1. Deformasjonsforsterkning (eller tøyningsforsterkning, arbeidsherding)
Definisjon
Etter at materialet gir etter, ettersom graden av deformasjon øker, øker styrken og hardheten til materialet, og fenomenet med at plastisiteten og seigheten avtar kalles deformasjonsforsterkning eller arbeidsherding.
Mekanisme
Når den plastiske deformasjonen fortsetter, øker dislokasjonstettheten kontinuerlig, slik at den gjensidige leveringen av dislokasjoner intensiveres under bevegelse, noe som resulterer i hindringer som faste trinn og dislokasjonsforviklinger, som øker motstanden til dislokasjonsbevegelser og forårsaker deformasjon. Økningen i motstand vil gjøre det vanskelig å fortsette plastisk deformasjon, og dermed forbedre styrken til metallet: graden av deformasjon øker, styrken og hardheten til materialet øker, plastisiteten og seigheten reduseres, og dislokasjonstettheten fortsetter å øke. I henhold til formelbildet kan styrken og dislokasjonstettheten være kjent ρ er proporsjonal med halvparten av kraften, jo større Burgers-vektoren b av dislokasjonen er, desto mer signifikant er styrkingseffekten.
Metode
Kalddeformasjon, som kaldpressing, rulling, kuleblending, etc.
Eksempel
Den kaldtrukne ståltråden kan doble styrken.
Den praktiske betydningen av deformasjonsforsterkning (fordeler og ulemper)
(1) Fordeler:
①Deformasjonsforsterkning er en effektiv metode for å styrke metaller. For noen materialer som ikke kan forsterkes ved varmebehandling, kan deformasjonsforsterkning brukes for å øke styrken på materialet, noe som kan doble styrken.
②Det er en viktig faktor i behandlingen og formingen av enkelte arbeidsstykker eller halvfabrikata, noe som gjør at metallet deformeres jevnt og gjør dannelsen av arbeidsstykker eller halvfabrikata mulig, for eksempel kaldtrukket ståltråd og stempling av deler.
③ Deformasjonsforsterkning kan også forbedre sikkerheten til deler eller komponenter under bruk. Når spenningskonsentrasjon eller overbelastning oppstår i visse deler av delen, vil plastisk deformasjon oppstå på det stedet, og deformasjonen av den overbelastede delen vil stoppe på grunn av arbeidsherding, og dermed forbedre sikkerheten. kjønn.
(2) Ulemper:
①Deformasjonsforsterkning gir også problemer med produksjon og bruk av materialer. Deformasjon øker styrken og reduserer plastisiteten, noe som gjør det vanskelig å fortsette deformasjonen og krever mer strømforbruk.
②For å la materialet fortsette å deformeres, kreves rekrystalliseringsgløding i midten, slik at materialet kan fortsette å deformeres uten å sprekke, noe som øker produksjonskostnadene.
2. Solid løsning forsterkning
Definisjon
Med økningen av innholdet av oppløste atomer øker styrken og hardheten til den faste løsningen, og fenomenet at plastisiteten og seigheten avtar kalles fast løsningsstyrking.
Mekanisme
(1) Oppløsningen av oppløste atomer forvrenger gitteret til den faste løsningen og hindrer bevegelsen av dislokasjoner på glideplanet.
(2) Coriolis-luftmassen dannet av de segregerte oppløste atomene på dislokasjonslinjen kan feste dislokasjonen og øke motstanden til dislokasjonsbevegelsen.
(3) Segregeringen av oppløste atomer i stablingsforkastningsområdet hindrer bevegelsen av utvidede dislokasjoner. Alle faktorer som hindrer bevegelse av dislokasjoner og øker motstanden av dislokasjonsbevegelser kan øke styrken.
lov
①I området for løselighet i fast løsning, jo større massefraksjon av legeringselementer, desto større er styrkende effekt
②Jo større størrelsesforskjellen er mellom oppløste atomer og løsemiddelatomer, desto mer signifikant vil den forsterkende effekten være.
③Den styrkende effekten av oppløste elementer som danner interstitielle faste løsninger er større enn for elementer som danner erstatningsfaste løsninger
④Jo større forskjellen er i antall valenselektroner mellom oppløste atomer og løsemiddelatomer, desto større forsterkende effekt.
Metode
Legering, det vil si å legge til legeringselementer.
Eksempel
Styrken til kobber-nikkel-legeringer er større enn for kobber og nikkel-rene metaller.
3. Finkornforsterkning
Definisjon
Med reduksjonen av kornstørrelsen øker styrken og hardheten til materialet, og fenomenet at plastisiteten og seigheten også forbedres kalles finkornforsterkning.
Mekanisme
Prinsippet ligger i den blokkerende effekten av korngrenser på dislokasjonsglidning. For polykrystaller må bevegelsen av dislokasjoner overvinne motstanden til korngrensene. Dette er fordi dislokasjonsorienteringene på begge sider av korngrensene er forskjellige, så i et bestemt korn kan ikke de utglidende dislokasjonene direkte krysse korngrensen og gå inn i den tilstøtende korngrensen. Bare når et stort antall dislokasjoner er pakket ved korngrensen og forårsaker spenningskonsentrasjon, kan bevegelsen av eksisterende dislokasjoner i tilstøtende korn stimuleres for å generere skli. Så jo finere korn, desto høyere styrke har materialet.
lov
Jo finere korn, jo større korngrenseareal. I henhold til Hall-Page-formelbildet, jo mindre den gjennomsnittlige diameteren d av kornet er, desto høyere er flytegrensen σs til materialet.
Metoden for kornforedling
① Under krystalliseringsprosessen kan krystallkornene foredles ved å øke graden av underkjøling, modifikasjonsbehandling, vibrasjon og omrøring for å øke kjernedannelseshastigheten;
② For kalddeformerte metaller kan korn raffineres ved å kontrollere graden av deformasjon og glødetemperatur;
③Kornet kan foredles ved varmebehandlingsmetoder for normalisering og gløding;
④ Legeringselementer kan legges til stålet for å danne en ny fase for å hemme kornvekst.
4. Den andre fasen styrking
Definisjon
Det er en eller flere andre faser i metallmatrisen, og tilstedeværelsen av disse fasene øker metallets styrke. På grunn av de forskjellige prosessene for å oppnå den andre fasen, er den andre faseforsterkningen delt inn i ①utfellingsstyrking: den andre fasen oppnås gjennom faseendringsvarmebehandling ②dispersjonsforsterkning: den andre fasen oppnås gjennom pulversintring eller intern oksidasjon.
Mekanisme
Når dislokasjonen møter den andre fasen under bevegelsen, må den omgå eller skjære gjennom den andre fasen, slik at den andre fasen hindrer bevegelsen av dislokasjonen og forbedrer styrken til materialet.
Eksempel
Tilstedeværelsen av sementitt i stål øker stålets styrke.
