1. Deformační zpevnění (nebo zpevnění napětí, zpevnění práce)
Definice
Poté, co materiál povolí, se zvyšujícím se stupněm deformace se zvyšuje pevnost a tvrdost materiálu a jev, že se snižuje plasticita a houževnatost, se nazývá deformační zpevnění nebo mechanické zpevnění.
Mechanismus
Jak plastická deformace postupuje, hustota dislokací kontinuálně roste, takže vzájemné dodávání dislokací se při pohybu zintenzivňuje, což má za následek překážky jako pevné kroky a dislokační propletence, které zvyšují odpor pohybu dislokace a způsobují deformaci. Zvýšení odporu znesnadní pokračování plastické deformace, čímž se zlepší pevnost kovu: zvýší se stupeň deformace, zvýší se pevnost a tvrdost materiálu, sníží se plasticita a houževnatost a dále se zvýší hustota dislokací. Podle vzorce lze znát sílu a hustotu dislokace ρ je úměrná polovině mocniny, čím větší je Burgersův vektor b dislokace, tím významnější je posilovací efekt.
Metoda
Deformace za studena, jako je lisování za studena, válcování, brokování atd.
Příklad
Ocelový drát tažený za studena může zdvojnásobit svou pevnost.
Praktický význam deformačního zpevňování (výhody a nevýhody)
(1) Výhody:
①Deformační zpevnění je efektivní metoda zpevnění kovů. U některých materiálů, které nelze zpevnit tepelným zpracováním, lze ke zvýšení pevnosti materiálu použít deformační zpevnění, které může pevnost zdvojnásobit.
②Je to důležitý faktor při zpracování a tvarování některých obrobků nebo polotovarů, díky kterému se kov rovnoměrně deformuje a umožňuje tvarování obrobků nebo polotovarů, jako je ocelový drát tažený za studena a lisování dílů.
③Zpevnění deformací může také zlepšit bezpečnost dílů nebo součástí během používání. Když v určitých částech dílu dojde ke koncentraci napětí nebo přetížení, dojde v tomto místě k plastické deformaci a deformace přetíženého dílu se zastaví v důsledku mechanického zpevnění, čímž se zvýší bezpečnost. sex.
(2) Nevýhody:
①Deformační zpevnění také přináší problémy při výrobě a používání materiálů. Deformace zvyšuje pevnost a snižuje plasticitu, což ztěžuje pokračování deformace a vyžaduje větší spotřebu energie.
② Aby se materiál mohl dále deformovat, je nutné uprostřed rekrystalizační žíhání, aby se materiál mohl dále deformovat bez praskání, což zvyšuje výrobní náklady.
2. Pevné zpevnění roztoku
Definice
S rostoucím obsahem atomů rozpuštěné látky se zvyšuje pevnost a tvrdost tuhého roztoku a jev, že se snižuje plasticita a houževnatost, se nazývá zpevnění tuhého roztoku.
Mechanismus
(1) Rozpouštění atomů rozpuštěné látky narušuje mřížku pevného roztoku a brání pohybu dislokací na skluzové rovině.
(2) Coriolisova vzduchová hmota tvořená segregovanými atomy rozpuštěné látky na dislokační čáře může dislokaci přichytit a zvýšit odpor pohybu dislokace.
(3) Segregace atomů rozpuštěných látek v oblasti shlukové poruchy brání pohybu rozšířených dislokací. Všechny faktory, které brání pohybu dislokací a zvyšují odolnost pohybu dislokací, mohou zvýšit sílu.
zákon
①V rozsahu rozpustnosti tuhého roztoku platí, že čím větší je hmotnostní podíl legujících prvků, tím větší je zpevňovací účinek
②Čím větší je velikostní rozdíl mezi atomy rozpuštěné látky a atomy rozpouštědla, tím významnější bude posilující účinek.
③Posilující účinek prvků rozpuštěných látek tvořících intersticiální pevné roztoky je větší než účinek prvků tvořících náhradní pevné roztoky
④Čím větší je rozdíl v počtu valenčních elektronů mezi atomy rozpuštěné látky a atomy rozpouštědla, tím větší je posilující účinek.
Metoda
Legování, tedy přidávání legujících prvků.
Příklad
Pevnost slitin mědi a niklu je větší než pevnost mědi a kovů s čistým niklem.
3. Jemnozrnné zpevnění
Definice
S klesající velikostí zrna roste pevnost a tvrdost materiálu a jev, že se zlepšuje i plasticita a houževnatost, se nazývá zpevňování jemného zrna.
Mechanismus
Princip spočívá v blokovacím účinku hranic zrn na dislokační skluz. U polykrystalů musí pohyb dislokací překonat odpor hranic zrn. Je to proto, že orientace dislokací na obou stranách hranic zrn jsou různé, takže v určitém zrnu nemohou posunuté dislokace přímo překročit hranici zrn a vstoupit do sousední hranice zrn. Pouze když se na hranici zrn nabalí velké množství dislokací a způsobí koncentraci napětí, může být pohyb existujících dislokací v sousedních zrnech stimulován ke vzniku skluzu. Takže čím jemnější zrna, tím vyšší pevnost materiálu.
zákon
Čím jemnější je zrno, tím větší je oblast hranice zrna. Podle Hall-Pageova vzorce platí, že čím menší je střední průměr d zrna, tím vyšší je mez kluzu σs materiálu.
Metoda zušlechťování zrna
① Během procesu krystalizace mohou být krystalová zrna zušlechtěna zvýšením stupně podchlazení, modifikací, vibrací a mícháním, aby se zvýšila rychlost nukleace;
② U kovů deformovaných za studena lze zrna zušlechťovat řízením stupně deformace a teploty žíhání;
③Zrna mohou být zušlechtěna metodami tepelného zpracování normalizace a žíhání;
④ Do oceli mohou být přidány legující prvky, aby se vytvořila nová fáze, která inhibuje růst zrna.
4. Druhá fáze posilování
Definice
V kovové matrici je jedna nebo několik dalších fází a přítomnost těchto fází zvyšuje pevnost kovu. Vzhledem k různým procesům získávání druhé fáze je zpevňování druhé fáze rozděleno na ①zpevňování srážením: druhá fáze se získává tepelným zpracováním se změnou fáze ②disperzní zpevňování: druhá fáze se získává slinováním prášku nebo vnitřní oxidací.
Mechanismus
Když se dislokace během pohybu setká s druhou fází, musí druhou fázi obejít nebo proříznout, aby druhá fáze bránila pohybu dislokace a zlepšila pevnost materiálu.
Příklad
Přítomnost cementitu v oceli zvyšuje její pevnost oceli.
