Posilnenie deformácie (alebo posilnenie napätia, spevnenie práce)
Definícia
Po poddajnosti materiálu, so zvyšovaním stupňa deformácie, sa zvyšuje pevnosť a tvrdosť materiálu a znižuje sa plasticita a húževnatosť, jav sa nazýva deformačné spevnenie alebo mechanické spevnenie.
Mechanizmus
S plastickou deformáciou sa hustota dislokácie stále zvyšuje, takže dislokácia v pohybe vzájomného priečneho rezu sa zintenzívňuje, výsledkom je pevný krok rezu, zapletenie dislokácie a iné prekážky pre pohyb dislokácie, zvýšenie odporu, spôsobuje zvýšenie deformačného odporu na pokračovanie plastickej deformácie spôsobené ťažkosťami pri zlepšovaní pevnosti kovu zákon: stupeň deformácie sa zvyšuje, pevnosť materiálu, tvrdosť stúpa, plasticita, húževnatosť klesá, hustota dislokácií sa stále zvyšuje , podľa vzorcového obrázku je vidieť, že sila a hustota dislokácie ρ polovičná sila je úmerná dislokácii, čím väčší je Bertholdov vektor b, tým výraznejší je posilňovací efekt.
Metódy
Deformácia za studena, napr. lisovanie za studena, omieľanie, brokovanie atď.
Príklad
Ťahanie oceľového drôtu za studena exponenciálne zvyšuje jeho pevnosť.
Praktický význam deformačného spevnenia (výhody a nevýhody)
(1) Výhody:
① deformačné spevnenie je účinný spôsob, ako spevniť kov, pre niektoré materiály, ktoré sa nedajú spevniť tepelným spracovaním, môžete použiť metódu deformačného spevnenia na zlepšenie pevnosti materiálu, vďaka čomu sa pevnosť môže exponenciálne zvýšiť.
② je dôležitým faktorom pri spracovaní a formovaní určitých obrobkov alebo polotovarov, aby sa zabezpečila rovnomerná deformácia kovu, aby bolo možné tvarovanie obrobku alebo polotovaru, ako je oceľový drôt ťahaný za studena, časti lisovací výlisok.
③ deformačné spevnenie môže tiež zlepšiť bezpečnosť častí alebo komponentov v procese používania, niektorých častí častí koncentrácie napätia alebo javu preťaženia, takže plastická deformácia miesta v dôsledku spevnenia deformácie preťažených častí zastaviť a zlepšiť tak bezpečnosť.
(2) Nevýhody
①Deformačné spevnenie tiež prináša problémy pri výrobe a používaní materiálov, deformácia zvyšuje pevnosť, znižuje plasticitu a pokračujúca deformácia prináša ťažkosti, je potrebné spotrebovať viac energie.
(2) Aby sa materiál mohol ďalej deformovať, je potrebné v strede vykonať rekryštalizačné žíhanie, aby sa materiál mohol ďalej deformovať bez praskania, čo zvyšuje náklady na výrobu.
Pevné posilnenie roztoku
Definícia
S nárastom obsahu atómov rozpustenej látky, pevnosti tuhého roztoku, tvrdosti, plasticity, húževnatosti, jav nazývaný spevnenie tuhého roztoku.
Mechanizmus
(1) Atómy rozpustenej látky sa rozpustili, takže deformácia mriežky tuhého roztoku na klznom povrchu pohybu dislokácie bráni.
(2) Dislokačná línia aglomerácie atómov rozpustenej látky skupiny Kirchnerových plynov sa vytvorila na dislokácii pinning efektu, čím sa zvyšuje odpor pohybu dislokácie.
(3) Polarizácia atómov rozpustenej látky v oblasti laminárnej dislokácie bráni pohybu rozšírených dislokácií. Všetky faktory, ktoré bránia pohybu dislokácie a zvyšujú odolnosť proti pohybu dislokácie, môžu viesť k zvýšeniu sily.
zákonov
(i) V rozsahu rozpustnosti v tuhom roztoku platí, že čím väčší je hmotnostný podiel legujúcich prvkov, tým väčší je spevňovací účinok
② Čím väčší je rozdiel vo veľkosti medzi atómami rozpustenej látky a rozpúšťadla, tým výraznejší je posilňujúci účinok.
③ tvorba intersticiálneho tuhého roztoku prvkov rozpustenej látky posilňujúceho účinku je väčšia ako tvorba náhradných prvkov tuhého roztoku
④ čím väčší je rozdiel medzi počtom valenčných elektrónov medzi atómami rozpustenej látky a atómami rozpúšťadla, tým väčší je posilňujúci účinok.
Metódy
Legovanie, teda pridávanie legujúcich prvkov
Príklad
Pevnosť zliatiny medi a niklu je väčšia ako pevnosť čistého kovu medi a niklu.
Jemné spevnenie zrna
Definícia
So zmenšením veľkosti zrna sa zvyšuje pevnosť a tvrdosť materiálu a zlepšuje sa aj plasticita a húževnatosť, jav známy ako spevnenie jemného zrna.
Mechanizmus
Princíp spočíva v blokujúcom účinku hraníc zŕn na dislokačný sklz. Pre polykryštalické musí pohyb dislokácie prekonať odpor hranice zŕn, je to spôsobené tým, že orientácia dislokácií na oboch stranách hranice zŕn je odlišná, takže v zrne nemôžu byť šmykové dislokácie priamo cez hranicu zŕn do susedné zrná, len na hranici zŕn upchaté veľkým počtom dislokácií spôsobených koncentráciou napätia, aby sa stimuloval pohyb dislokácií v susedných zrnách, bol vytvorený sklz. Takže čím jemnejšie zrno, tým vyššia je pevnosť materiálu.
zákon
Čím je zrno jemnejšie, tým väčšia je hraničná plocha zŕn, podľa Hall-Page vzorca, čím menší je stredný priemer zrna d, tým vyššia je medza klzu materiálu σs
Spôsoby zušľachťovania zŕn
① Proces kryštalizácie je možné zvýšiť zvýšením stupňa podchladenia, metamorfného spracovania, vibrácií a miešania, aby sa zvýšila rýchlosť nukleácie na zjemnenie zrna;
② pre deformáciu kovu za studena môže byť riadená stupňom deformácie, teplotou žíhania na zjemnenie zrna;
③ môže byť normalizovaná, žíhaná metóda tepelného spracovania na rafináciu zrna;
④ môžu byť pridané do oceľových legujúcich prvkov, tvorba nových fáz na inhibíciu rastu zŕn.
Posilňovanie druhej fázy
Definícia
V kovovej matrici je ďalšia jedna alebo niekoľko ďalších fáz, pričom prítomnosť týchto fáz zlepšuje pevnosť kovu. Kvôli rôznym procesom získania druhej fázy je spevnenie druhej fázy rozdelené na: ① Spevnenie zrážaním: získanie druhej fázy tepelným spracovaním so zmenou fázy ② Disperzné spevnenie: získanie druhej fázy spekaním prášku alebo vnútornou oxidáciou.
Mechanizmus
Dislokácie sa pri svojom pohybe stretávajú s druhou fázou a potrebujú druhú fázu obísť alebo prerezať, takže druhá fáza bráni pohybu dislokácií, čo vedie k zvýšeniu pevnosti materiálu.
Príklad
Prítomnosť karburátorov v oceli má za následok zvýšenie pevnosti ocele.
