1. Posilňovanie deformácie (alebo spevnenie deformácie, spevnenie práce)
Definícia
Potom, čo materiál povolí, so zvyšovaním stupňa deformácie sa zvyšuje pevnosť a tvrdosť materiálu a jav, že plasticita a húževnatosť klesá, sa nazýva deformačné spevnenie alebo mechanické spevnenie.
Mechanizmus
S postupujúcou plastickou deformáciou hustota dislokácií neustále narastá, takže vzájomné dodávanie dislokácií sa pri pohybe zintenzívňuje, čoho výsledkom sú prekážky ako pevné kroky a dislokačné spletence, ktoré zvyšujú odpor pohybu dislokácie a spôsobujú deformáciu. Zvýšenie odporu sťaží pokračovanie plastickej deformácie, čím sa zlepší pevnosť kovu: stupeň deformácie sa zvýši, pevnosť a tvrdosť materiálu sa zvýši, plasticita a húževnatosť sa zníži a hustota dislokácií sa naďalej zvýši. Podľa vzorca je možné poznať silu a hustotu dislokácie ρ je úmerná polovici výkonu, čím väčší je Burgersov vektor b dislokácie, tým výraznejší je posilňovací účinok.
Metóda
Deformácia za studena, ako je lisovanie za studena, valcovanie, brokovanie atď.
Príklad
Oceľový drôt ťahaný za studena môže zdvojnásobiť svoju pevnosť.
Praktický význam deformačného spevnenia (výhody a nevýhody)
(1) Výhody:
①Deformačné spevnenie je efektívna metóda na spevnenie kovov. Pri niektorých materiáloch, ktoré sa nedajú spevniť tepelným spracovaním, možno na zvýšenie pevnosti materiálu použiť deformačné spevnenie, ktoré môže pevnosť zdvojnásobiť.
②Je to dôležitý faktor pri spracovaní a tvarovaní niektorých obrobkov alebo polotovarov, vďaka čomu sa kov rovnomerne deformuje a umožňuje tvarovanie obrobkov alebo polotovarov, ako je oceľový drôt ťahaný za studena a lisovanie dielov.
③Posilnenie deformácie môže tiež zlepšiť bezpečnosť častí alebo komponentov počas používania. Keď v určitých častiach dielu dôjde ku koncentrácii napätia alebo preťaženiu, dôjde na tomto mieste k plastickej deformácii a deformácia preťaženého dielu sa zastaví v dôsledku mechanického spevnenia, čím sa zvýši bezpečnosť. sex.
(2) Nevýhody:
①Spevnenie deformácie tiež prináša problémy pri výrobe a používaní materiálov. Deformácia zvyšuje pevnosť a znižuje plasticitu, čo sťažuje pokračovanie deformácie a vyžaduje väčšiu spotrebu energie.
② Aby sa materiál mohol ďalej deformovať, je potrebné uprostred rekryštalizačné žíhanie, aby sa materiál mohol ďalej deformovať bez praskania, čo zvyšuje výrobné náklady.
2. Pevné spevnenie roztoku
Definícia
S nárastom obsahu atómov rozpustenej látky sa zvyšuje pevnosť a tvrdosť tuhého roztoku a jav, že plasticita a húževnatosť klesá, sa nazýva spevnenie tuhého roztoku.
Mechanizmus
(1) Rozpúšťanie atómov rozpustenej látky deformuje mriežku tuhého roztoku a bráni pohybu dislokácií na rovine sklzu.
(2) Coriolisova vzduchová hmota tvorená segregovanými atómami rozpustenej látky na dislokačnej čiare môže dislokáciu zafixovať a zvýšiť tak odpor pohybu dislokácie.
(3) Segregácia atómov rozpustenej látky v oblasti vrstvenia bráni pohybu rozšírených dislokácií. Všetky faktory, ktoré bránia pohybu dislokácií a zvyšujú odolnosť pohybu dislokácie, môžu zvýšiť silu.
zákona
①V rozsahu rozpustnosti tuhého roztoku, čím väčší je hmotnostný podiel legujúcich prvkov, tým väčší je posilňujúci účinok
② Čím väčší je rozdiel vo veľkosti medzi atómami rozpustenej látky a atómami rozpúšťadla, tým výraznejší bude posilňujúci účinok.
③Posilňujúci účinok prvkov rozpustenej látky tvoriacich intersticiálne tuhé roztoky je väčší ako účinok prvkov tvoriacich náhradné tuhé roztoky
④Čím väčší je rozdiel v počte valenčných elektrónov medzi atómami rozpustenej látky a atómami rozpúšťadla, tým väčší je posilňujúci účinok.
Metóda
Legovanie, teda pridávanie legujúcich prvkov.
Príklad
Pevnosť zliatin medi a niklu je väčšia ako pevnosť medi a kovov s čistým niklom.
3. Jemné spevnenie zrna
Definícia
So znižovaním veľkosti zrna sa zvyšuje pevnosť a tvrdosť materiálu a jav, že sa zlepšuje aj plasticita a húževnatosť, sa nazýva spevnenie jemného zrna.
Mechanizmus
Princíp spočíva v blokujúcom účinku hraníc zŕn na dislokačný sklz. Pre polykryštály musí pohyb dislokácií prekonať odpor hraníc zŕn. Je to preto, že orientácie dislokácií na oboch stranách hraníc zŕn sú rozdielne, takže v určitom zrne nemôžu posunuté dislokácie priamo prekročiť hranicu zŕn a dostať sa do susednej hranice zŕn. Pohyb existujúcich dislokácií v susedných zrnách môže byť stimulovaný na generovanie sklzu iba vtedy, keď je na hranici zŕn nahustený veľký počet dislokácií a spôsobujú koncentráciu napätia. Takže čím jemnejšie zrná, tým vyššia je pevnosť materiálu.
zákona
Čím je zrno jemnejšie, tým väčšia je oblasť hranice zrna. Podľa Hall-Pageho vzorca, čím menší je priemerný priemer d zrna, tým vyššia je medza klzu σs materiálu.
Spôsob zušľachťovania zŕn
① Počas procesu kryštalizácie je možné kryštálové zrná zjemniť zvýšením stupňa podchladenia, modifikácie, vibrácií a miešania, aby sa zvýšila rýchlosť nukleácie;
② Pre kovy deformované za studena môžu byť zrná rafinované riadením stupňa deformácie a teploty žíhania;
③Zrná môžu byť rafinované metódami tepelného spracovania normalizácie a žíhania;
④ Do ocele je možné pridať legujúce prvky, aby sa vytvorila nová fáza, ktorá inhibuje rast zŕn.
4. Druhá fáza posilňovania
Definícia
V kovovej matrici je jedna alebo niekoľko ďalších fáz a prítomnosť týchto fáz zvyšuje pevnosť kovu. Kvôli rôznym procesom získania druhej fázy je spevnenie druhej fázy rozdelené na ①precipitačné spevnenie: druhá fáza sa získa tepelným spracovaním so zmenou fázy ②disperzné spevnenie: druhá fáza sa získa spekaním prášku alebo vnútornou oxidáciou.
Mechanizmus
Keď dislokácia narazí na druhú fázu počas pohybu, potrebuje obísť alebo prerezať druhú fázu, takže druhá fáza bráni pohybu dislokácie a zlepšuje pevnosť materiálu.
Príklad
Prítomnosť cementitu v oceli zvyšuje jej pevnosť.
