1. Deformacijsko ojačanje (ili deformacijsko ojačanje, očvrsnuće)
Definicija
Nakon popuštanja materijala, s povećanjem stupnja deformacije raste čvrstoća i tvrdoća materijala, a pojava da se plastičnost i žilavost smanjuju naziva se deformacijskim ojačanjem ili otvrdnjavanjem.
Mehanizam
Kako se odvija plastična deformacija, gustoća dislokacija kontinuirano raste, pa se tijekom kretanja pojačava međusobna predaja dislokacija, što rezultira preprekama kao što su fiksne stepenice i zapleti dislokacija, koji povećavaju otpor gibanju dislokacija i uzrokuju deformaciju. Povećanje otpora otežat će nastavak plastične deformacije, čime se poboljšava čvrstoća metala: povećava se stupanj deformacije, povećava se čvrstoća i tvrdoća materijala, smanjuje se plastičnost i žilavost, a gustoća dislokacija nastavlja rasti. Prema slici formule, može se znati čvrstoća i gustoća dislokacije ρ je proporcionalna polovini snage, što je veći Burgersov vektor b dislokacije, to je značajniji učinak ojačanja.
metoda
Hladna deformacija, kao što je hladno prešanje, valjanje, sačmarenje, itd.
Primjer
Hladnovučena čelična žica može udvostručiti svoju čvrstoću.
Praktični značaj deformacijskog ojačanja (prednosti i nedostaci)
(1) Prednosti:
①Ojačavanje deformacijom je učinkovita metoda za ojačavanje metala. Za neke materijale koji se ne mogu ojačati toplinskom obradom, može se koristiti deformacijsko ojačanje za povećanje čvrstoće materijala, što može udvostručiti čvrstoću.
②To je važan čimbenik u obradi i oblikovanju nekih izradaka ili poluproizvoda, koji čini da se metal ravnomjerno deformira i omogućuje oblikovanje izradaka ili poluproizvoda, kao što je hladno vučena čelična žica i utiskivanje dijelova.
③Ojačanje deformacijom također može poboljšati sigurnost dijelova ili komponenti tijekom uporabe. Kada dođe do koncentracije naprezanja ili preopterećenja u određenim dijelovima dijela, na tom mjestu će doći do plastične deformacije, a deformacija preopterećenog dijela će prestati zbog otvrdnjavanja, čime se povećava sigurnost. seks.
(2) Nedostaci:
①Ojačanje deformacijom također donosi probleme u proizvodnji i upotrebi materijala. Deformacija povećava čvrstoću i smanjuje plastičnost, što otežava nastavak deformacije i zahtijeva veću potrošnju energije.
②Kako bi se omogućilo da se materijal nastavi deformirati, potrebno je rekristalizacijsko žarenje u sredini, tako da se materijal može nastaviti deformirati bez pucanja, što povećava troškove proizvodnje.
2. Ojačanje čvrste otopine
Definicija
S povećanjem udjela atoma otopljene tvari raste čvrstoća i tvrdoća krute otopine, a pojava da se plastičnost i žilavost smanjuju naziva se očvršćavanjem krute otopine.
Mehanizam
(1) Otapanje atoma otopljene tvari iskrivljuje rešetku krute otopine i ometa kretanje dislokacija na ravnini klizanja.
(2) Coriolisova zračna masa formirana od odvojenih atoma otopljene tvari na liniji dislokacije može pričvrstiti dislokaciju i povećati otpor kretanja dislokacije.
(3) Segregacija atoma otopljene tvari u području greške slaganja sprječava kretanje proširenih dislokacija. Svi čimbenici koji ometaju kretanje iščašenja i povećavaju otpor gibanja iščašenja mogu povećati čvrstoću.
zakon
①U rasponu topljivosti krute otopine, što je veći maseni udio legirajućih elemenata, to je veći učinak ojačanja
②Što je veća razlika u veličini između atoma otopljene tvari i atoma otapala, to će učinak jačanja biti značajniji.
③Učinak jačanja otopljenih elemenata koji tvore intersticijske krute otopine veći je od učinka elemenata koji tvore zamjenske krute otopine
④Što je veća razlika u broju valentnih elektrona između atoma otopljene tvari i atoma otapala, to je veći učinak jačanja.
metoda
Legiranje, odnosno dodavanje legirajućih elemenata.
Primjer
Čvrstoća legura bakra i nikla veća je od čvrstoće čistih metala bakra i nikla.
3. Ojačanje finog zrna
Definicija
Sa smanjenjem veličine zrna povećava se čvrstoća i tvrdoća materijala, a pojava da se poboljšavaju i plastičnost i žilavost naziva se finozrnasto ojačanje.
Mehanizam
Princip leži u blokirajućem učinku granica zrna na klizanje dislokacija. Za polikristale kretanje dislokacija mora svladati otpor granica zrna. To je zato što su orijentacije dislokacija s obje strane granica zrna različite, pa u određenom zrnu iskliznute dislokacije ne mogu izravno prijeći granicu zrna i ući u susjednu granicu zrna. Samo kada je velik broj dislokacija zbijen na granici zrna i uzrokuje koncentraciju naprezanja, može se potaknuti kretanje postojećih dislokacija u susjednim zrnima kako bi se stvorilo klizanje. Dakle, što su finija zrna, veća je čvrstoća materijala.
zakon
Što je zrno finije, to je veće područje granice zrna. Prema slici Hall-Page formule, što je manji prosječni promjer d zrna, veća je granica razvlačenja σs materijala.
Metoda usitnjavanja zrna
① Tijekom procesa kristalizacije, kristalna zrna mogu se pročistiti povećanjem stupnja superhlađenja, modifikacijskim tretmanom, vibracijama i miješanjem kako bi se povećala brzina nukleacije;
② Za hladno deformirane metale, zrna se mogu pročistiti kontroliranjem stupnja deformacije i temperature žarenja;
③Zrna se mogu rafinirati metodama toplinske obrade normalizacije i žarenja;
④ Elementi za legiranje mogu se dodati čeliku kako bi se stvorila nova faza za sprječavanje rasta zrna.
4. Druga faza ojačanja
Definicija
U metalnoj matrici postoji jedna ili više drugih faza, a prisutnost tih faza povećava čvrstoću metala. Zbog različitih procesa za dobivanje druge faze, ojačanje druge faze dijeli se na ①ojačanje taloženjem: druga faza se dobiva toplinskom obradom promjenom faze ②ojačanje disperzijom: druga faza se dobiva sinteriranjem praha ili unutarnjom oksidacijom.
Mehanizam
Kada dislokacija tijekom kretanja naiđe na drugu fazu, treba zaobići ili presjeći drugu fazu, tako da druga faza ometa kretanje dislokacije i poboljša čvrstoću materijala.
Primjer
Prisutnost cementita u čeliku povećava njegovu čvrstoću čelika.
