1. Wzmocnienie odkształceniowe (lub wzmocnienie odkształceniowe, utwardzanie przez zgniot)
Definicja
Po uplastycznieniu materiału, wraz ze wzrostem stopnia odkształcenia, rośnie wytrzymałość i twardość materiału, a zjawisko zmniejszania się plastyczności i ciągliwości nazywa się wzmacnianiem odkształceniowym lub utwardzaniem przez zgniot.
Mechanizm
W miarę postępu odkształcenia plastycznego gęstość dyslokacji stale wzrasta, więc wzajemne dostarczanie dyslokacji nasila się podczas ruchu, powodując powstawanie przeszkód, takich jak nieruchome stopnie i splątania dyslokacji, które zwiększają opory ruchu dyslokacji i powodują deformację. Wzrost oporu utrudnia dalsze odkształcanie plastyczne, poprawiając w ten sposób wytrzymałość metalu: stopień odkształcenia wzrasta, wytrzymałość i twardość materiału wzrasta, plastyczność i twardość maleją, a gęstość dyslokacji stale rośnie. Zgodnie z obrazem wzoru, siła i gęstość dyslokacji mogą być znane ρ jest proporcjonalne do połowy mocy, im większy wektor Burgersa b dyslokacji, tym bardziej znaczący jest efekt wzmocnienia.
metoda
Odkształcanie na zimno, takie jak prasowanie na zimno, walcowanie, śrutowanie itp.
Przykład
Drut stalowy ciągniony na zimno może podwoić swoją wytrzymałość.
Praktyczne znaczenie wzmacniania odkształceniowego (zalety i wady)
(1) Korzyści:
① Wzmocnienie odkształceniowe jest skuteczną metodą wzmacniania metali. W przypadku niektórych materiałów, których nie można wzmocnić przez obróbkę cieplną, można zastosować wzmocnienie odkształceniowe w celu zwiększenia wytrzymałości materiału, co może podwoić wytrzymałość.
② Jest to ważny czynnik w przetwarzaniu i formowaniu niektórych przedmiotów lub półproduktów, który sprawia, że metal odkształca się równomiernie i umożliwia formowanie przedmiotów lub półproduktów, takich jak ciągniony na zimno drut stalowy i tłoczenie części.
③ Wzmocnienie odkształcenia może również poprawić bezpieczeństwo części lub komponentów podczas użytkowania. Gdy w pewnych częściach części wystąpi koncentracja naprężeń lub przeciążenie, w tym miejscu wystąpi odkształcenie plastyczne, a odkształcenie przeciążonej części ustanie z powodu utwardzenia, poprawiając w ten sposób bezpieczeństwo. seks.
(2) Wady:
① Wzmocnienie deformacji powoduje również problemy z produkcją i wykorzystaniem materiałów. Odkształcenie zwiększa wytrzymałość i zmniejsza plastyczność, utrudniając dalsze odkształcanie i wymagając większego zużycia energii.
② Aby umożliwić dalsze odkształcanie materiału, wymagane jest wyżarzanie rekrystalizujące w środku, aby materiał mógł dalej odkształcać się bez pękania, co zwiększa koszty produkcji.
2. Wzmocnienie roztworu stałego
Definicja
Wraz ze wzrostem zawartości atomów substancji rozpuszczonej wzrasta wytrzymałość i twardość roztworu stałego, a zjawisko zmniejszania się plastyczności i twardości nazywa się wzmacnianiem roztworu stałego.
Mechanizm
(1) Rozpuszczanie atomów substancji rozpuszczonej zniekształca siatkę roztworu stałego i utrudnia ruch dyslokacji na płaszczyźnie poślizgu.
(2) Masa powietrza Coriolisa utworzona przez segregowane atomy substancji rozpuszczonej na linii dyslokacji może unieruchomić dyslokację i zwiększyć opór ruchu dyslokacji.
(3) Segregacja atomów substancji rozpuszczonej w obszarze uskoku układania utrudnia ruch rozszerzonych dyslokacji. Wszystkie czynniki utrudniające ruch dyslokacji i zwiększające opór ruchu dyslokacji mogą zwiększać siłę.
prawo
①W zakresie rozpuszczalności w roztworze stałym, im większy udział masowy pierwiastków stopowych, tym większy efekt wzmacniający
②Im większa różnica wielkości między atomami substancji rozpuszczonej i atomami rozpuszczalnika, tym bardziej znaczący będzie efekt wzmocnienia.
③Wzmacniający efekt pierwiastków rozpuszczonych tworzących śródmiąższowe roztwory stałe jest większy niż pierwiastków tworzących zastępcze roztwory stałe
④Im większa różnica w liczbie elektronów walencyjnych między atomami substancji rozpuszczonej i atomami rozpuszczalnika, tym większy efekt wzmacniający.
metoda
Stapianie, czyli dodawanie pierwiastków stopowych.
Przykład
Wytrzymałość stopów miedzi z niklem jest większa niż metali czystych z miedzi i niklu.
3. Wzmocnienie drobnoziarniste
Definicja
Wraz ze spadkiem uziarnienia zwiększa się wytrzymałość i twardość materiału, a zjawisko poprawy plastyczności i udarności nazywa się wzmacnianiem drobnoziarnistym.
Mechanizm
Zasada polega na blokującym wpływie granic ziaren na poślizg dyslokacji. W przypadku polikryształów ruch dyslokacji musi pokonać opór granic ziaren. Dzieje się tak, ponieważ orientacje dyslokacji po obu stronach granic ziaren są różne, więc w pewnym ziarnie przesunięte dyslokacje nie mogą bezpośrednio przekroczyć granicy ziaren i wejść do sąsiedniej granicy ziaren. Tylko wtedy, gdy duża liczba dyslokacji jest upakowana na granicy ziaren i powoduje koncentrację naprężeń, można stymulować ruch istniejących dyslokacji w sąsiednich ziarnach w celu wygenerowania poślizgu. Zatem im drobniejsze ziarna, tym wyższa wytrzymałość materiału.
prawo
Im drobniejsze ziarno, tym większy obszar graniczny ziarna. Zgodnie z obrazem formuły Halla-Page'a, im mniejsza średnia średnica ziarna d, tym wyższa granica plastyczności σs materiału.
Metoda rozdrabniania ziarna
① Podczas procesu krystalizacji ziarna kryształów można rafinować, zwiększając stopień przechłodzenia, modyfikację, wibracje i mieszanie w celu zwiększenia szybkości zarodkowania;
② W przypadku metali zdeformowanych na zimno ziarna można rafinować, kontrolując stopień odkształcenia i temperaturę wyżarzania;
③ Ziarna można rafinować metodami obróbki cieplnej normalizacji i wyżarzania;
④ Do stali można dodać pierwiastki stopowe, aby utworzyć nową fazę hamującą wzrost ziarna.
4. Druga faza wzmacniania
Definicja
W osnowie metalicznej występuje jedna lub kilka innych faz, a obecność tych faz zwiększa wytrzymałość metalu. Ze względu na różne procesy otrzymywania drugiej fazy, wzmocnienie drugiej fazy dzieli się na ①wzmocnienie wytrącające: drugą fazę uzyskuje się poprzez obróbkę cieplną z przemianą fazową ②wzmocnienie dyspersyjne: drugą fazę uzyskuje się poprzez spiekanie proszku lub wewnętrzne utlenianie.
Mechanizm
Kiedy zwichnięcie napotyka drugą fazę podczas ruchu, musi ominąć lub przeciąć drugą fazę, tak aby druga faza utrudniała ruch dyslokacji i poprawiała wytrzymałość materiału.
Przykład
Obecność cementytu w stali zwiększa jej wytrzymałość stali.
