Tahke lahenduse tugevdamine

1. Definitsioon

Nähtus, mille puhul legeerivad elemendid lahustatakse mitteväärismetallis, et tekitada teatud määral võre moonutusi ja seeläbi suurendada sulami tugevust.

2. Põhimõte

Tahkes lahuses lahustunud aine aatomid põhjustavad võre moonutusi, mis suurendab dislokatsiooni liikumise takistust, raskendab libisemist ning suurendab sulami tahke lahuse tugevust ja kõvadust. Seda metalli tugevdamise nähtust teatud lahustunud elemendi lahustamisega tahke lahuse moodustamiseks nimetatakse tahke lahuse tugevdamiseks. Kui lahustunud aine aatomite kontsentratsioon on sobiv, saab materjali tugevust ja kõvadust suurendada, kuid selle sitkus ja plastilisus on vähenenud.

3. Mõjutegurid

Mida suurem on lahustunud aine aatomite aatomfraktsioon, seda suurem on tugevdav toime, eriti kui aatomifraktsioon on väga madal, on tugevdav toime olulisem.

Mida suurem on erinevus lahustunud aine aatomite ja mitteväärismetalli aatomi suuruse vahel, seda suurem on tugevdav toime.

Interstitsiaalsetel lahustunud ainetel on suurem tahket lahust tugevdav toime kui asendusaatomitel ja kuna kehakesksetes kuupkristallides on interstitsiaalsete aatomite võre moonutus asümmeetriline, on nende tugevdav toime suurem kui näokesksetel kuupkristallidel; kuid interstitsiaalsed aatomid Tahke lahustuvus on väga piiratud, seega on ka tegelik tugevdav toime piiratud.

Mida suurem on valentselektronide arvu erinevus lahustunud aine aatomite ja mitteväärismetalli vahel, seda ilmsem on tahket lahust tugevdav toime, st tahke lahuse voolavuspiir suureneb valentselektronide kontsentratsiooni suurenemisega.

4. Tahke lahuse tugevnemise aste sõltub peamiselt järgmistest teguritest

Maatriksi aatomite ja lahustunud aine aatomite suuruse erinevus. Mida suurem on suuruse erinevus, seda suurem on algse kristallstruktuuri häirimine ja seda raskem on nihestuse libisemine.

Legeerivate elementide kogus. Mida rohkem legeerivaid elemente on lisatud, seda suurem on tugevdav toime. Kui liiga palju aatomeid on liiga suured või liiga väikesed, siis lahustuvus ületatakse. See hõlmab teist tugevdusmehhanismi, hajutatud faasi tugevdamist.

Interstitsiaalsetel lahustunud aine aatomitel on suurem tahket lahust tugevdav toime kui asendusaatomitel.

Mida suurem on valentselektronide arvu erinevus lahustunud aine aatomite ja mitteväärismetalli vahel, seda olulisem on tahket lahust tugevdav toime.

5. Mõju

Saagistugevus, tõmbetugevus ja kõvadus on tugevamad kui puhastel metallidel;

Enamikul juhtudel on elastsus madalam kui puhtal metallil;

Juhtivus on palju madalam kui puhtal metallil;

Roomamiskindlust või tugevuse kadu kõrgetel temperatuuridel saab parandada tahke lahusega tugevdamisega.

Töö karastamine

1. Definitsioon

Külmdeformatsiooni astme suurenedes suureneb metallmaterjalide tugevus ja kõvadus, kuid väheneb plastilisus ja sitkus.

2. Sissejuhatus

Nähtus, mille puhul metallmaterjalide tugevus ja kõvadus suurenevad, kui neid plastiliselt deformeeruda allpool ümberkristallimistemperatuuri, samal ajal kui plastilisus ja sitkus vähenevad. Tuntud ka kui külmtööga karastamine. Põhjus on selles, et metalli plastilisel deformatsioonil kristalliterad libisevad ja nihestused takerduvad, mistõttu kristalliterad pikenevad, purunevad ja kiutuvad ning metallis tekivad jääkpinged. Töökarastuse astet väljendatakse tavaliselt töötlemisjärgse pinnakihi mikrokõvaduse suhtega enne töötlemist ja kivistunud kihi sügavuse suhtega.

3. Tõlgendamine dislokatsiooniteooria vaatenurgast

(1) Nihestuste vahel tekib ristumine ja sellest tulenevad lõiked takistavad nihestuste liikumist;

(2) Dislokatsiooni vahel tekib reaktsioon ning tekkinud fikseeritud dislokatsioon takistab nihestuse liikumist;

(3) Toimub dislokatsioonide vohamine ja dislokatsioonitiheduse suurenemine suurendab veelgi vastupanuvõimet nihestuse liikumisele.

4. Kahju

Töökarastamine tekitab raskusi metallosade edasisel töötlemisel. Näiteks terasplaadi külmvaltsimisel muutub see üha raskemaks valtsimiseks, mistõttu on vaja töötlemisprotsessi ajal korraldada vahepealne lõõmutamine, et välistada selle töökõvenemine kuumutamise teel. Teine näide on muuta töödeldava detaili pind lõikamisprotsessis rabedaks ja kõvaks, kiirendades seeläbi tööriista kulumist ja suurendades lõikejõudu.

5. Kasu

See võib parandada metallide tugevust, kõvadust ja kulumiskindlust, eriti nende puhaste metallide ja teatud sulamite puhul, mida ei saa kuumtöötlemisega parandada. Näiteks külmtõmmatud ülitugevast terastraadist ja külmrullitud vedrust jne kasutatakse külmtöötlusdeformatsiooni, et parandada selle tugevust ja elastsuspiiri. Teine näide on töökarastuse kasutamine tankide, traktori roomikute, purusti lõugade ja raudtee pöörangute kõvaduse ja kulumiskindluse parandamiseks.

6. Roll masinaehituses

Pärast külmtõmbamist, valtsimist ja haavlitamist (vt pinna tugevdamine) ja muid protsesse saab metallmaterjalide, detailide ja komponentide pinnatugevust oluliselt parandada;

Pärast osade pingestamist ületab teatud osade lokaalne pinge sageli materjali voolavuspiiri, põhjustades plastilist deformatsiooni. Töökarastumise tõttu on plastilise deformatsiooni jätkuv areng piiratud, mis võib parandada osade ja komponentide ohutust;

Metallist detaili või komponendi tembeldamisel kaasneb selle plastilise deformatsiooniga tugevnemine, nii et deformatsioon kandub ümber töötlemata karastatud osale. Pärast selliseid korduvaid vahelduvaid toiminguid on võimalik saada ühtlase ristlõike deformatsiooniga külmstantsimise osi;

See võib parandada madala süsinikusisaldusega terase lõikejõudlust ja muuta laastud kergesti eraldatavaks. Kuid töökarastamine toob raskusi ka metallosade edasisel töötlemisel. Näiteks külmtõmmatud terastraat kulutab töökõvenemise tõttu palju energiat edasiseks tõmbamiseks ja võib isegi puruneda. Seetõttu tuleb see enne joonistamist lõõmutada, et välistada töökõvenemine. Teine näide on see, et tooriku pinna muutmiseks lõikamisel rabedaks ja kõvaks suurendatakse uuesti lõikamisel lõikejõudu ja kiirendatakse tööriista kulumist.

Peenteraline tugevdamine

1. Definitsioon

Metallmaterjalide mehaaniliste omaduste parandamise meetodit kristalliterade rafineerimise teel nimetatakse kristallide rafineerimise tugevdamiseks. Tööstuses parandatakse materjali tugevust kristalliterade rafineerimisega.

2. Põhimõte

Metallid on tavaliselt polükristallid, mis koosnevad paljudest kristalli teradest. Kristalliterade suurust saab väljendada kristalliterade arvuga ruumalaühikus. Mida suurem arv, seda peenemad on kristalli terad. Katsed näitavad, et peeneteralistel metallidel on toatemperatuuril suurem tugevus, kõvadus, plastilisus ja sitkus kui jämedateralistel metallidel. Selle põhjuseks on asjaolu, et peened terad läbivad välise jõu mõjul plastilise deformatsiooni ja neid saab hajutada rohkemate teradena, plastiline deformatsioon on ühtlasem ja pingekontsentratsioon on väiksem; lisaks, mida peenemad terad, seda suurem on tera piiriala ja seda looklevamad terade piirid. Mida ebasoodsam on pragude levik. Seetõttu nimetatakse meetodit materjali tugevuse parandamiseks kristalliterade rafineerimise teel tööstuses tera rafineerimise tugevdamiseks.

3. Mõju

Mida väiksem on tera suurus, seda väiksem on dislokatsioonide arv (n) dislokatsiooniklastris. Vastavalt τ=nτ0, mida väiksem on pingekontsentratsioon, seda suurem on materjali tugevus;

Peeneteralise tugevdamise tugevnemise seadus on see, et mida rohkem on terade piire, seda peenemad terad. Hall-Peiqi seose kohaselt on materjali voolavuspiir suurem, mida väiksem on terade keskmine väärtus (d).

4. Teravilja rafineerimise meetod

Suurendage alajahutuse taset;

halvenemise ravi;

Vibratsioon ja segamine;

Külmdeformeerunud metallide puhul saab kristalli terasid rafineerida, reguleerides deformatsiooniastet ja lõõmutamistemperatuuri.

Teise etapi tugevdamine

1. Definitsioon

Võrreldes ühefaasiliste sulamitega on mitmefaasilistel sulamitel lisaks maatriksfaasile ka teine ​​faas. Kui teine ​​faas on maatriksifaasis ühtlaselt jaotunud peente hajutatud osakestega, on sellel märkimisväärne tugevdav toime. Seda tugevdavat toimet nimetatakse teise faasi tugevdamiseks.

2. Klassifikatsioon

Dislokatsioonide liikumiseks on sulamis sisalduval teisel faasil kaks järgmist olukorda:

(1) Mittedeformeeruvate osakeste tugevdamine (bypass mehhanism).

(2) Deformeeritavate osakeste tugevdamine (läbilõikemehhanism).

Nii dispersiooni tugevdamine kui ka sademete tugevdamine on teise faasi tugevdamise erijuhud.

3. Mõju

Teise faasi tugevnemise peamiseks põhjuseks on nende ja dislokatsiooni omavaheline interaktsioon, mis takistab dislokatsiooni liikumist ja parandab sulami deformatsioonikindlust.

kokkuvõtteks

Olulisemad tugevust mõjutavad tegurid on materjali enda koostis, struktuur ja pinnaseisund; teine ​​on jõu olek, näiteks jõu kiirus, laadimisviis, lihtne venitus või korduv jõud, mis näitavad erinevaid tugevusi; Lisaks on suur mõju, mõnikord isegi määrav, ka valimi ja katsekeskkonna geomeetria ja suurus. Näiteks ülikõrge tugevusega terase tõmbetugevus vesiniku atmosfääris võib plahvatuslikult langeda.

Metallmaterjalide tugevdamiseks on ainult kaks võimalust. Üks on suurendada sulami aatomitevahelist sidumisjõudu, suurendada selle teoreetilist tugevust ja valmistada terviklik kristall ilma defektideta, näiteks vurrudeta. Raudvurrude tugevus on teatavasti teoreetilise väärtuse lähedal. Võib arvata, et see on tingitud sellest, et vuntsides puuduvad nihestused või on nihestused vähesel määral, mis ei saa deformatsiooniprotsessi käigus vohada. Kui vurrude läbimõõt on suurem, langeb tugevus paraku järsult. Teine tugevdav lähenemine on lisada kristalli suure hulga kristallide defekte, nagu dislokatsioonid, punktdefektid, heterogeensed aatomid, terade piirid, väga hajutatud osakesed või ebahomogeensused (nt segregatsioon) jne. Need defektid takistavad dislokatsioonide liikumist ja Samuti parandavad oluliselt metalli tugevust. Faktid on tõestanud, et see on kõige tõhusam viis metallide tugevuse suurendamiseks. Insenerimaterjalide puhul saavutatakse parem terviklik jõudlus üldiselt kõikehõlmava tugevdava efekti abil.