Зајакнување на цврст раствор

1. Дефиниција

Феномен во кој легираните елементи се раствораат во основниот метал за да предизвикаат одреден степен на изобличување на решетката и со тоа да ја зголемат цврстината на легурата.

2. Принцип

Атомите на растворената супстанца растворени во цврстиот раствор предизвикуваат изобличување на решетката, што ја зголемува отпорноста на движењето на дислокација, го отежнува лизгањето и ја зголемува јачината и цврстината на цврстиот раствор од легура. Овој феномен на зајакнување на металот со растворање на одреден растворен елемент за да се формира цврст раствор се нарекува зајакнување на цврст раствор. Кога концентрацијата на атомите на растворената супстанца е соодветна, силата и тврдоста на материјалот може да се зголемат, но неговата цврстина и пластичност се намалени.

3. Фактори на влијание

Колку е поголема атомската фракција на атомите на растворената супстанца, толку е поголем ефектот на зајакнување, особено кога атомската фракција е многу ниска, ефектот на зајакнување е позначаен.

Колку е поголема разликата помеѓу атомите на растворената супстанца и атомската големина на основниот метал, толку е поголем ефектот на зајакнување.

Атомите на интерстицијалните растворени материи имаат поголем ефект на зајакнување на цврстиот раствор од заменските атоми, и бидејќи решетката дисторзија на интерстицијалните атоми во кубните кристали во центарот на телото е асиметрична, нивниот ефект на зајакнување е поголем од оној на кубните кристали во центарот на лицето; но интерстицијални атоми Растворливоста во цврстата состојба е многу ограничена, така што и вистинскиот ефект на зајакнување е исто така ограничен.

Колку е поголема разликата во бројот на валентни електрони помеѓу атомите на растворената супстанца и основниот метал, толку е поочигледен ефектот на зајакнување на цврстиот раствор, односно јачината на излив на цврстиот раствор се зголемува со зголемувањето на концентрацијата на валентните електрони.

4. Степенот на зајакнување на цврстиот раствор главно зависи од следните фактори

Разликата во големината помеѓу атомите на матрицата и атомите на растворени материи. Колку е поголема разликата во големината, толку е поголема интерференцијата на оригиналната кристална структура и толку е потешко да се излизга дислокација.

Количината на легирани елементи. Колку повеќе елементи за легирање се додаваат, толку е поголем ефектот на зајакнување. Ако премногу атоми се премногу големи или премногу мали, растворливоста ќе биде надмината. Ова вклучува уште еден механизам за зајакнување, дисперзирана фаза зајакнување.

Атомите на интерстицијалните растворени материи имаат поголем ефект на зајакнување на цврстиот раствор од атомите за замена.

Колку е поголема разликата во бројот на валентни електрони помеѓу атомите на растворената супстанца и основниот метал, толку е позначаен ефектот на зајакнување на цврстиот раствор.

5. Ефект

Јачината на принос, цврстината на истегнување и цврстината се посилни од чистите метали;

Во повеќето случаи, еластичноста е помала од онаа на чист метал;

Спроводливоста е многу помала од чистиот метал;

Отпорот на лази или губење на силата при високи температури, може да се подобри со зајакнување на цврстиот раствор.

Работа стврднување

1. Дефиниција

Како што се зголемува степенот на ладна деформација, силата и цврстината на металните материјали се зголемуваат, но пластичноста и цврстината се намалуваат.

2. Вовед

Феномен во кој јакоста и цврстината на металните материјали се зголемуваат кога тие се пластично деформирани под температурата на рекристализација, додека пластичноста и цврстината се намалуваат. Познато и како стврднување со ладна работа. Причината е што кога металот е пластично деформиран, кристалните зрна се лизгаат и се заплеткуваат дислокациите, што предизвикува издолжување, кршење и фиберизирање на зрната на кристалите, а во металот се создаваат преостанати напрегања. Степенот на работно стврднување обично се изразува со односот на микротврдоста на површинскиот слој по обработката со онаа пред обработката и длабочината на стврднатиот слој.

3. Толкување од перспектива на теоријата на дислокација

(1) Пресекот се јавува помеѓу дислокациите, а добиените пресеци го попречуваат движењето на дислокациите;

(2) Помеѓу дислокациите се јавува реакција, а формираната фиксна дислокација го попречува движењето на дислокацијата;

(3) Настанува пролиферација на дислокации, а зголемувањето на густината на дислокација дополнително ја зголемува отпорноста на движењето на дислокацијата.

4. Штета

Работното стврднување носи тешкотии во понатамошната обработка на металните делови. На пример, во процесот на ладно валање на челичната плоча, таа ќе станува се потешко и потешко да се тркала, па затоа е неопходно да се организира средно жарење за време на процесот на обработка за да се елиминира неговото работно стврднување со загревање. Друг пример е да се направи површината на работното парче кршлива и тврда во процесот на сечење, а со тоа да се забрза абењето на алатот и да се зголеми силата на сечење.

5. Придобивки

Може да ја подобри цврстината, цврстината и отпорноста на абење на металите, особено за оние чисти метали и одредени легури кои не можат да се подобрат со термичка обработка. На пример, ладно влечена челична жица со висока јачина и ладно намотана пружина, итн., користат ладна работна деформација за да ја подобрат нејзината јачина и граница на еластичност. Друг пример е употребата на работно стврднување за да се подобри цврстината и отпорноста на абење на резервоарите, тракторските шини, челустите на дробилката и железничките свртници.

6. Улога во машинството

По ладно цртање, тркалање и шутирање (види зајакнување на површината) и други процеси, јачината на површината на металните материјали, делови и компоненти може значително да се подобри;

По напрегањето на деловите, локалното напрегање на одредени делови често ја надминува границата на издашност на материјалот, предизвикувајќи пластична деформација. Поради работното стврднување, континуираниот развој на пластична деформација е ограничен, што може да ја подобри безбедноста на деловите и компонентите;

При печат на метален дел или компонента, неговата пластична деформација е придружена со зајакнување, така што деформацијата се пренесува на необработениот стврднат дел околу него. По ваквите повторени наизменични дејства, може да се добијат делови за ладно печат со униформа деформација на пресекот;

Може да ги подобри перформансите на сечењето на нискојаглероден челик и да го олесни раздвојувањето на чиповите. Но, работното стврднување носи тешкотии и во понатамошната обработка на металните делови. На пример, ладно влечената челична жица троши многу енергија за понатамошно цртање поради работното стврднување, па дури и може да биде скршена. Затоа, мора да се закова за да се елиминира работното стврднување пред цртањето. Друг пример е дека за да се направи површината на работното парче кршлива и тврда за време на сечењето, силата на сечење се зголемува при повторното сечење, а абењето на алатот се забрзува.

Фино зајакнување на зрната

1. Дефиниција

Методот за подобрување на механичките својства на металните материјали со рафинирање на кристалните зрна се нарекува зајакнување на кристално рафинирање. Во индустријата, јачината на материјалот се подобрува со рафинирање на кристалните зрна.

2. Принцип

Металите обично се поликристали составени од многу кристални зрна. Големината на кристалните зрна може да се изрази со бројот на кристални зрна по единица волумен. Колку е поголем бројот, толку се пофини кристалните зрна. Експериментите покажуваат дека ситнозрнестите метали на собна температура имаат поголема цврстина, цврстина, пластичност и цврстина од крупнозрнестите метали. Тоа е затоа што фините зрна подлежат на пластична деформација под надворешна сила и можат да бидат дисперзирани во повеќе зрна, пластичната деформација е порамномерна, а концентрацијата на напрегањето е помала; покрај тоа, колку се пофини зрната, толку е поголема граничната површина на зрната и поизвиткувачките граници на зрната. Колку е понеповолно ширењето на пукнатините. Затоа, методот за подобрување на јачината на материјалот со рафинирање на кристалните зрна се нарекува зајакнување на рафинирање на зрната во индустријата.

3. Ефект

Колку е помала големината на зрната, толку е помал бројот на дислокации (n) во дислокацискиот кластер. Според τ=nτ0, колку е помала концентрацијата на напрегањето, толку е поголема јакоста на материјалот;

Зајакнувачкиот закон за јакнење на ситно зрно е дека колку повеќе граници на зрната, толку пофини се зрната. Според односот Hall-Peiqi, колку е помала просечната вредност (d) на зрната, толку е поголема јачината на излив на материјалот.

4. Методот на рафинирање на зрната

Зголемете го степенот на субладење;

Третман на влошување;

Вибрации и мешање;

За ладно деформирани метали, кристалните зрна може да се рафинираат со контролирање на степенот на деформација и температурата на жарење.

Зајакнување во втора фаза

1. Дефиниција

Во споредба со еднофазните легури, повеќефазните легури имаат и втора фаза покрај матричната фаза. Кога втората фаза е рамномерно распоредена во матричната фаза со фини дисперзирани честички, тоа ќе има значително зајакнување. Овој ефект на зајакнување се нарекува зајакнување на втората фаза.

2. Класификација

За движење на дислокациите, втората фаза содржана во легурата ги има следните две ситуации:

(1) Зајакнување на недеформабилни честички (бајпас механизам).

(2) Зајакнување на деформабилни честички (механизам за сечење).

И зајакнувањето на дисперзијата и зајакнувањето на врнежите се посебни случаи на зајакнување на втората фаза.

3. Ефект

Главната причина за зајакнувањето на втората фаза е интеракцијата меѓу нив и дислокацијата, што го попречува движењето на дислокацијата и ја подобрува деформационата отпорност на легурата.

да сумираме

Најважните фактори кои влијаат на јачината се составот, структурата и површинската состојба на самиот материјал; втората е состојбата на сила, како што се брзината на силата, методот на оптоварување, едноставното истегнување или повторената сила, ќе покаже различни сили; Покрај тоа, геометријата и големината на примерокот и медиумот за тестирање исто така имаат големо влијание, понекогаш дури и одлучувачко. На пример, јакоста на истегнување на челик со ултра висока цврстина во водородна атмосфера може да опадне експоненцијално.

Постојат само два начини за зајакнување на металните материјали. Една од нив е да се зголеми меѓуатомската сила на сврзување на легурата, да се зголеми нејзината теоретска сила и да се подготви целосен кристал без дефекти, како што се мустаќите. Познато е дека јачината на железните мустаќи е блиску до теоретската вредност. Може да се смета дека тоа е затоа што нема дислокации во мустаќите или само мала количина на дислокации кои не можат да се размножуваат во текот на процесот на деформација. За жал, кога дијаметарот на мустаќот е поголем, јачината нагло опаѓа. Друг пристап за зајакнување е да се воведат голем број кристални дефекти во кристалот, како што се дислокации, дефекти во точка, хетерогени атоми, граници на зрната, високо дисперзирани честички или нехомогеност (како што е сегрегација) итн. Овие дефекти го попречуваат движењето на дислокациите и исто така, значително ја подобрува јачината на металот. Фактите докажаа дека ова е најефективниот начин за зголемување на јачината на металите. За инженерски материјали, генерално е преку сеопфатни ефекти за зајакнување да се постигнат подобри сеопфатни перформанси.