Versterking van vaste oplossing

1. Definisie

'n Verskynsel waarin legeringselemente in die basismetaal opgelos word om 'n sekere mate van roostervervorming te veroorsaak en sodoende die sterkte van die legering te verhoog.

2. Beginsel

Die opgeloste atome wat in die vaste oplossing opgelos is, veroorsaak roostervervorming, wat die weerstand teen ontwrigtingsbeweging verhoog, gly moeilik maak en die sterkte en hardheid van die allooi-vaste oplossing verhoog. Hierdie verskynsel van versterking van die metaal deur 'n sekere opgeloste element op te los om 'n vaste oplossing te vorm, word vaste-oplossingsversterking genoem. Wanneer die konsentrasie van opgeloste atome gepas is, kan die sterkte en hardheid van die materiaal verhoog word, maar die taaiheid en plastisiteit daarvan het afgeneem.

3. Beïnvloedende faktore

Hoe hoër die atoomfraksie van opgeloste atome, hoe groter die versterkingseffek, veral wanneer die atoomfraksie baie laag is, hoe meer beduidend is die versterkingseffek.

Hoe groter die verskil tussen die opgeloste stof atome en die atoomgrootte van die basismetaal, hoe groter die versterkingseffek.

Interstisiële opgeloste atome het 'n groter versterkingseffek in vaste oplossings as vervangingsatome, en omdat die roostervervorming van interstisiële atome in liggaamsgesentreerde kubiese kristalle asimmetries is, is hul versterkingseffek groter as dié van vlakgesentreerde kubiese kristalle; maar interstisiële atome se vaste oplosbaarheid is baie beperk, dus is die werklike versterkingseffek ook beperk.

Hoe groter die verskil in die aantal valenselektrone tussen die opgeloste stofatome en die basismetaal, hoe duideliker is die versterkingseffek van die vaste oplossing, dit wil sê, die vloeigrens van die vaste oplossing neem toe met die toename van die valenselektronkonsentrasie.

4. Die mate van versterking van vaste oplossing hang hoofsaaklik af van die volgende faktore.

Die verskil in grootte tussen matriksatome en opgeloste stofatome. Hoe groter die grootteverskil, hoe groter die interferensie met die oorspronklike kristalstruktuur, en hoe moeiliker is dit vir ontwrigtingsglip.

Die hoeveelheid legeringselemente. Hoe meer legeringselemente bygevoeg word, hoe groter is die versterkingseffek. As te veel atome te groot of te klein is, sal die oplosbaarheid oorskry word. Dit behels 'n ander versterkingsmeganisme, die verspreide faseversterking.

Interstisiële opgeloste atome het 'n groter versterkingseffek in vaste oplossing as vervangingsatome.

Hoe groter die verskil in die aantal valenselektrone tussen die opgeloste stof atome en die basismetaal, hoe beduidender is die versterkingseffek van die vaste oplossing.

5. Effek

Vloeisterkte, treksterkte en hardheid is sterker as suiwer metale;

In die meeste gevalle is die rekbaarheid laer as dié van suiwer metaal;

Die geleidingsvermoë is baie laer as suiwer metaal;

Kruipweerstand, of sterkteverlies by hoë temperature, kan verbeter word deur versterking in vaste oplossings.

Werkverharding

1. Definisie

Soos die mate van koue vervorming toeneem, neem die sterkte en hardheid van metaalmateriale toe, maar die plastisiteit en taaiheid neem af.

2. Inleiding

'n Verskynsel waarin die sterkte en hardheid van metaalmateriale toeneem wanneer hulle plasties vervorm word onder die herkristallisasietemperatuur, terwyl die plastisiteit en taaiheid afneem. Ook bekend as koue werkverharding. Die rede is dat wanneer die metaal plasties vervorm word, die kristalkorrels gly en ontwrigtings verstrengel raak, wat veroorsaak dat die kristalkorrels verleng, breek en vesel vorm, en oorblywende spannings word in die metaal gegenereer. Die graad van werkverharding word gewoonlik uitgedruk deur die verhouding van die mikrohardheid van die oppervlaklaag na verwerking tot dié voor verwerking en die diepte van die verharde laag.

3. Interpretasie vanuit die perspektief van ontwrigtingsteorie

(1) Kruisings vind plaas tussen ontwrigtings, en die gevolglike snye belemmer die beweging van die ontwrigtings;

(2) 'n Reaksie vind plaas tussen ontwrigtings, en die gevormde vaste ontwrigting belemmer die beweging van die ontwrigting;

(3) Die verspreiding van ontwrigtings vind plaas, en die toename in ontwrigtingsdigtheid verhoog die weerstand teen ontwrigtingsbeweging verder.

4. Skade

Werkverharding bring probleme mee vir die verdere verwerking van metaalonderdele. Byvoorbeeld, in die proses van koudwalsing van die staalplaat, sal dit al hoe moeiliker word om te rol, daarom is dit nodig om tussentydse uitgloeiing tydens die verwerkingsproses te reël om die werkverharding deur verhitting uit te skakel. Nog 'n voorbeeld is om die oppervlak van die werkstuk bros en hard te maak in die snyproses, waardeur gereedskapslytasie versnel word en die snykrag verhoog word.

5. Voordele

Dit kan die sterkte, hardheid en slytasieweerstand van metale verbeter, veral vir daardie suiwer metale en sekere legerings wat nie deur hittebehandeling verbeter kan word nie. Byvoorbeeld, koudgetrekte hoësterkte-staaldraad en koudgewikkelde vere, ens., gebruik koudbewerkingsvervorming om die sterkte en elastisiteitslimiet daarvan te verbeter. Nog 'n voorbeeld is die gebruik van werkverharding om die hardheid en slytasieweerstand van tenks, trekkerspore, brekerkake en spoorwegwissels te verbeter.

6. Rol in meganiese ingenieurswese

Na koudtrek, rol en kogelstraal (sien oppervlakversterking) en ander prosesse, kan die oppervlaksterkte van metaalmateriale, onderdele en komponente aansienlik verbeter word;

Nadat die onderdele onder spanning geplaas is, oorskry die plaaslike spanning van sekere onderdele dikwels die vloeigrens van die materiaal, wat plastiese vervorming veroorsaak. As gevolg van werkverharding word die voortgesette ontwikkeling van plastiese vervorming beperk, wat die veiligheid van onderdele en komponente kan verbeter;

Wanneer 'n metaalonderdeel of -komponent gestempel word, gaan die plastiese vervorming daarvan gepaard met versterking, sodat die vervorming oorgedra word na die onbewerkte, verharde deel daaromheen. Na sulke herhaalde afwisselende aksies kan koue stempelonderdele met eenvormige dwarssnitvervorming verkry word;

Dit kan die snyprestasie van lae koolstofstaal verbeter en die skyfies maklik skeibaar maak. Maar werkverharding bring ook probleme mee vir die verdere verwerking van metaalonderdele. Byvoorbeeld, koudgetrekte staaldraad verbruik baie energie vir verdere trekking as gevolg van werkverharding, en kan selfs breek. Daarom moet dit gegloei word om werkverharding uit te skakel voor trekking. Nog 'n voorbeeld is dat om die oppervlak van die werkstuk bros en hard te maak tydens sny, die snykrag tydens hersny verhoog word, en die gereedskapslytasie versnel word.

Fyn korrel versterking

1. Definisie

Die metode om die meganiese eienskappe van metaalmateriale te verbeter deur die kristalkorrels te verfyn, word kristalverfyningversterking genoem. In die industrie word die sterkte van die materiaal verbeter deur die kristalkorrels te verfyn.

2. Beginsel

Metale is gewoonlik polikristalle wat uit baie kristalkorrels bestaan. Die grootte van die kristalkorrels kan uitgedruk word deur die aantal kristalkorrels per volume-eenheid. Hoe meer die getal, hoe fyner die kristalkorrels. Eksperimente toon dat fynkorrelmetale by kamertemperatuur hoër sterkte, hardheid, plastisiteit en taaiheid het as grofkorrelmetale. Dit is omdat die fynkorrels plastiese vervorming onder eksterne krag ondergaan en in meer korrels versprei kan word, die plastiese vervorming meer eenvormig is, en die spanningskonsentrasie minder is; boonop, hoe fyner die korrels, hoe groter die korrelgrensarea en hoe meer kronkelende korrelgrense. Hoe ongunstiger die verspreiding van krake. Daarom word die metode om die sterkte van die materiaal te verbeter deur die kristalkorrels te verfyn, in die bedryf korrelverfyningversterking genoem.

3. Effek

Hoe kleiner die korrelgrootte, hoe kleiner die aantal ontwrigtings (n) in die ontwrigtingsgroep. Volgens τ=nτ0, hoe kleiner die spanningskonsentrasie, hoe hoër die sterkte van die materiaal;

Die versterkingswet van fynkorrelversterking is dat hoe meer korrelgrense, hoe fyner die korrels. Volgens die Hall-Peiqi-verhouding, hoe kleiner die gemiddelde waarde (d) van die korrels, hoe hoër die vloeigrens van die materiaal.

4. Die metode van graanverfyning

Verhoog die mate van onderverkoeling;

Behandeling van agteruitgang;

Vibrasie en roering;

Vir koudvervormde metale kan die kristalkorrels verfyn word deur die graad van vervorming en uitgloeiingstemperatuur te beheer.

Tweede fase versterking

1. Definisie

In vergelyking met enkelfase-legerings, het meerfase-legerings 'n tweede fase benewens die matriksfase. Wanneer die tweede fase eenvormig in die matriksfase versprei is met fyn verspreide deeltjies, sal dit 'n beduidende versterkingseffek hê. Hierdie versterkingseffek word die tweede fase-versterking genoem.

2. Klassifikasie

Vir die beweging van ontwrigtings het die tweede fase wat in die allooi voorkom, die volgende twee situasies:

(1) Versterking van nie-vervormbare deeltjies (omleidingsmeganisme).

(2) Versterking van vervormbare deeltjies (deursnymeganisme).

Beide dispersieversterking en neerslagversterking is spesiale gevalle van tweede faseversterking.

3. Effek

Die hoofrede vir die versterking van die tweede fase is die interaksie tussen hulle en die ontwrigting, wat die beweging van die ontwrigting belemmer en die vervormingsweerstand van die legering verbeter.

om op te som

Die belangrikste faktore wat die sterkte beïnvloed, is die samestelling, struktuur en oppervlaktoestand van die materiaal self; die tweede is die kragtoestand, soos die spoed van die krag, die metode van laai, eenvoudige strek of herhaalde krag, sal verskillende sterktes toon; Daarbenewens het die geometrie en grootte van die monster en die toetsmedium ook 'n groot invloed, soms selfs deurslaggewend. Byvoorbeeld, die treksterkte van ultra-hoësterkte staal in 'n waterstofatmosfeer kan eksponensieel daal.

Daar is slegs twee maniere om metaalmateriale te versterk. Een is om die interatomiese bindingskrag van die legering te verhoog, die teoretiese sterkte daarvan te verhoog en 'n volledige kristal sonder defekte, soos snorre, voor te berei. Dit is bekend dat die sterkte van ystersnorre naby die teoretiese waarde is. Daar kan aanvaar word dat dit is omdat daar geen ontwrigtings in die snorre is nie, of slegs 'n klein hoeveelheid ontwrigtings wat nie tydens die vervormingsproses kan vermeerder nie. Ongelukkig, wanneer die deursnee van die snor groter is, daal die sterkte skerp. 'n Ander versterkingsbenadering is om 'n groot aantal kristaldefekte in die kristal in te bring, soos ontwrigtings, puntdefekte, heterogene atome, korrelgrense, hoogs verspreide deeltjies of inhomogeniteite (soos segregasie), ens. Hierdie defekte belemmer die beweging van ontwrigtings en verbeter ook die sterkte van die metaal aansienlik. Feite het bewys dat dit die mees effektiewe manier is om die sterkte van metale te verhoog. Vir ingenieursmateriale is dit oor die algemeen deur omvattende versterkingseffekte om beter omvattende werkverrigting te behaal.