金屬材料性能優(yōu)良，價(jià)格相對(duì)便宜，已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，金屬材料所固有的各方面的性能潛力也更多地被人們挖掘出來(lái)，發(fā)揮作用。在人類使用合金材料的發(fā)展史上，人們長(zhǎng)期追求的中心目標(biāo)就是如何達(dá)到合金的高強(qiáng)度，隨之發(fā)展的就是各種強(qiáng)化技術(shù)。實(shí)踐證明，當(dāng)合金的強(qiáng)度提高時(shí)往往伴隨其韌性和塑性下降，也就是脆性在加大。如何在提高強(qiáng)度的同時(shí)韌性和塑性不降低即強(qiáng)韌性的配合，就是現(xiàn)在討論的強(qiáng)韌化問(wèn)題。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和社會(huì)需求的多樣化，提高常用材料強(qiáng)韌性指標(biāo)是挖掘材料性能潛力的關(guān)鍵。
我們經(jīng)常用到的性能大多數(shù)是發(fā)球結(jié)構(gòu)敏感的性能，它們與材料的組織結(jié)構(gòu)、晶粒大小、加工工藝等密切相關(guān)。強(qiáng)韌化問(wèn)題的主要著眼點(diǎn)在于解決強(qiáng)化與韌性這對(duì)矛盾，并在一定條件下統(tǒng)一起來(lái)。簡(jiǎn)單地說(shuō)，強(qiáng)度是在給定條件（溫度、壓力、應(yīng)力狀態(tài)、形變速度和周圍介質(zhì)等條件）下材料達(dá)到給定變形量時(shí)所需要的應(yīng)力，或材料發(fā)生破壞的應(yīng)力。強(qiáng)度的來(lái)源泉是原子間鍵合力，取決于元素本質(zhì)的基本性質(zhì)。
人們從長(zhǎng)期的制造和使用過(guò)程中不斷地積累經(jīng)驗(yàn)并進(jìn)行研究和開(kāi)發(fā)，已經(jīng)清楚地知道，金屬的結(jié)構(gòu)、組織、成分以及對(duì)這些因素起決定性作用的工藝這四個(gè)相互關(guān)聯(lián)的因素是決定金屬材料性能的因素。但根本因素是材料的內(nèi)部的組織、結(jié)構(gòu)，有什么樣的組織結(jié)構(gòu)就有什么樣的性能，而工藝往往是針對(duì)固定成份的鋼種達(dá)到想要的力學(xué)性能，即得到需要的組織結(jié)構(gòu)。
這里指的結(jié)構(gòu)是廣義的，是指構(gòu)成材料的原子（分子、離子或者原子團(tuán)）在固體材料內(nèi)部三維空間的排列方式和組態(tài)，例如，體心立方、堆垛層錯(cuò)、位錯(cuò)、晶界等這樣一些概念。結(jié)構(gòu)主要取決于原子間結(jié)合特性和原子的本質(zhì)，所以說(shuō)結(jié)構(gòu)是描述原了級(jí)別的三維特征的信息。
組織這個(gè)概念，在材料科學(xué)領(lǐng)域中有特別重要的意義，因?yàn)闊o(wú)數(shù)事實(shí)證明，成分相同的材料在相同的工作環(huán)境下，由于組織不同而表現(xiàn)出截然不同的性能或壽命。組織可以是肉眼觀察到的，也可以是放大鏡、光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡或掃描力顯微鏡觀察到的金屬截面、斷面上的具有足夠景深、富有立體感的圖像或薄膜試樣上觀察到的一定厚度試樣的立體形態(tài)的平面重疊形貌。組織這一概念可以簡(jiǎn)要地理解為人們研究金屬材料時(shí)所觀察到的形貌或形態(tài)。
與上述兩個(gè)因素相比較，一定成分的材料，可以適當(dāng)?shù)墓に嚫淖冞@些因素，或者這些因素中的一部分以達(dá)到改變金屬材料力學(xué)性能的目的。
前面講到了金屬材料的表面強(qiáng)化方法，表面強(qiáng)化與整體強(qiáng)化一樣，如何保證強(qiáng)韌性化是發(fā)揮強(qiáng)化效果的前提條件，即找出與強(qiáng)化效果相匹配、適合使用條件的最佳工藝。當(dāng)然最優(yōu)化的熱處理工藝不可能是千篇一律的，同種材料的各項(xiàng)性能都會(huì)因熱處理方法及其工藝參數(shù)的不同而改變，各項(xiàng)性能指標(biāo)又常常此消彼長(zhǎng)。選擇合適的熱處理工藝參數(shù)、獲得與工件的使用狀況和失效方式相適應(yīng)的最佳綜合性能，才有可能制造出高質(zhì)量的產(chǎn)品，這就是熱處理與表面改性技術(shù)的特點(diǎn)、難點(diǎn)和魅力之所在。
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