Versterking van soliede 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 word, veroorsaak roostervervorming, wat die weerstand van ontwrigtingbeweging verhoog, gly moeilik maak en die sterkte en hardheid van die vastestof-legeringsoplossing verhoog. Hierdie verskynsel van die versterking van die metaal deur 'n sekere opgeloste element op te los om 'n vaste oplossing te vorm, word vaste oplossing versterking genoem. Wanneer die konsentrasie van opgeloste atome toepaslik 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 is die versterkende effek, veral wanneer die atoomfraksie baie laag is, is die versterkende effek meer betekenisvol.

Hoe groter die verskil tussen die opgeloste atome en die atoomgrootte van die basismetaal, hoe groter is die versterkende effek.

Interstisiële opgeloste stofatome het 'n groter vaste oplossing versterkende effek as vervangingsatome, en omdat die roostervervorming van interstisiële atome in liggaamsgesentreerde kubieke kristalle asimmetries is, is hul versterkende effek groter as dié van gesiggesentreerde kubieke kristalle; maar interstisiële atome Die vastestofoplosbaarheid is baie beperk, dus is die werklike versterkende effek ook beperk.

Hoe groter die verskil in die aantal valenselektrone tussen die opgeloste atome en die basismetaal is, hoe duideliker is die versterkende effek van die vaste oplossing, dit wil sê die opbrengssterkte van die vaste oplossing neem toe met die toename in die valenselektronkonsentrasie.

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

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

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

Interstisiële opgeloste stofatome het 'n groter vaste-oplossingversterkende effek as vervangingsatome.

Hoe groter die verskil in die aantal valenselektrone tussen die opgeloste atome en die basismetaal, hoe meer betekenisvol is die versterkende effek van die vaste oplossing.

5. Effek

Opbrengsterkte, 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 vaste oplossing te versterk.

Werk verharding

1. Definisie

Soos die graad 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 dit plasties vervorm word onder die herkristallisasietemperatuur, terwyl die plastisiteit en taaiheid afneem. Ook bekend as koue werk verharding. Die rede is dat wanneer die metaal plasties vervorm word, die kristalkorrels gly en ontwrigtings verstrengel word, wat veroorsaak dat die kristalkorrels verleng, breek en vervesel, en oorblywende spannings word in die metaal gegenereer. Die mate 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 ontwrigtingteorie

(1) Snyding vind plaas tussen ontwrigtings, en die gevolglike snye verhinder die beweging van die ontwrigtings;

(2) 'n Reaksie vind tussen ontwrigtings plaas, 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 ontwrigtingbeweging verder.

4. Skade

Werkverharding bring probleme by die verdere verwerking van metaalonderdele. Byvoorbeeld, in die proses om die staalplaat koud te rol, sal dit moeiliker en moeiliker word om te rol, daarom is dit nodig om intermediêre uitgloeiing tydens die verwerkingsproses te reël om sy werkverharding deur verhitting uit te skakel. Nog 'n voorbeeld is om die oppervlak van die werkstuk in die snyproses bros en hard te maak, en sodoende werktuigslytasie te versnel en snykrag te verhoog.

5. Voordele

Dit kan die sterkte, hardheid en slytvastheid van metale verbeter, veral vir daardie suiwer metale en sekere legerings wat nie deur hittebehandeling verbeter kan word nie. Byvoorbeeld, koud-getrekte hoësterkte staaldraad en koue opgerolde veer, ens., Gebruik koue werkende vervorming om sy sterkte en elastiese limiet 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 koue trek, rol en skootpening (sien oppervlakversterking) en ander prosesse, kan die oppervlaksterkte van metaalmateriale, -onderdele en -komponente aansienlik verbeter word;

Nadat die dele gestres is, oorskry die plaaslike spanning van sekere dele dikwels die opbrengsgrens 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 metaaldeel 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 stamponderdele met eenvormige dwarssnitvervorming verkry word;

Dit kan die snyprestasie van laekoolstofstaal verbeter en maak die skyfies maklik om te skei. Maar werkverharding bring ook probleme by die verdere verwerking van metaalonderdele. Koudgetrekte staaldraad verbruik byvoorbeeld baie energie vir verdere trek as gevolg van werkverharding, en kan selfs gebreek word. Daarom moet dit uitgegloei word om werkverharding uit te skakel voordat dit geteken word. Nog 'n voorbeeld is dat om die oppervlak van die werkstuk bros en hard te maak tydens sny, word die snykrag verhoog tydens hersny, en die gereedskapslytasie word versnel.

Fynkorrelversterking

1. Definisie

Die metode om die meganiese eienskappe van metaalmateriale te verbeter deur die kristalkorrels te verfyn, word kristalraffineringsversterking 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 eenheid volume. Hoe meer die getal, hoe fyner die kristalkorrels. Eksperimente toon dat fynkorrelige metale by kamertemperatuur hoër sterkte, hardheid, plastisiteit en taaiheid het as grofkorrelige metale. Dit is omdat die fyn korrels plastiese vervorming ondergaan onder eksterne krag en in meer korrels versprei kan word, die plastiese vervorming is meer eenvormig, en die spanningskonsentrasie is minder; boonop, hoe fyner die korrels, hoe groter is die graangrensoppervlakte en hoe kronkeliger graangrense. Hoe meer ongunstig is die voortplanting van krake. Daarom word die metode om die sterkte van die materiaal te verbeter deur die kristalkorrels te verfyn, korrelverfyningsversterking in die industrie genoem.

3. Effek

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

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

4. Die metode van graanverfyning

Verhoog die mate van onderverkoeling;

Behandeling van agteruitgang;

Vibrasie en roering;

Vir koud-vervormde metale kan die kristalkorrels verfyn word deur die mate van vervorming en uitgloeiingstemperatuur te beheer.

Tweede fase versterking

1. Definisie

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

2. Klassifikasie

Vir die beweging van ontwrigtings het die tweede fase in die legering die volgende twee situasies:

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

(2) Versterking van vervormbare deeltjies (deursnymeganisme).

Beide dispersie versterking en neerslag versterking is spesiale gevalle van tweede fase versterking.

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 verhinder 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 toestand van krag, 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 ultrahoësterkte staal in 'n waterstofatmosfeer kan eksponensieel daal.

Daar is net twee maniere om metaalmateriaal te versterk. Een daarvan is om die interatomiese bindingskrag van die legering te verhoog, sy teoretiese sterkte te verhoog en 'n volledige kristal sonder defekte, soos snorbaarde, voor te berei. Dit is bekend dat die sterkte van yster snorbaarde naby aan die teoretiese waarde is. Dit kan in ag geneem word dat dit is omdat daar geen ontwrigtings in die snorbaarde 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. Nog 'n versterkende benadering is om 'n groot aantal kristaldefekte in die kristal in te voer, 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 doeltreffendste manier is om die sterkte van metale te verhoog. Vir ingenieursmateriaal is dit gewoonlik deur omvattende versterkingseffekte om beter omvattende werkverrigting te behaal.