Қатты ерітіндіні нығайту

1. Анықтама

Белгілі бір дәрежеде тордың бұрмалануын тудыратын және осылайша қорытпаның беріктігін арттыратын легирлеуші ​​элементтер негізгі металда ерітілген құбылыс.

2. Принцип

Қатты ерітіндіде еріген еріген зат атомдары тордың бұрмалануын тудырады, бұл дислокация қозғалысының кедергісін арттырады, сырғуды қиындатады және қорытпаның қатты ерітіндісінің беріктігі мен қаттылығын арттырады. Қатты ерітінді түзу үшін белгілі бір еріген элементті еріту арқылы металды күшейту құбылысын қатты ерітіндінің күшейтілуі деп атайды. Еріген зат атомдарының концентрациясы сәйкес болғанда материалдың беріктігі мен қаттылығын арттыруға болады, бірақ оның қаттылығы мен пластикасы төмендеді.

3. Әсер етуші факторлар

Еріген зат атомдарының атомдық үлесі неғұрлым жоғары болса, күшейту әсері соғұрлым жоғары болады, әсіресе атомдық фракция өте төмен болса, күшейту әсері айтарлықтай болады.

Неғұрлым еріген зат атомдары мен негізгі металдың атомдық өлшемі арасындағы айырмашылық көп болса, соғұрлым күшейту әсері жоғары болады.

Аралық еріген зат атомдары алмастырушы атомдарға қарағанда қатты ерітіндіні күшейтетін әсерге ие және дене-центрленген текше кристалдардағы интерстициалды атомдардың торлы бұрмалануы асимметриялық болғандықтан, олардың күшейту әсері бет-центрленген текше кристалдарға қарағанда көбірек; бірақ интерстициалды атомдар Қатты ерігіштік өте шектеулі, сондықтан нақты күшейту әсері де шектеулі.

Еріген зат атомдары мен негізгі металл арасындағы валенттік электрондар санының айырмашылығы неғұрлым көп болса, соғұрлым қатты ерітіндіні күшейту әсері айқынырақ болады, яғни валенттік электрон концентрациясы жоғарылаған сайын қатты ерітіндінің аққыштық күші артады.

4. Қатты ерітіндіні нығайту дәрежесі негізінен келесі факторларға байланысты

Матрица атомдары мен еріген зат атомдарының өлшемдерінің айырмашылығы. Өлшем айырмашылығы неғұрлым көп болса, соғұрлым бастапқы кристалдық құрылымға кедергі көп болады және дислокациялық сырғу қиынырақ болады.

Легірлеуші ​​элементтердің мөлшері. Неғұрлым көп легирленген элементтер қосылса, соғұрлым күшейту әсері жоғары болады. Тым көп атомдар тым үлкен немесе тым кішкентай болса, ерігіштіктен асып кетеді. Бұл басқа күшейту механизмін, дисперсті фазаны күшейтуді қамтиды.

Интерстициалды еріген зат атомдары алмастырғыш атомдарға қарағанда қатты ерітіндіні күшейтетін әсерге ие.

Еріген зат атомдары мен негізгі металл арасындағы валенттік электрондар санының айырмашылығы неғұрлым көп болса, қатты ерітіндіні күшейту әсері соғұрлым маңызды болады.

5. Әсер

Таза металдарға қарағанда аққыштық, созылу және қаттылық беріктігі;

Көп жағдайда икемділік таза металға қарағанда төмен;

Өткізгіштігі таза металдан әлдеқайда төмен;

Қатты ерітіндіні күшейту арқылы жылжымалы төзімділікті немесе жоғары температурада беріктік жоғалтуды жақсартуға болады.

Жұмысты шыңдау

1. Анықтама

Суық деформация дәрежесі жоғарылаған сайын металл материалдардың беріктігі мен қаттылығы артады, бірақ пластикалық пен қаттылық төмендейді.

2. Кіріспе

Металл материалдардың қайта кристалдану температурасынан төмен пластикалық деформациясы кезінде олардың беріктігі мен қаттылығы жоғарылайтын, ал пластикалық пен қаттылық төмендейтін құбылыс. Суық жұмыста қатаю деп те аталады. Себебі, металл пластикалық деформацияланған кезде кристалдық түйіршіктер сырғып, дислокациялар шатастырылып, кристалдық түйіршіктердің ұзаруына, үзілуіне және талшықтануына әкеліп соғады және металлда қалдық кернеулер пайда болады. Жұмыстың қатаю дәрежесі әдетте өңдеуден кейінгі беткі қабаттың микроқаттылығының өңдеуге дейінгіге қатынасымен және шыңдалған қабаттың тереңдігімен өрнектеледі.

3. Дислокация теориясы тұрғысынан интерпретация

(1) Дислокациялар арасында қиылысу орын алады және нәтижесінде пайда болған кесулер дислокациялардың қозғалысына кедергі жасайды;

(2) дислокациялар арасында реакция жүреді, ал қалыптасқан қозғалмайтын дислокация дислокацияның қозғалысына кедергі жасайды;

(3) Дислокациялардың көбеюі орын алады, ал дислокация тығыздығының артуы дислокация қозғалысына қарсылықты одан әрі арттырады.

4. Зиян

Жұмысты шыңдау металл бөлшектерді одан әрі өңдеуге қиындықтар әкеледі. Мысалы, болат табақты суықтай илемдеу процесінде оны ширату қиындай түседі, сондықтан оны қыздыру арқылы қатаюды жою үшін өңдеу процесінде аралық күйдіруді ұйымдастыру қажет. Тағы бір мысал, кесу процесінде дайындаманың бетін сынғыш және қатты ету, сол арқылы құралдың тозуын жеделдету және кесу күшін арттыру.

5. Артықшылықтары

Ол металдардың беріктігін, қаттылығын және тозуға төзімділігін жақсарта алады, әсіресе таза металдар мен термиялық өңдеу арқылы жақсартуға болмайтын кейбір қорытпалар үшін. Мысалы, беріктігі мен серпімділік шегін жақсарту үшін, суық тартылған жоғары берік болат сым және суық орамды серіппелі және т.б., суық жұмыс деформациясын қолданады. Тағы бір мысал - цистерналардың, трактор жолдарының, уатқыш жақтардың және темір жол бағыттамаларының қаттылығын және тозуға төзімділігін арттыру үшін жұмысты шыңдауды пайдалану.

6. Машина жасаудағы рөлі

Суық сызу, илемдеу және тегістеу (беттерді нығайтуды қараңыз) және басқа процестерден кейін металл материалдардың, бөлшектер мен бөлшектердің бетінің беріктігін айтарлықтай жақсартуға болады;

Бөлшектер кернеуден кейін белгілі бір бөліктердің жергілікті кернеуі көбінесе материалдың аққыштық шегінен асып түседі, бұл пластикалық деформацияны тудырады. Жұмыстың қатаюына байланысты пластикалық деформацияның үздіксіз дамуы шектеледі, бұл бөлшектер мен бөлшектердің қауіпсіздігін жақсарта алады;

Металл бөлікті немесе тетіктерді штамптау кезінде оның пластикалық деформациясы күшейтумен бірге жүреді, осылайша деформация оның айналасындағы өңделмеген шыңдалған бөлікке өтеді. Осындай қайталанатын ауыспалы әрекеттерден кейін көлденең қимасы біркелкі деформациясы бар суық штамптау бөлшектерін алуға болады;

Ол төмен көміртекті болаттың кесу өнімділігін жақсартады және чиптерді оңай бөлуге мүмкіндік береді. Бірақ жұмысты шыңдау металл бөлшектерді одан әрі өңдеуге де қиындықтар әкеледі. Мысалы, суық тартылған болат сым жұмыстың қатаюына байланысты әрі қарай тарту үшін көп энергияны жұмсайды, тіпті үзілуі мүмкін. Сондықтан сызу алдында жұмыстың қатаюын жою үшін оны күйдіру керек. Тағы бір мысал, кесу кезінде дайындаманың беті сынғыш және қатты болу үшін қайта кесу кезінде кесу күшін арттырады, ал құралдың тозуы тездетіледі.

Ұсақ дәнді нығайту

1. Анықтама

Кристалл түйіршіктерін тазарту арқылы металл материалдарының механикалық қасиеттерін жақсарту әдісі кристалды тазартуды күшейту деп аталады. Өнеркәсіпте материалдың беріктігі кристалдық түйіршіктерді тазарту арқылы жақсарады.

2. Принцип

Металдар әдетте көптеген кристалдық түйіршіктерден тұратын поликристалдар болып табылады. Кристалл түйіршіктерінің өлшемін көлем бірлігіне шаққандағы кристалдық түйіршіктердің саны арқылы көрсетуге болады. Сан неғұрлым көп болса, кристалдық түйіршіктер соғұрлым майда болады. Тәжірибе көрсеткендей, бөлме температурасында ұсақ түйіршікті металдар ірі түйіршікті металдарға қарағанда беріктікке, қаттылыққа, пластикалық және қаттылыққа ие болады. Себебі ұсақ түйіршіктер сыртқы күш әсерінен пластикалық деформацияға ұшырайды және одан да көп түйірлерде дисперсті болуы мүмкін, пластикалық деформация біркелкі болады, ал кернеу концентрациясы аз болады; сонымен қатар дәндер неғұрлым майда болса, астық шекарасының ауданы үлкенірек және астық шекаралары соғұрлым бұралған болады. Жарықшалардың таралуы неғұрлым қолайсыз. Сондықтан кристалдық түйіршіктерді тазарту арқылы материалдың беріктігін арттыру әдісін өнеркәсіпте дәнді тазартуды күшейту деп атайды.

3. Әсер

Астық мөлшері неғұрлым кіші болса, дислокация кластеріндегі дислокация саны (n) аз болады. τ=nτ0 сәйкес кернеу концентрациясы неғұрлым аз болса, материалдың беріктігі соғұрлым жоғары болады;

Ұсақ дәнді күшейтудің күшейту заңы астық шекаралары неғұрлым көп болса, дәндер соғұрлым майда болады. Холл-Пэйци қатынасы бойынша дәндердің орташа мәні (d) неғұрлым аз болса, материалдың аққыштық күші соғұрлым жоғары болады.

4. Дәнді тазарту әдісі

Қосымша салқындату дәрежесін арттыру;

Нашарлауды емдеу;

Діріл және араластыру;

Суық деформацияланған металдар үшін кристалдық түйіршіктерді деформация дәрежесін және күйдіру температурасын бақылау арқылы тазартуға болады.

Екінші кезеңді күшейту

1. Анықтама

Бір фазалы қорытпалармен салыстырғанда көп фазалы қорытпаларда матрицалық фазадан басқа екінші фазасы бар. Екінші фаза матрицалық фазада ұсақ дисперсті бөлшектермен біркелкі бөлінгенде, ол айтарлықтай күшейтетін әсерге ие болады. Бұл күшейту әсері екінші кезең күшейту деп аталады.

2. Классификация

Дислокациялардың қозғалысы үшін қорытпадағы екінші фаза келесі екі жағдайға ие:

(1) Деформацияланбайтын бөлшектерді күшейту (айналып өту механизмі).

(2) Деформацияланатын бөлшектерді күшейту (кесу механизмі).

Дисперсияны күшейту де, жауын-шашынды күшейту де екінші кезеңдегі күшейтудің ерекше жағдайлары болып табылады.

3. Әсер

Екінші фазаның күшеюінің негізгі себебі олар мен дислокация арасындағы өзара әрекеттесу болып табылады, бұл дислокацияның қозғалысына кедергі келтіреді және қорытпаның деформацияға төзімділігін жақсартады.

қорытындылау

Беріктікке әсер ететін ең маңызды факторлар материалдың өзінің құрамы, құрылымы және бетінің күйі болып табылады; екіншісі - күштің күйі, мысалы, күштің жылдамдығы, жүктеу әдісі, қарапайым созылу немесе қайталанатын күш, әртүрлі күшті көрсетеді; Сонымен қатар, үлгінің және сынақ ортасының геометриясы мен өлшемі де үлкен әсер етеді, кейде тіпті шешуші болады. Мысалы, сутегі атмосферасында өте жоғары берік болаттың созылу беріктігі экспоненциалды түрде төмендеуі мүмкін.

Металл материалдарды нығайтудың тек екі жолы бар. Біреуі - қорытпаның атомаралық байланыс күшін арттыру, оның теориялық беріктігін арттыру және мұрт тәрізді ақаусыз толық кристалды дайындау. Темір мұрттардың беріктігі теориялық мәнге жақын екені белгілі. Бұны мұртшаларында дислокация болмайтындығынан немесе деформация процесі кезінде көбейе алмайтын аздаған дислокациялар ғана деп есептеуге болады. Өкінішке орай, сақалдың диаметрі үлкенірек болғанда, беріктігі күрт төмендейді. Күшейтудің тағы бір тәсілі кристалға дислокациялар, нүктелік ақаулар, гетерогенді атомдар, түйіршіктер шекаралары, жоғары дисперсті бөлшектер немесе біртекті еместіліктер (мысалы, сегрегация) сияқты көптеген кристалдық ақауларды енгізу болып табылады. Бұл ақаулар дислокациялардың қозғалысына кедергі келтіреді және сонымен қатар металдың беріктігін айтарлықтай жақсартады. Бұл металдардың беріктігін арттырудың ең тиімді жолы екенін фактілер дәлелдеді. Инженерлік материалдар үшін бұл, әдетте, жақсырақ жан-жақты өнімділікке жету үшін кешенді күшейту әсерлері арқылы.