体结构发生变化，提高材料的强度和硬度。

常见的冷变形处理包括轧制、拉伸、挤压等工艺。

冷变形处理还可以通过提高位错密度和扩散速率，改善材料的界面结合能力和抗变形能力。

5.细化晶粒通过提高金属材料的脱溶度和凝固速率，采取快速冷却或切削工艺，可使晶粒尺寸减小，从而提高材料的强度和硬度。

细化晶粒还能改善材料的塑性和韧性，提高其耐疲劳性能。

6.纳米晶材料通过特殊的制备方法，如等离子体旋转沉积、球磨制备等，可以得到晶粒尺寸在纳米级别的金属材料。

纳米晶材料具有优异的强度和塑性，同时表现出与普通金属材料不同的性能，如优异的弹性模量、疲劳强度和热稳定性。

总之，强化金属材料的基本方法包括纯化和合金化、固溶处理、热处理、冷变形处理、细化晶粒和制备纳米晶材料等。

不同的方法可以单独使用，也可以组合应用，以提高金属材料的力学性能和耐久性。

第5章 首饰贵金属材料的加工及性能

第5章 首饰贵金属材料的加工及性能

2铸件的凝固与收缩 （1）凝固 铸件的凝固指合金从液态至固态的转变 逐层凝固 糊状凝固 中间凝固 铸件的凝固方式主要决定于合金的结晶温 度和铸件的温度梯度
（2）铸造合金的收缩 铸造合金从浇铸、凝固直至冷却到室温的过程， 其体积或尺寸缩减的现象，称为收缩。 液态收缩 凝固收缩 固态收缩 合金的总收缩为上述三个阶段收缩的总和。 常用单位体积收缩量（即体积收缩率）来表示， 合金的对于铸件尺寸上的收缩常用单位长度的收缩 量（即线收缩率）来表示。 对于铂、金、银等贵金属的收缩量在6%-10%左 右
（3）铸件的缩孔、缩松 金属在凝固过程中，由于体积收缩，而又未能 及时得到溶液的补足，在最后凝固的部位形成一些 孔洞，按孔洞的大小和分布，可将其分为缩孔和缩 松两类 缩孔：集中在铸件最后凝固的部位，常呈倒圆锥形， 容积较大的孔洞称为缩孔。 缩松：尺寸细小且呈分散分布于铸件某些区域内的细 小缩孔称为缩松或疏松 铸件越厚，凝固收缩越大，浇铸温度越高，缩 孔越大 逐层凝固时，缩孔倾向大，缩松倾向小 糊状凝固时，缩孔倾向小，缩松倾向大
5 离心铸造工艺 将液态合金浇注入高速旋转的铸型中， 使金属合金在离心力的作用下充填铸型并结 晶，这种铸造方式叫离心铸造。 立式离心铸造 卧式离心铸造
第2节 贵金属材料的锤锻工艺及性能
塑性好坏：伸长率δ及断面收缩率ψ的大小反应了材料 的塑性好坏 变形抗力：抗拉强度σb屈服强度σs反映了变形抗力 屈强比（ σb /σs ）：表征材料变形能力的另一指标， 它决定材料一次退火所允许的变形程度范围。 弹性模量：标志材料的刚度，即材料对弹性变形的阻 力 比值σs/E：反映材料会跳的大小，当这个比值增大时， 材料的弹性回跳大，即材料不易变形
第5节 贵金属合金材料的切削加工工 艺性能
使用车床、铣床或其他刀具，刃具对贵金属材 料或合金进行的铲、切、削等称为切削加工。贵金 属材料切削加工的难易程度，称为材料的切削加工 性能。 材料的强度、硬度和韧性高，切削性能差 冷作硬化性强以及塑性变形过高的材料的材料切削 性能差 纯金属及单相固溶体合金的切削加工性能不如多相 合金好

金属材料的强化方法

金属材料的强化方法
(3)固溶强化．通过合金化（加入合金元素）组成固溶体，使金属材料得到强化称为固溶强化。
(4)相变强化。含金化的金属材料，通过热处理等手段发生固态相变，获得需要的组织结构．使金属材料得到强化，称为相变强化。相变强化可以分为两类：
1)沉淀强化（或称弥散强化）。在金属材料中能形成稳定化合物的合金元素，在一定条件下，使之生成的第二相化合物从固溶体中沉淀析出，弥散地分布在组织中，从而有效地提高材料的强度，通常析出的合金化合物是碳化物相。在低合金钢（低合金结构钢和低合金热强钢）中，沉淀相主要是各种碳化物，大致可分为三类。一是立方晶系，如TiC、V4C3．NbC等，二是六方晶系，如M02、W2C、wc等，三是正菱形，如Fe3C。对低合金热强钢高温强化最有效的是体心立方晶系的碳化物。
(6)综合强化。在实际生产上，强化金属材料大都是同时采用几种强化方法的综合强化，以充分发挥强化能力。例如：
1)固溶强化十形变强化，常用于固溶体系合金的强化。
2)结晶强化+沉淀强化，用于铸件强化。
3)马氏体强化+表面形变强化。对ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ些承受疲劳裁荷的构件，常存调质处理后再进行喷丸或滚压处理。
4)固溶强化+沉淀强化。对于高温承压元件常采用这种方法，以提高材料的高温性能。有时还采用硼的强化晶界作用．进一步提高材料的高温强度。
金属材料的强化方法
金属材料的强化途径，主要有以下几个方面；
(1)结晶强化。结晶强化就是通过控制结晶条件，在凝固结晶以后获得良好的宏观组织和显微组织，从而提高金属材料的性能。它包括：
1)细化晶粒。细化晶粒可以使金属组织中包含较多的晶界，由于晶界具有阻碍滑移变形作用，因而可使金属料得到强化。同时也改善了韧性，这是其它强化机制不可能做到的。

金属的表面强化工艺


• 其标识为： 电镀层GB/T 9799-Fe/SR(200)3/Zn25/ER(190)8/D/T2
镀铜特点
铜镀层
BRIGHT
光亮 好的
EASILY BUFFED
GOOD ELONGATION GOOD MICROTHROW
容易抛光
好的延展性 好的微观均镀性
GOOD LEVELING 填平 DUCTILE

表面覆层强化是通过物理或化学的方法在金属表面
涂覆一层或多层其他金属或非金属的表面强化工艺。

目的：提高钢件的耐磨性、耐蚀性、耐热性或进行
表面装饰。
1、金属喷涂技术

将金属粉末加热至熔化或半熔化状态，用高压气流使其雾
化并喷射于工件表面形成涂层的工艺称为热喷涂。

利用热喷涂技术可改善材料 的耐磨性、耐蚀性、耐热性
塑性变形而实现强化的一种技术。

应用：形状较复杂的零件 在磨削、电镀等工序后进行
2、液压处理

利用自由旋转的淬火钢滚子对钢件的已加工表面进行滚压，
使之产生塑性变形，压平钢件表面的粗糙凸峰，形成有利的
残余压应力，从而提高工件的耐磨性和抗疲劳能力。

应用：圆柱面、锥面、平面等形状比较简单的零件
三、表面覆层
硬度低，不耐磨
锌离子对人体有
害 钝化处理可提高
镀层保护性能
40
电镀锌应用
镀锌桥架
富士康热浸镀锌机箱
广泛用于钢铁零部件和结构件的防护镀层。近年来，使 用热浸镀锌表面对防腐能力非常强，但其价格相对很高。
41
锌镀层钝化铬酸盐转化膜的类型,外观和表面密度
类型 代号 A 名称 光亮膜 典型外观 透明,透明至浅蓝色

贵金属相关标准

第五章贵金属相关标准一、GB 11887-2002 首饰贵金属纯度的规定及命名方法二、GB/T 11888-2001 首饰指环尺寸定义、测量和命名三、GB/T 11886 首饰含银量化学分析方法四、QB/T 1656 铂首饰化学分析方法钯、铑、铂量的测定五、QB/T 1690-2004 贵金属饰品质量测量允差的规定六、QB 1131 首饰金覆盖层厚度的规定七、QB 1132 首饰银覆盖层厚度的规定八、批量贵金属首饰检验流程九、首饰佩戴中关于有害成分的规定十、GB/T18043-2000 贵金属首饰含量的无损检测方法X射线荧光光谱法十一、GB/T 9288 金合金首饰金含量的测定灰吹法（火试金法）一、GB 11887-2002 首饰贵金属纯度的规定及命名方法1、适用范围本标准规定了首饰中贵金属的纯度范围(不包括焊药成分,但成品含量不得低于规定的纯度范围)、印记、测定方法和贵金属首饰的命名方法.本标准适用于首饰行业和国内生产及销售的首饰。

2、规范性引用文件GB/T 9288 金合金首饰金含量的测定灰吹法（火试金法）GB/T 11886 首饰含银量化学分析方法GB/T 16552 珠宝玉石名称GB/T 16553 珠宝玉石鉴定GB/T 16554 钻石分级QB/T 1656 铂首饰化学分析方法钯、铑、铂量的测定QB/T 1689 贵金属饰品术语3、术语和定义纯度fineness贵金属元素的最低含量，以贵金属的含量千分数计量。

影响贵金属纯度的因素：A、贵金属配方和补口使用B、合理使用焊料C、无掺杂现象（如黄金饰品、铂饰品掺铱；银饰品掺镉等现象）4、纯度范围纯度以最低值表示,不得有负公差。

4．2 足金首饰因使用需要其配件含金量不得低于750‰。

4．3 贵金属及其合金首饰中所含元素不得对人体健康有害。

含镍首饰(包括非贵金属首饰)应符合以下规定。

4.3.1用于耳朵或人体的任何其他部位穿孔，在穿孔伤口愈合过程中摘除或保留的制品，其镍在总体质量中的含量必须小于0.5‰；4.3.2 与人体皮肤长期接触的制品如：─耳环；─项链，手镯和手链，脚链，戒指；─手表表壳，表链，表扣；─按扣，搭扣，铆钉，拉链和金属标牌(如果不是钉在衣服上)。

珠宝首饰制作与鉴定技术规范

珠宝首饰制作与鉴定技术规范第1章珠宝首饰制作基本工艺 (3)1.1 金属加工工艺 (3)1.1.1 铸造工艺 (3)1.1.2 锻造工艺 (4)1.1.3 焊接工艺 (4)1.1.4 成型工艺 (4)1.2 雕刻与镶嵌工艺 (4)1.2.1 雕刻工艺 (4)1.2.2 镶嵌工艺 (4)1.3 抛光与打磨工艺 (4)1.3.1 抛光工艺 (4)1.3.2 打磨工艺 (4)第2章珠宝首饰设计原理 (5)2.1 设计元素与风格 (5)2.2 设计软件应用 (5)2.3 珠宝首饰搭配原则 (6)第3章宝石学基础知识 (6)3.1 宝石的分类与特性 (6)3.1.1 晶质宝石 (6)3.1.2 非晶质宝石 (6)3.1.3 有机宝石 (6)3.1.4 合成宝石 (7)3.1.5 原生宝石 (7)3.1.6 现象宝石 (7)3.2 宝石的形成与分布 (7)3.2.1 宝石的形成 (7)3.2.2 宝石的分布 (7)3.3 宝石的物理与光学性质 (8)3.3.1 物理性质 (8)3.3.2 光学性质 (8)第4章宝石鉴定基本方法 (8)4.1 宝石的观察与鉴别 (8)4.1.1 目视观察 (8)4.1.2 宝石颜色鉴别 (8)4.1.3 宝石透明度鉴别 (8)4.1.4 宝石光泽鉴别 (9)4.2 宝石仪器检测 (9)4.2.1 折射仪 (9)4.2.2 分光镜 (9)4.2.3 紫外线灯 (9)4.2.4 厚度仪 (9)4.3.1 内含物的观察 (9)4.3.2 内含物的种类及意义 (9)4.3.3 内含物与宝石质量评价 (9)4.3.4 内含物的人工处理与鉴别 (9)第5章宝石切割与打磨技术 (10)5.1 宝石切割基本原理 (10)5.1.1 光学原理 (10)5.1.2 几何原理 (10)5.1.3 物理原理 (10)5.2 切割图案与设计 (10)5.2.1 切割图案 (10)5.2.2 切割设计 (10)5.3 宝石打磨工艺 (11)5.3.1 打磨工具 (11)5.3.2 打磨工艺 (11)5.3.3 打磨注意事项 (11)第6章贵金属首饰制作技术 (11)6.1 贵金属材料的选用 (11)6.1.1 贵金属种类 (11)6.1.2 贵金属纯度 (11)6.1.3 贵金属功能 (12)6.2 贵金属首饰铸造工艺 (12)6.2.1 铸造方法 (12)6.2.2 铸造过程 (12)6.2.3 铸造质量要求 (12)6.3 贵金属表面处理技术 (12)6.3.1 抛光 (12)6.3.2 镀层处理 (12)6.3.3 印记和标识 (12)6.3.4 表面装饰 (12)6.3.5 清洗与保养 (12)第7章珍珠与有机宝石首饰制作 (13)7.1 珍珠的分类与鉴别 (13)7.1.1 珍珠的分类 (13)7.1.2 珍珠的鉴别 (13)7.2 珍珠首饰制作工艺 (13)7.2.1 珍珠的选择与处理 (13)7.2.2 首饰设计 (13)7.2.3 首饰制作 (13)7.3 其他有机宝石的应用 (13)7.3.1 琥珀 (13)7.3.2 珊瑚 (13)7.3.3 贵珊瑚 (14)7.3.5 其他有机宝石 (14)第8章珠宝首饰镶嵌技术 (14)8.1 镶嵌材料与工具选择 (14)8.1.1 镶嵌材料 (14)8.1.2 镶嵌工具 (14)8.2 镶嵌工艺方法 (14)8.2.1 镶嵌基本工艺 (14)8.2.2 特殊镶嵌工艺 (15)8.3 镶嵌质量检验 (15)8.3.1 镶嵌牢固度检验 (15)8.3.2 镶嵌美观度检验 (15)8.3.3 镶嵌尺寸检验 (15)8.3.4 镶嵌质量稳定性检验 (15)8.3.5 镶嵌工艺合格性检验 (15)第9章珠宝首饰保养与修复 (15)9.1 珠宝首饰的日常保养 (15)9.1.1 清洁 (15)9.1.2 保养注意事项 (16)9.2 珠宝首饰的修复技术 (16)9.2.1 修复方法 (16)9.2.2 修复注意事项 (16)9.3 珠宝首饰修复实例分析 (16)第10章珠宝首饰市场与鉴定行业规范 (17)10.1 珠宝首饰市场概述 (17)10.1.1 市场现状 (17)10.1.2 市场发展趋势 (17)10.1.3 市场需求 (17)10.2 珠宝首饰鉴定机构与标准 (17)10.2.1 鉴定机构 (17)10.2.2 鉴定标准 (18)10.3 珠宝首饰法律法规与诚信经营 (18)10.3.1 法律法规 (18)10.3.2 诚信经营 (18)第1章珠宝首饰制作基本工艺1.1 金属加工工艺金属加工工艺是珠宝首饰制作的基础，主要包括金属的铸造、锻造、焊接和成型等环节。

金属材料的强化方法 细晶强化 沉淀强化 固溶强化 第二相强化 形变强化

有色金属的强度一般较低。

例如, 常用的有色金属铝、铜、钛在退火状态的强度极限分别只有80～100MPa 、220MPa 和450～600MPa 。

因此, 设法提高有色金属的强度一直是有色冶金工作者的一个重要课题。

目前, 工业上主要采用以下几种强化有色金属的方法。

1 固溶强化纯金属由于强度低, 很少用作结构材料, 在工业上合金的应用远比纯金属广泛。

合金组元溶入基体金属的晶格形成的均匀相称为固溶体。

形成固溶体后基体金属的晶格将发生程度不等的畸变, 但晶体结构的基本类型不变。

固溶体按合金组元原子的位置可分为替代固溶体和间隙固溶体; 按溶解度可分为有限固溶体和无限固溶体; 按合金组元和基体金属的原子分布方式可分为有序固溶体和无序固溶体。

绝大多数固溶体都属于替代固溶体、有限固溶体和无序固溶体。

替代固溶体的溶解度取决于合金组元和基体金属的晶体结构差异、原子大小差异、电化学性差异和电子浓度因素。

间隙固溶体的溶解度则取决于基体金属的晶体结构类型、晶体间隙的大小和形状以及合金组元的原子尺寸。

纯金属一旦加入合金组元变为固溶体,其强度、硬度将升高而塑性将降低, 这个现象称为固溶强化。

固溶强化的机制是: 金属材料的变形主要是依靠位错滑移完成的, 故凡是可以增大位错滑移阻力的因素都将使变形抗力增大, 从而使材料强化。

合金组元溶入基体金属的晶格形成固溶体后, 不仅使晶格发生畸变, 同时使位错密度增加。

畸变产生的应力场与位错周围的弹性应力场交互作用, 使合金组元的原子聚集在位错线周围形成“气团”。

位错滑移时必须克服气团的钉扎作用, 带着气团一起滑移或从气团里挣脱出来, 使位错滑移所需的切应力增大。

此外, 合金组元的溶入还将改变基体金属的弹性模量、扩散系数、内聚力和晶体缺陷, 使位错线弯曲, 从而使位错滑移的阻力增大。

在合金组元的原子和位错之间还会产生电交互作用和化学交互作用, 也是固溶强化的原因之一。

固溶强化遵循下列规律: 第一, 对同一合金系, 固溶体浓度越大, 则强化效果越好。

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被加入的物质称为变质剂。 变质剂包括难熔质点（如TiN）、表面活性物质 （如Ni）、改变晶体形状的物质等。
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如何产生细晶强化
2.热处理 热处理的正火、退火、淬火都可以将晶粒细化，但 是这时的温度需要选择好，不然将适得其反。 在熔炼浇注中，避免金属熔液过热、搅动、降低浇 注温度、增大冷速等措施，也可以获得细晶粒铸件。
33
细 化 晶 粒 方 法
1. 对铸态使用的合金：合理控制冶铸工 艺，如增大过冷度、加入变质剂、进行 搅拌和振动等。 2. 对热轧或冷变形后退火态使用的合金： 控制变形度、再结晶退火温度和时间。
3. 对热处理强化态使用的合金：控制加 热和冷却工艺参数, 利用相变重结晶来细 化晶粒。
第5节 贵金属材料其他强化工艺 技术
电流 实例 本质 联系
金属失去电子被氧化 两者经常同时发生
40
贵金属电化学腐蚀原因及对策
1.成分、组织、结构不均匀引起的电化学腐蚀 根源：成分、结构不均匀导致合金区域电位差异。 合金元素之间的电位差 成分偏析引起的电位差
对策：避免电位差较大的两种金属直接接触。
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贵金属电化学腐蚀原因及对策
2.应力或应力不均匀引起的电化学腐蚀
第5章 首饰贵金属材料的强化技术
提高首饰贵金属材料的强度、热度、抗氧 化性、耐腐蚀性是首饰工业发展的需求， 也是珠宝首饰材料工作者的努力方向。
贵金属首饰材料强化的方向
强度 韧性 抗氧化性 耐腐性性
2
第1节 贵金属材料冷变形强化技术
什么是冷变形？
冷变形指在材料的再结晶温度以下进行的变形。
再结晶温度大约为0.7 T熔点。
溶质原子类型
4.2 固溶强化
• 只有那些在基体金属中固溶度大的元素才 能大量加入。往往采用多元少量的复杂合 金化原则（即多种合金元素同时加入，但 每种元素的加入量不多），使固溶体的成 分复杂化，这样可以使固溶体的强化效果 更佳，并能使固溶强化效果保持到较高的 温度和保留较大的伸长率。
固溶强化的注意事项
第6节 提高贵金属材料及其合 金耐腐蚀性的途径
贵金属首饰材料会发生腐蚀吗？
对于纯贵金属材料一般不容易腐蚀。
对于贵金属合金材料或纯银就要考虑材料的防 腐蚀问题。
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化学腐蚀与电化学腐蚀
化学腐蚀
条件
电化学腐蚀
金属与非金属直接 两种金属在电解质 发生化学反应 溶液中发生原电池 反应 无电流 Zn＋2HCl＝ZnCl2 ＋H2↑ 有微弱电流 Ag、Pt电化学腐 蚀
• 材料的材料的强化有两种在原理上根本不 同的途径：
• 一种是尽量满足增加晶格缺陷，以阻止位 错运动，抑制位错运动，抑制位错源的活 动。
• 另一种途径是尽可能的减少晶体中的位错 及其他缺陷，使晶体接近于理想的完整状 态，此时，材料变形不能依靠位错运动， 滑移面上所有原子必须同时移动，这种滑 移需要很大的切应力，因而材料具有很高 的强度，晶须是一种接近完整的晶体，所 以强度极高，
不同的材料具有不同的再结晶温度。
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首饰贵金属的冷变形包括：
• 冷拔 • 冷挤压 • 冷煅 • 冷摧打
• 材料经冷变形的强化程度决定于冷变形率、 变温温度及材料本身的性质。同一材料在 相同的温度下冷变形是，变形度越大则强 度越高，但塑性和延展性将随变形程度的 增加而降低。
冷变形强化的原理
其原理在于冷变形导致贵金属材料内部位错 增大（晶粒结构发生形变），进一步形变则会更 加困难，变形阻力增大。 因此使强度、硬度上升，塑性、韧性下降。
第4节 贵金属材料细化组织强化技术
什么是细晶强化？
通过一定的工艺， 使材料的晶粒变得 细小且尺寸越均匀， 强度、硬度上升， 即称为细晶强化。
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细晶强化
s o Kd

1 2
• 金属或其合金材料都是多晶材料，由于金 属材料的熔炼工艺或加工工艺的差异，材 料的晶粒大小、形态等（称为组织）差异 很大。
固溶强化的特点
强度、硬度提高的同时，塑性降低较少。 部分固溶体合金强化后，塑性有所升高。
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2 固 溶 强 化 的 影 响越高，强化 作用也越大
溶质溶剂原 子尺寸差
溶质溶剂原子尺寸相差越 大，强化效果越显著
1 溶质原子造成球对称的点阵畸 变，其强化约为G/10 2溶质原子造成非球对称的点阵 畸变，其强化约为G的几倍。
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重点知识回顾
1.如何避免电化学腐蚀？
a.首饰设计时，尽量避免两种电极电位差 别大的金属直接接触
b.表面喷砂 c.去应力退火 d.保护层破损，要及时进行修复
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贵金属电化学腐蚀原因及对策
3.保护层破损引起的电化学腐蚀
首饰贵金属经常利用耐蚀性较好的镀层和钝化膜作为保护层。
1.镀层电极电位一般比被保护金属高 2.阴极的面积大，阳极面积小，使腐蚀速度加快
对策：修复保护层
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首饰为何在焊接部位容易发生腐蚀？
应力腐蚀(热应力) 焊药与金属基体成分相差较大
1.选择溶质元素时，要 选择固溶度大，且单位固 溶度效果好的元素。如铜、 银是金的主要合金元素， 钯、钴是铂的主要合金元 素。
2.尽量采取多元少量的 原则，以取得更好的强化 效果。
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第3节 贵金属合金沉淀强化技术
什么是沉淀强化？
过饱和固溶体：指有限固溶体溶质的数量超过其 溶解度，过饱和固溶体是一种不稳定的状态，经过一 定时间，溶质就会析出。 沉淀强化指金属的过饱和固溶体，在经过一段时 间，会脱溶出微粒，此种微粒弥散分布于基体中而导 致强度、硬度升高。沉淀强化又称为析出强化。
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溶质原子造成点阵畸变，其应力场与位错应 力场发生弹性交互作用并阻碍位错运动,使变 形抗力提高。 溶质原子吸附在位错附近形成柯氏气团，使 位错被钉扎住，从而使变形抗力提高。
Cu-Ni合金成分与性能关系
• 不同的基体元素有其特定的固溶强化元素， 在进行合金固溶强化处理时，应考虑合理 的选择固溶元素，以达到最佳的强化效果。 由于固溶强化可以使贵金属合金获得良好 的综合力学性能，因此在珠宝首饰行业中 得到广泛的应用。
• 金属材料的力学性能与其组织密切相关。 一般情况下，材料的组织越粗大，分布越 不均匀，力学性能越差，组织月息，尺寸 越均匀，其力学性能越好。
细晶强化的原理
晶粒越小，单位 体积内的晶界面 积越大，对晶粒 之间的相对移动 阻力越大，从而 产生强化。
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• 对于纯金属材料来说，仅指晶粒细化，但 对于多相的贵金属合金来说，是指基体相 晶粒的细化及中间相或析出相的细化。细 化组织可以提高金属或合金材料在室温下 的强度、塑性和韧性。
细晶强化的特点
晶粒组织越细，尺寸越均匀，其力学性能越好。
细晶强化不象其他强化方式，它使材料强度、硬 度提高的同时，还使塑性有所提高。
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• 细化组织是金属材料获得高强度、高硬度 的原因： • 由于多晶材料的晶界上原子排列错乱，杂 质富集，并有大量的位错，空洞等缺陷， 而且晶界两侧的晶粒位向不同，所有这些 都将障碍位错从一个晶粒向另一个晶粒的 运动。晶粒越细，单位体积内的晶界面积 越大，对位错运动的阻力越大，因而合金 的强度越高。
位错
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• 工艺首饰合金材料经拉拔 变形后表面出现的开裂现 象。 • 工艺首饰合金材料经强冷 变形后表面出现的裂纹。
冷变形强化的特点
冷变形强化受到合金塑性的限制，变形量大到一 定值时则会导致材料断裂，从而失去强化的作用。
适用于纯贵金属材料、固溶体合金和热处理强化 效果不好的多相合金等。
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• 某些合金冷变形时能形成较好的织构而在 一定方向上强化，称为织构强化（如钛合 金板材的织构强化）。 • 贵金属材料发生冷变形强化是因为冷变形 时贵金属内部位错增大，而且位错互相编 织，并形成胞状结构阻碍位错运动，石不 能移动的位错数量剧增，以致需要更大的 力才能使位错克服障碍而运动，变形量越 大，材料的变形抗力越大，即强度越高。
应力：单位面积上所承受的力。 应力腐蚀：金属材料在拉伸应力和腐蚀介质的共同作用下发生 的腐蚀现象。 金属表面都有一层钝化膜（氧化保护膜），在应力作用下，金 属表面局部区域的钝化膜被撕破，露出活性金属表面，在介质作 用下出现腐蚀，且其发展是逐渐加剧的。 只有拉应力导致应力腐蚀。
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防止应力腐蚀对策
退火消除应力 表面喷砂处理
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• 通过沉淀强化，合金的强度可以提高百分 之十几至几倍。
问：Ag－Au合金是否会发生沉淀强化？
答案：不能，因为Ag－Au是无限固溶体。
• 沉淀强化的效果决定于合金的成分、淬火 后固溶体的过饱和度、强化相的特性、分 布及弥散度以及热处理工艺等因素。 • 强化效果最好的合金位于极限固溶度成分。
• 把金属氧化物或难熔化化合物的超细粉末 与基体金属的粉末混合烧结，也可以得到 弥散强化材料。如烧结铝。
• 铸造合金的组织细化可采用编织处理，及 浇注前在金属熔液中加入微量的被称为变 质剂的元素或化合物，使金属熔液的结晶 过程受到影响，其目的使晶体的结晶成核 速率大大增加，或使晶体的长大速度缓慢， 从而结晶为组织细小的晶体。
如何产生细晶强化
1.变质处理：
在金属由液态向固态转变之前，在液态金属中加入一 些物质，使金属结晶速度增大、晶粒长大速度减慢， 从而获得细小的晶粒。
第2节 贵金属合金固溶强化技术
什么是固溶强化？
合金元素（溶质）固溶到基体金属（溶剂） 中，使贵金属合金材料的强度、硬度提高，称固 溶强化。
贵金属进行固溶强化时，在强度、硬度得 到提高的同时，材料的延伸率还能保持在 良好的水平。
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固溶强化的原理
合金元素固溶到基体金属当中，基体金属产 生晶格畸变，各个晶粒之间发生位移的难度增大， 所以强度、硬度提高。