1. Деформационно укрепване (или деформационно укрепване, работно втвърдяване)
Определение
След като материалът се поддава, с увеличаване на степента на деформация, силата и твърдостта на материала се увеличават, а явлението, че пластичността и издръжливостта намаляват, се нарича деформационно укрепване или работно втвърдяване.
Механизъм
С протичането на пластичната деформация плътността на дислокацията се увеличава непрекъснато, така че взаимното доставяне на дислокации се засилва по време на движение, което води до препятствия като фиксирани стъпала и заплитания на дислокации, които увеличават съпротивлението на движение на дислокации и причиняват деформация. Увеличаването на съпротивлението ще затрудни продължаването на пластичната деформация, като по този начин ще подобри здравината на метала: степента на деформация се увеличава, якостта и твърдостта на материала се увеличават, пластичността и издръжливостта намаляват, а плътността на дислокациите продължава да се увеличава. Според картината на формулата силата и плътността на дислокацията могат да бъдат известни ρ е пропорционална на половината от мощността, колкото по-голям е векторът на Burgers b на дислокацията, толкова по-значителен е ефектът на укрепване.
Метод
Студена деформация, като студено пресоване, валцоване, ударно уплътняване и др.
Пример
Студено изтеглената стоманена тел може да удвои силата си.
Практическото значение на деформационното укрепване (предимства и недостатъци)
(1) Ползи:
①Деформационното укрепване е ефективен метод за укрепване на металите. За някои материали, които не могат да бъдат укрепени чрез топлинна обработка, може да се използва деформационно укрепване за увеличаване на якостта на материала, което може да удвои якостта.
②Това е важен фактор при обработката и формоването на някои детайли или полуготови продукти, което кара метала да се деформира равномерно и прави възможно формоването на детайли или полуготови продукти, като например студено изтеглена стоманена тел и щамповане на части.
③Укрепването на деформацията може също да подобри безопасността на части или компоненти по време на употреба. Когато възникне концентрация на напрежение или претоварване в определени части на частта, на това място ще настъпи пластична деформация и деформацията на претоварената част ще спре поради втвърдяване при работа, като по този начин ще се подобри безопасността. секс.
(2) Недостатъци:
①Укрепването чрез деформация също създава проблеми при производството и използването на материали. Деформацията увеличава якостта и намалява пластичността, което затруднява продължаването на деформацията и изисква повече консумация на енергия.
②За да се позволи на материала да продължи да се деформира, е необходимо рекристализиращо отгряване в средата, така че материалът да може да продължи да се деформира без напукване, което увеличава производствените разходи.
2. Укрепване на твърд разтвор
Определение
С увеличаването на съдържанието на атома на разтвореното вещество силата и твърдостта на твърдия разтвор се увеличават, а явлението, че пластичността и якостта намаляват, се нарича укрепване на твърдия разтвор.
Механизъм
(1) Разтварянето на атомите на разтвореното вещество изкривява решетката на твърдия разтвор и възпрепятства движението на дислокациите по равнината на приплъзване.
(2) Въздушната маса на Кориолис, образувана от отделените атоми на разтвореното вещество върху линията на дислокация, може да закрепи дислокацията и да увеличи съпротивлението на движението на дислокацията.
(3) Сегрегацията на атомите на разтвореното вещество в областта на грешката при наслагване възпрепятства движението на разширени дислокации. Всички фактори, които възпрепятстват движението на дислокациите и увеличават съпротивлението на движението на дислокациите, могат да увеличат силата.
закон
①В диапазона на разтворимостта на твърдия разтвор, колкото по-голяма е масовата част на легиращите елементи, толкова по-голям е укрепващият ефект
②Колкото по-голяма е разликата в размера между атомите на разтвореното вещество и атомите на разтворителя, толкова по-значителен ще бъде ефектът на укрепване.
③Укрепващият ефект на разтворените елементи, образуващи интерстициални твърди разтвори, е по-голям от този на елементите, образуващи заместващи твърди разтвори
④Колкото по-голяма е разликата в броя на валентните електрони между атомите на разтвореното вещество и атомите на разтворителя, толкова по-голям е укрепващият ефект.
Метод
Легиране, тоест добавяне на легиращи елементи.
Пример
Якостта на медно-никеловите сплави е по-голяма от тази на чистите метали от мед и никел.
3. Укрепване на фини зърна
Определение
С намаляването на размера на зърното, силата и твърдостта на материала се увеличават, а явлението, че пластичността и издръжливостта също се подобряват, се нарича укрепване на фините зърна.
Механизъм
Принципът се крие в блокиращия ефект на границите на зърната върху приплъзването на дислокациите. При поликристалите движението на дислокациите трябва да преодолее съпротивлението на границите на зърната. Това е така, защото ориентациите на дислокациите от двете страни на границите на зърното са различни, така че в определено зърно приплъзналите дислокации не могат директно да пресекат границата на зърното и да навлязат в съседната граница на зърното. Само когато голям брой дислокации са опаковани на границата на зърното и причиняват концентрация на напрежението, движението на съществуващите дислокации в съседните зърна може да бъде стимулирано, за да генерира приплъзване. Така че колкото по-фини са зърната, толкова по-висока е здравината на материала.
закон
Колкото по-фино е зърното, толкова по-голяма е граничната площ на зърното. Според картината на формулата на Хол-Пейдж, колкото по-малък е средният диаметър d на зърното, толкова по-висока е границата на провлачване σs на материала.
Методът на рафиниране на зърното
① По време на процеса на кристализация, кристалните зърна могат да бъдат рафинирани чрез увеличаване на степента на преохлаждане, модификационна обработка, вибрации и разбъркване, за да се увеличи скоростта на нуклеация;
② За студено деформирани метали зърната могат да бъдат рафинирани чрез контролиране на степента на деформация и температурата на отгряване;
③Зърната могат да бъдат рафинирани чрез методи за топлинна обработка на нормализиране и отгряване;
④ Към стоманата могат да се добавят легиращи елементи, за да се образува нова фаза, за да се попречи на растежа на зърната.
4. Втора фаза укрепване
Определение
В металната матрица има една или няколко други фази и наличието на тези фази увеличава якостта на метала. Поради различните процеси за получаване на втората фаза, укрепването на втората фаза се разделя на ①утаително укрепване: втората фаза се получава чрез термична обработка с промяна на фазата ②дисперсионно укрепване: втората фаза се получава чрез синтероване на прах или вътрешно окисляване.
Механизъм
Когато дислокацията срещне втората фаза по време на движението, тя трябва да заобиколи или пресече втората фаза, така че втората фаза да възпрепятства движението на дислокацията и да подобри здравината на материала.
Пример
Наличието на цементит в стоманата увеличава нейната якост на стоманата.
