Ενίσχυση στερεού διαλύματος

1. Ορισμός

Ένα φαινόμενο κατά το οποίο τα στοιχεία κράματος διαλύονται στο βασικό μέταλλο για να προκαλέσουν έναν ορισμένο βαθμό παραμόρφωσης του πλέγματος και έτσι να αυξήσουν την αντοχή του κράματος.

2. Αρχή

Τα άτομα διαλυμένης ουσίας που διαλύονται στο στερεό διάλυμα προκαλούν παραμόρφωση πλέγματος, η οποία αυξάνει την αντίσταση της μετατόπισης, καθιστά δύσκολη την ολίσθηση και αυξάνει την αντοχή και τη σκληρότητα του στερεού διαλύματος του κράματος. Αυτό το φαινόμενο της ενίσχυσης του μετάλλου με τη διάλυση ενός συγκεκριμένου στοιχείου διαλυμένης ουσίας για να σχηματιστεί ένα στερεό διάλυμα ονομάζεται ενίσχυση στερεού διαλύματος. Όταν η συγκέντρωση των ατόμων διαλυμένης ουσίας είναι κατάλληλη, η αντοχή και η σκληρότητα του υλικού μπορούν να αυξηθούν, αλλά η σκληρότητα και η πλαστικότητά του έχουν μειωθεί.

3. Παράγοντες που επηρεάζουν

Όσο υψηλότερο είναι το ατομικό κλάσμα των ατόμων της διαλυμένης ουσίας, τόσο μεγαλύτερη είναι η επίδραση ενίσχυσης, ειδικά όταν το ατομικό κλάσμα είναι πολύ χαμηλό, η επίδραση ενίσχυσης είναι πιο σημαντική.

Όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά μεταξύ των ατόμων της διαλυμένης ουσίας και του ατομικού μεγέθους του βασικού μετάλλου, τόσο μεγαλύτερη είναι η επίδραση ενίσχυσης.

Τα άτομα διάμεσης διαλυμένης ουσίας έχουν μεγαλύτερη επίδραση ενίσχυσης στερεού διαλύματος από τα άτομα αντικατάστασης και επειδή η παραμόρφωση πλέγματος των ενδιάμεσων ατόμων σε κυβικούς κρυστάλλους με κέντρο το σώμα είναι ασύμμετρη, η ενδυνάμωσή τους είναι μεγαλύτερη από αυτή των κυβικών κρυστάλλων με επίκεντρο το πρόσωπο. αλλά ενδιάμεσα άτομα Η διαλυτότητα του στερεού είναι πολύ περιορισμένη, επομένως η πραγματική επίδραση ενίσχυσης είναι επίσης περιορισμένη.

Όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά στον αριθμό των ηλεκτρονίων σθένους μεταξύ των ατόμων της διαλυμένης ουσίας και του βασικού μετάλλου, τόσο πιο εμφανές είναι το αποτέλεσμα ενίσχυσης του στερεού διαλύματος, δηλαδή η ισχύς διαρροής του στερεού διαλύματος αυξάνεται με την αύξηση της συγκέντρωσης των ηλεκτρονίων σθένους.

4. Ο βαθμός ενίσχυσης του στερεού διαλύματος εξαρτάται κυρίως από τους ακόλουθους παράγοντες

Η διαφορά μεγέθους μεταξύ ατόμων μήτρας και ατόμων διαλυμένης ουσίας. Όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά μεγέθους, τόσο μεγαλύτερη είναι η παρεμβολή στην αρχική κρυσταλλική δομή και τόσο πιο δύσκολη είναι η ολίσθηση της εξάρθρωσης.

Η ποσότητα των στοιχείων κράματος. Όσο περισσότερα στοιχεία κράματος προστίθενται, τόσο μεγαλύτερη είναι η επίδραση ενίσχυσης. Εάν πάρα πολλά άτομα είναι πολύ μεγάλα ή πολύ μικρά, η διαλυτότητα θα ξεπεραστεί. Αυτό περιλαμβάνει έναν άλλο μηχανισμό ενίσχυσης, την ενίσχυση της διάσπαρτης φάσης.

Τα ενδιάμεσα άτομα διαλυμένης ουσίας έχουν μεγαλύτερη επίδραση ενίσχυσης του στερεού διαλύματος από τα άτομα αντικατάστασης.

Όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά στον αριθμό των ηλεκτρονίων σθένους μεταξύ των ατόμων της διαλυμένης ουσίας και του βασικού μετάλλου, τόσο πιο σημαντική είναι η επίδραση ενίσχυσης του στερεού διαλύματος.

5. Επίδραση

Η αντοχή διαρροής, η αντοχή σε εφελκυσμό και η σκληρότητα είναι ισχυρότερες από τα καθαρά μέταλλα.

Στις περισσότερες περιπτώσεις, η ολκιμότητα είναι χαμηλότερη από αυτή του καθαρού μετάλλου.

Η αγωγιμότητα είναι πολύ χαμηλότερη από το καθαρό μέταλλο.

Η αντοχή σε ερπυσμό ή η απώλεια αντοχής σε υψηλές θερμοκρασίες, μπορεί να βελτιωθεί με ενίσχυση στερεού διαλύματος.

Εργαστείτε σκλήρυνση

1. Ορισμός

Καθώς ο βαθμός ψυχρής παραμόρφωσης αυξάνεται, η αντοχή και η σκληρότητα των μεταλλικών υλικών αυξάνονται, αλλά η πλαστικότητα και η σκληρότητα μειώνονται.

2. Εισαγωγή

Ένα φαινόμενο κατά το οποίο η αντοχή και η σκληρότητα των μεταλλικών υλικών αυξάνονται όταν παραμορφώνονται πλαστικά κάτω από τη θερμοκρασία ανακρυστάλλωσης, ενώ η πλαστικότητα και η σκληρότητα μειώνονται. Γνωστή και ως σκλήρυνση με ψυχρή εργασία. Ο λόγος είναι ότι όταν το μέταλλο παραμορφώνεται πλαστικά, οι κρυσταλλικοί κόκκοι γλιστρούν και μπλέκονται οι εξαρθρώσεις, γεγονός που προκαλεί την επιμήκυνση των κρυσταλλικών κόκκων, το σπάσιμο και την ίνα, και δημιουργούνται υπολειμματικές τάσεις στο μέταλλο. Ο βαθμός σκλήρυνσης εργασίας εκφράζεται συνήθως από τον λόγο της μικροσκληρότητας του επιφανειακού στρώματος μετά την επεξεργασία προς αυτόν πριν από την επεξεργασία και το βάθος του σκληρυμένου στρώματος.

3. Ερμηνεία από τη σκοπιά της θεωρίας της εξάρθρωσης

(1) Η τομή συμβαίνει μεταξύ των εξαρθρώσεων και οι προκύπτουσες τομές εμποδίζουν την κίνηση των εξαρθρώσεων.

(2) Μια αντίδραση εμφανίζεται μεταξύ των εξαρθρώσεων και η σχηματισμένη σταθερή εξάρθρωση εμποδίζει την κίνηση της εξάρθρωσης.

(3) Συμβαίνει ο πολλαπλασιασμός των εξαρθρώσεων και η αύξηση της πυκνότητας της εξάρθρωσης αυξάνει περαιτέρω την αντίσταση στην κίνηση της εξάρθρωσης.

4. Βλάβη

Η σκλήρυνση εργασίας φέρνει δυσκολίες στην περαιτέρω επεξεργασία μεταλλικών μερών. Για παράδειγμα, κατά τη διαδικασία ψυχρής έλασης της χαλύβδινης πλάκας, θα γίνεται όλο και πιο δύσκολο να κυλήσει, επομένως είναι απαραίτητο να διευθετηθεί η ενδιάμεση ανόπτηση κατά τη διάρκεια της διαδικασίας επεξεργασίας για να εξαλειφθεί η σκλήρυνσή της με θέρμανση. Ένα άλλο παράδειγμα είναι να γίνει η επιφάνεια του τεμαχίου εργασίας εύθραυστη και σκληρή στη διαδικασία κοπής, επιταχύνοντας έτσι τη φθορά του εργαλείου και αυξάνοντας τη δύναμη κοπής.

5. Οφέλη

Μπορεί να βελτιώσει την αντοχή, τη σκληρότητα και την αντοχή στη φθορά των μετάλλων, ειδικά για εκείνα τα καθαρά μέταλλα και ορισμένα κράματα που δεν μπορούν να βελτιωθούν με θερμική επεξεργασία. Για παράδειγμα, το σύρμα από χάλυβα υψηλής αντοχής με ψυχρή έλξη και το ελατήριο ψυχρής περιέλιξης, κ.λπ., χρησιμοποιούν παραμόρφωση ψυχρής εργασίας για να βελτιώσουν την αντοχή και το όριο ελαστικότητάς του. Ένα άλλο παράδειγμα είναι η χρήση της σκλήρυνσης εργασίας για τη βελτίωση της σκληρότητας και της αντίστασης στη φθορά των δεξαμενών, των τροχιών τρακτέρ, των σιαγόνων θραυστήρα και των στροφών σιδηροδρόμων.

6. Ρόλος στη μηχανολογία

Μετά από κρύο τράβηγμα, κύλιση και σφηνάκι (βλέπε ενίσχυση επιφάνειας) και άλλες διεργασίες, η επιφανειακή αντοχή των μεταλλικών υλικών, εξαρτημάτων και εξαρτημάτων μπορεί να βελτιωθεί σημαντικά.

Μετά την καταπόνηση των εξαρτημάτων, η τοπική τάση ορισμένων μερών συχνά υπερβαίνει το όριο απόδοσης του υλικού, προκαλώντας πλαστική παραμόρφωση. Λόγω της σκλήρυνσης εργασίας, περιορίζεται η συνεχής ανάπτυξη πλαστικής παραμόρφωσης, η οποία μπορεί να βελτιώσει την ασφάλεια εξαρτημάτων και εξαρτημάτων.

Όταν σφραγίζεται ένα μεταλλικό μέρος ή εξάρτημα, η πλαστική του παραμόρφωση συνοδεύεται από ενίσχυση, έτσι ώστε η παραμόρφωση να μεταφέρεται στο ακατέργαστο σκληρυμένο τμήμα γύρω του. Μετά από τέτοιες επαναλαμβανόμενες εναλλασσόμενες ενέργειες, μπορούν να ληφθούν εξαρτήματα ψυχρής σφράγισης με ομοιόμορφη παραμόρφωση διατομής.

Μπορεί να βελτιώσει την απόδοση κοπής του χάλυβα χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα και να κάνει τα τσιπς να διαχωρίζονται εύκολα. Αλλά η σκλήρυνση εργασίας φέρνει επίσης δυσκολίες στην περαιτέρω επεξεργασία των μεταλλικών μερών. Για παράδειγμα, το χαλύβδινο σύρμα ψυχρής έλξης καταναλώνει πολλή ενέργεια για περαιτέρω έλξη λόγω σκληρύνσεως εργασίας και μπορεί ακόμη και να σπάσει. Επομένως, πρέπει να ανόπτεται για να εξαλειφθεί η σκλήρυνση πριν από το σχέδιο. Ένα άλλο παράδειγμα είναι ότι για να γίνει η επιφάνεια του τεμαχίου εργασίας εύθραυστη και σκληρή κατά την κοπή, η δύναμη κοπής αυξάνεται κατά την εκ νέου κοπή και η φθορά του εργαλείου επιταχύνεται.

Ενδυνάμωση λεπτών κόκκων

1. Ορισμός

Η μέθοδος βελτίωσης των μηχανικών ιδιοτήτων των μεταλλικών υλικών με διύλιση των κρυσταλλικών κόκκων ονομάζεται ενίσχυση διύλισης κρυστάλλων. Στη βιομηχανία, η αντοχή του υλικού βελτιώνεται με τη διύλιση των κρυσταλλικών κόκκων.

2. Αρχή

Τα μέταλλα είναι συνήθως πολυκρύσταλλοι που αποτελούνται από πολλούς κρυσταλλικούς κόκκους. Το μέγεθος των κρυσταλλικών κόκκων μπορεί να εκφραστεί με τον αριθμό των κρυσταλλικών κόκκων ανά μονάδα όγκου. Όσο περισσότερος είναι ο αριθμός, τόσο λεπτότεροι είναι οι κόκκοι του κρυστάλλου. Τα πειράματα δείχνουν ότι τα λεπτόκοκκα μέταλλα σε θερμοκρασία δωματίου έχουν υψηλότερη αντοχή, σκληρότητα, πλαστικότητα και σκληρότητα από τα χονδρόκοκκα μέταλλα. Αυτό συμβαίνει επειδή οι λεπτοί κόκκοι υφίστανται πλαστική παραμόρφωση υπό εξωτερική δύναμη και μπορούν να διασκορπιστούν σε περισσότερους κόκκους, η πλαστική παραμόρφωση είναι πιο ομοιόμορφη και η συγκέντρωση τάσης είναι μικρότερη. Επιπλέον, όσο λεπτότεροι είναι οι κόκκοι, τόσο μεγαλύτερη είναι η περιοχή των ορίων των κόκκων και τόσο πιο ελικοειδή όρια κόκκων. Όσο πιο δυσμενής είναι η διάδοση των ρωγμών. Επομένως, η μέθοδος βελτίωσης της αντοχής του υλικού με διύλιση των κρυσταλλικών κόκκων ονομάζεται ενίσχυση καθαρισμού κόκκων στη βιομηχανία.

3. Επίδραση

Όσο μικρότερο είναι το μέγεθος των κόκκων, τόσο μικρότερος είναι ο αριθμός των εξαρθρώσεων (n) στο σύμπλεγμα εξαρθρώσεων. Σύμφωνα με τ=nτ0, όσο μικρότερη είναι η συγκέντρωση τάσεων, τόσο μεγαλύτερη είναι η αντοχή του υλικού.

Ο ενισχυτικός νόμος της ενίσχυσης των λεπτών κόκκων είναι ότι όσο περισσότερα όρια κόκκων, τόσο λεπτότεροι είναι οι κόκκοι. Σύμφωνα με τη σχέση Hall-Peiqi, όσο μικρότερη είναι η μέση τιμή (d) των κόκκων, τόσο μεγαλύτερη είναι η αντοχή διαρροής του υλικού.

4. Η μέθοδος εξευγενισμού των κόκκων

Αυξήστε τον βαθμό υποψύξης.

Θεραπεία φθοράς;

Δόνηση και ανάδευση.

Για μέταλλα με ψυχρή παραμόρφωση, οι κρυσταλλικοί κόκκοι μπορούν να καθαριστούν ελέγχοντας τον βαθμό παραμόρφωσης και τη θερμοκρασία ανόπτησης.

Ενίσχυση δεύτερης φάσης

1. Ορισμός

Σε σύγκριση με τα μονοφασικά κράματα, τα πολυφασικά κράματα έχουν μια δεύτερη φάση εκτός από τη φάση της μήτρας. Όταν η δεύτερη φάση κατανέμεται ομοιόμορφα στη φάση της μήτρας με λεπτά διασκορπισμένα σωματίδια, θα έχει σημαντική επίδραση ενίσχυσης. Αυτό το ενισχυτικό αποτέλεσμα ονομάζεται ενίσχυση δεύτερης φάσης.

2. Ταξινόμηση

Για την κίνηση των εξαρθρώσεων, η δεύτερη φάση που περιέχεται στο κράμα έχει τις ακόλουθες δύο καταστάσεις:

(1) Ενίσχυση μη παραμορφώσιμων σωματιδίων (μηχανισμός bypass).

(2) Ενίσχυση παραμορφώσιμων σωματιδίων (μηχανισμός cut-through).

Τόσο η ενίσχυση διασποράς όσο και η ενίσχυση υετού αποτελούν ειδικές περιπτώσεις ενίσχυσης δεύτερης φάσης.

3. Επίδραση

Ο κύριος λόγος για την ενίσχυση της δεύτερης φάσης είναι η αλληλεπίδραση μεταξύ τους και της εξάρθρωσης, η οποία εμποδίζει την κίνηση του εξαρθρήματος και βελτιώνει την αντίσταση παραμόρφωσης του κράματος.

για να συνοψίσουμε

Οι πιο σημαντικοί παράγοντες που επηρεάζουν την αντοχή είναι η σύνθεση, η δομή και η επιφανειακή κατάσταση του ίδιου του υλικού. η δεύτερη είναι η κατάσταση της δύναμης, όπως η ταχύτητα της δύναμης, η μέθοδος φόρτωσης, το απλό τέντωμα ή η επαναλαμβανόμενη δύναμη, θα δείξει διαφορετικές αντοχές. Επιπλέον, η γεωμετρία και το μέγεθος του δείγματος και του μέσου δοκιμής έχουν επίσης μεγάλη επιρροή, μερικές φορές ακόμη και καθοριστική. Για παράδειγμα, η αντοχή σε εφελκυσμό του χάλυβα εξαιρετικά υψηλής αντοχής σε ατμόσφαιρα υδρογόνου μπορεί να πέσει εκθετικά.

Υπάρχουν μόνο δύο τρόποι για την ενίσχυση των μεταλλικών υλικών. Το ένα είναι να αυξηθεί η δύναμη διατομικής σύνδεσης του κράματος, να αυξηθεί η θεωρητική του αντοχή και να προετοιμαστεί ένας πλήρης κρύσταλλος χωρίς ελαττώματα, όπως τα μουστάκια. Είναι γνωστό ότι η αντοχή των σιδερένιων μουστακιών είναι κοντά στη θεωρητική αξία. Μπορεί να θεωρηθεί ότι αυτό συμβαίνει επειδή δεν υπάρχουν εξαρθρήματα στα μουστάκια ή μόνο μια μικρή ποσότητα εξαρθρώσεων που δεν μπορούν να πολλαπλασιαστούν κατά τη διαδικασία παραμόρφωσης. Δυστυχώς, όταν η διάμετρος του μουστάκι είναι μεγαλύτερη, η αντοχή πέφτει απότομα. Μια άλλη προσέγγιση ενίσχυσης είναι η εισαγωγή μεγάλου αριθμού κρυσταλλικών ελαττωμάτων στον κρύσταλλο, όπως εξαρθρώσεις, σημειακά ελαττώματα, ετερογενή άτομα, όρια κόκκων, πολύ διασκορπισμένα σωματίδια ή ανομοιογένειες (όπως ο διαχωρισμός) κ.λπ. Αυτά τα ελαττώματα εμποδίζουν την κίνηση των εξαρθρώσεων και Επίσης βελτιώνει σημαντικά την αντοχή του μετάλλου. Τα γεγονότα έχουν αποδείξει ότι αυτός είναι ο πιο αποτελεσματικός τρόπος για να αυξηθεί η αντοχή των μετάλλων. Για τα υλικά μηχανικής, είναι γενικά μέσω ολοκληρωμένων εφέ ενίσχυσης για την επίτευξη καλύτερης συνολικής απόδοσης.