什麼是固溶強化
溶入母相的溶質原子所形成的晶格應變阻礙差排運動，提高金屬強度的強化方法。有間隙型與置換型。
日文名稱: 固溶強化
「固溶強化」出現在2領域的3道練習題中（熱處理與金屬材料, 高溫材料與潛變等）。
這個名詞所屬的領域: 金屬材料與合金
差排與應變場的交互作用
溶質原子的大小與彈性模數和母相原子不同，因此會使周圍的晶格扭曲。差排周圍也有壓縮與拉伸的應變場，大的溶質原子聚集在差排的拉伸側、小的溶質原子聚集在壓縮側時，能量會降低。因此差排要通過溶質原子旁邊時，需要額外的力。強化的大小由原子大小的差與彈性模數的差決定，常用的模型認為強化量與濃度 c 的 c^(1/2)（Fleischer）或 c^(2/3)（Labusch）成正比。
間隙型與置換型的差異
置換型的溶質使周圍晶格大致以球對稱的方式擴張或收縮，因此主要與刃差排的靜水壓成分交互作用，強化效果比較溫和。相對地，進入BCC鐵中的碳或氮位於八面體間隙，形成使晶格朝一個方向大幅伸長的正方晶畸變，因此與螺旋差排也有強烈的交互作用，少量就能產生很大的強化。軟鋼的降伏點現象，是碳或氮原子聚集在差排上把差排釘住（Cottrell氣團）所造成，也是呂德斯帶的成因。
與析出強化的差異
固溶強化是溶質以原子狀態分散時的強化，析出強化則是溶質聚集成的粒子成為差排之障礙的強化。固溶強化中溶質的狀態不易因熱而大幅改變，因此在高溫下也容易保持效果，較不必擔心像過時效那樣隨時間變弱，這是它的優點。另一方面，溶質原子也會散射電子，使導電率與熱傳導率下降（馬提森法則）。在重視導電性的銅合金中，常採用不讓溶質保持固溶、而使其析出並從母相移除的設計。
合金中的實例
非熱處理型的鋁合金，以Mg的固溶強化與加工硬化得到強度，含Mg約2.5%的5052合金退火材的降伏強度約為90 MPa，是純鋁（1100）退火材約35 MPa的2倍以上。在鋼中，Mn、Si、P等對固溶強化有效，用於高強度鋼板的強度設計。在Ni基超合金中，W、Mo、Re等擴散慢的大原子使母相固溶強化，提高高溫的潛變強度。無論哪一種，在固溶限的範圍內調整溶入的量，都是設計的基本。
練習固溶強化的題目
關於置換型固溶強化的敘述，下列何者正確？
- A溶質原子與溶劑原子的大小差異越大，晶格越亂而差排越容易移動，強化效果越小
- B增加溶質濃度時，一般強度會下降、延性會上升，因此比純金屬更軟
- C溶質原子周圍的晶格應變場與差排交互作用，阻礙差排的運動
常見問題
固溶強化對任何元素都一樣有效嗎？
不是。與母相原子的大小差或彈性模數差越大的元素越有效。不過大小差太大時能固溶的量會變少，因此可達到的強化上限也受固溶限限制。
固溶強化會使延性如何變化？
一般而言，強度提高時延性會稍微下降，但與析出強化或加工硬化相比，下降多半較溫和。也有像加入約30%以下鋅的黃銅那樣，強度與伸長率都比純銅大的例子。
間隙型固溶強化的代表例是什麼？
鋼鐵中的碳與氮是代表例。麻田散鐵非常硬，主要原因之一就是過飽和固溶的碳使晶格大幅扭曲，產生強烈的固溶強化。
解析中的「固溶強化」
這就是固溶強化，原子大小的差異（尺寸效應）或彈性模數的差異越大，效果越大。
關於置換型固溶強化的敘述，下列何者正確？5000系（Al-Mg系）是以Mg的固溶強化與冷加工的加工硬化獲得強度的非熱處理型合金，耐蝕性與焊接性優異，用於船舶與儲槽。
下列鋁合金中，無法以析出硬化的熱處理強化（非熱處理型）的是何者？除了γ的固溶強化之外，還延緩γ'的粗化，以及高溫下在應力作用下γ'連成板狀的筏化的進行，大幅提高潛變強度。
在單晶鎳基超合金中添加數%錸（Re）等重元素的主要目的，下列何者正確？