1. Deformationsforstærkning (eller tøjningsforstærkning, arbejdshærdning)
Definition
Efter at materialet giver efter, øges materialets styrke og hårdhed i takt med at deformationsgraden stiger, og det fænomen, at plasticiteten og sejheden falder, kaldes deformationsforstærkning eller arbejdshærdning.
Mekanisme
Efterhånden som den plastiske deformation skrider frem, øges dislokationstætheden kontinuerligt, så den gensidige levering af dislokationer intensiveres under bevægelse, hvilket resulterer i forhindringer såsom faste trin og dislokationssammenfiltringer, som øger modstanden af dislokationsbevægelser og forårsager deformation. Stigningen i modstand vil gøre det vanskeligt at fortsætte plastisk deformation og derved forbedre styrken af metallet: graden af deformation øges, materialets styrke og hårdhed øges, plasticiteten og sejheden falder, og dislokationstætheden stiger fortsat. Ifølge formelbilledet kan styrken og dislokationstætheden kendes ρ er proportional med halvdelen af styrken, jo større Burgers-vektoren b af dislokationen er, jo mere signifikant er forstærkningseffekten.
Metode
Kolde deformationer, såsom koldpresning, valsning, shot pening osv.
Eksempel
Den koldtrukne ståltråd kan fordoble sin styrke.
Den praktiske betydning af deformationsforstærkning (fordele og ulemper)
(1) Fordele:
①Deformationsforstærkning er en effektiv metode til at styrke metaller. For nogle materialer, der ikke kan forstærkes ved varmebehandling, kan deformationsforstærkning bruges til at øge materialets styrke, hvilket kan fordoble styrken.
②Det er en vigtig faktor i forarbejdningen og formningen af nogle emner eller halvfabrikata, hvilket gør metallet deformeret ensartet og gør dannelsen af emner eller halvfabrikata mulig, såsom koldttrukket ståltråd og stempling af dele.
③Deformationsforstærkning kan også forbedre sikkerheden af dele eller komponenter under brug. Når der opstår spændingskoncentration eller overbelastning i visse dele af delen, vil der forekomme plastisk deformation på det sted, og deformationen af den overbelastede del stopper på grund af arbejdshærdning, hvorved sikkerheden forbedres. køn.
(2) Ulemper:
①Deformationsforstærkning giver også problemer med produktion og brug af materialer. Deformation øger styrken og reducerer plasticiteten, hvilket gør det vanskeligt at fortsætte deformationen og kræver mere strømforbrug.
②For at tillade materialet at fortsætte med at deformere, kræves omkrystallisationsudglødning i midten, så materialet kan fortsætte med at deformere uden at revne, hvilket øger produktionsomkostningerne.
2. Solid opløsning styrkelse
Definition
Med stigningen af indholdet af opløste atomer øges styrken og hårdheden af den faste opløsning, og fænomenet, at plasticiteten og sejheden falder, kaldes fast opløsningsstyrkelse.
Mekanisme
(1) Opløsningen af opløste atomer forvrænger gitteret af den faste opløsning og hindrer bevægelsen af dislokationer på glideplanet.
(2) Coriolis-luftmassen dannet af de adskilte opløste atomer på dislokationslinjen kan fastgøre dislokationen og øge modstanden af dislokationsbevægelsen.
(3) Adskillelsen af opløste atomer i stablingsforkastningsområdet hindrer bevægelsen af udvidede dislokationer. Alle faktorer, der hindrer bevægelse af dislokationer og øger modstanden af dislokationsbevægelser, kan øge styrken.
lov
①I området for fast opløsnings opløselighed, jo større massefraktionen af legeringselementer er, jo større er styrkende virkning
②Jo større størrelsesforskellen mellem opløste atomer og opløsningsmiddelatomer, desto mere signifikant vil den forstærkende effekt være.
③Den styrkende virkning af opløste elementer, der danner interstitielle faste opløsninger, er større end af elementer, der danner erstatningsfaste opløsninger
④Jo større forskellen er i antallet af valenselektroner mellem opløste atomer og opløsningsmiddelatomer, jo større styrkende effekt.
Metode
Legering, det vil sige tilføjelse af legeringselementer.
Eksempel
Styrken af kobber-nikkel-legeringer er større end kobber- og nikkel-rene metaller.
3. Finkornsforstærkning
Definition
Med faldet i kornstørrelsen øges materialets styrke og hårdhed, og fænomenet, at plasticiteten og sejheden også forbedres, kaldes finkornsforstærkning.
Mekanisme
Princippet ligger i korngrænsernes blokerende effekt på dislokationsglidning. For polykrystaller skal bevægelsen af dislokationer overvinde modstanden af korngrænserne. Dette skyldes, at dislokationsorienteringerne på begge sider af korngrænserne er forskellige, så i et bestemt korn kan de glidede dislokationer ikke direkte krydse korngrænsen og komme ind i den tilstødende korngrænse. Kun når et stort antal dislokationer er pakket ved korngrænsen og forårsager spændingskoncentration, kan bevægelsen af eksisterende dislokationer i tilstødende korn stimuleres til at generere slip. Så jo finere korn, jo højere styrke er materialet.
lov
Jo finere korn, jo større korngrænseareal. Ifølge Hall-Page formelbilledet, jo mindre den gennemsnitlige diameter d af kornet er, desto højere er flydespændingen σs af materialet.
Metoden til kornforfining
① Under krystallisationsprocessen kan krystalkornene raffineres ved at øge graden af underafkøling, modifikationsbehandling, vibration og omrøring for at øge nukleationshastigheden;
② For kolde deformerede metaller kan korn raffineres ved at kontrollere graden af deformation og udglødningstemperatur;
③Kornene kan raffineres ved varmebehandlingsmetoder til normalisering og udglødning;
④ Legeringselementer kan tilføjes til stålet for at danne en ny fase for at hæmme kornvækst.
4. Anden fase styrkelse
Definition
Der er en eller flere andre faser i metalmatrixen, og tilstedeværelsen af disse faser øger metallets styrke. På grund af de forskellige processer til opnåelse af anden fase er anden faseforstærkning opdelt i ①præcipitationsstyrkelse: anden fase opnås ved faseændringsvarmebehandling ②dispersionsforstærkning: anden fase opnås ved pulversintring eller intern oxidation.
Mekanisme
Når dislokationen møder den anden fase under bevægelsen, skal den forbigå eller skære gennem den anden fase, så den anden fase hindrer dislokationens bevægelse og forbedrer materialets styrke.
Eksempel
Tilstedeværelsen af cementit i stål øger dets styrke af stål.
