Qattiq eritmani mustahkamlash

1. Ta'rif

Qotishma elementlari asosiy metallda eritilib, ma'lum darajada panjara buzilishiga olib keladigan va shu bilan qotishma kuchini oshiradigan hodisa.

2. Printsip

Qattiq eritmada erigan erigan atomlar panjara buzilishiga olib keladi, bu dislokatsiya harakatining qarshiligini oshiradi, sirpanishni qiyinlashtiradi va qotishma qattiq eritmaning mustahkamligi va qattiqligini oshiradi. Qattiq eritma hosil qilish uchun ma'lum bir erigan elementni eritib, metallni mustahkamlash hodisasi qattiq eritmaning mustahkamlanishi deb ataladi. Erituvchi atomlarning kontsentratsiyasi mos bo'lganda, materialning mustahkamligi va qattiqligini oshirish mumkin, ammo uning qattiqligi va plastikligi kamaydi.

3. Ta’sir etuvchi omillar

Erituvchi atomlarning atom ulushi qanchalik yuqori bo'lsa, kuchaytiruvchi ta'sir shunchalik ko'p bo'ladi, ayniqsa atom fraktsiyasi juda past bo'lsa, kuchaytiruvchi ta'sir ko'proq ahamiyatga ega.

Erigan moddaning atomlari va asosiy metallning atom kattaligi o'rtasidagi farq qanchalik katta bo'lsa, mustahkamlovchi ta'sir shunchalik katta bo'ladi.

Interstitsial erigan atomlar o'rnini bosuvchi atomlarga qaraganda ko'proq qattiq eritma mustahkamlovchi ta'sirga ega va tanaga markazlashtirilgan kubik kristallarda interstitsial atomlarning panjara buzilishi assimetrik bo'lgani uchun ularning mustahkamlovchi ta'siri yuz markazli kub kristallariga qaraganda kattaroqdir; ammo oraliq atomlar Qattiq eruvchanlik juda cheklangan, shuning uchun haqiqiy mustahkamlash ta'siri ham cheklangan.

Eriydigan moddaning atomlari va asosiy metall orasidagi valent elektronlar soni qanchalik katta bo'lsa, qattiq eritmaning mustahkamlovchi ta'siri shunchalik aniq bo'ladi, ya'ni valentlik elektron konsentratsiyasining oshishi bilan qattiq eritmaning oquvchanligi ortadi.

4. Qattiq eritmani mustahkamlash darajasi asosan quyidagi omillarga bog'liq

Matritsa atomlari va erigan atomlar o'rtasidagi o'lchamdagi farq. O'lchamdagi farq qanchalik katta bo'lsa, asl kristall strukturaga shunchalik ko'p aralashadi va dislokatsiya sirpanishi shunchalik qiyin bo'ladi.

Qotishtiruvchi elementlarning miqdori. Qanchalik ko'p qotishma elementlar qo'shilsa, mustahkamlash ta'siri shunchalik katta bo'ladi. Agar juda ko'p atomlar juda katta yoki juda kichik bo'lsa, eruvchanlik oshib ketadi. Bu boshqa mustahkamlash mexanizmini, dispers fazani mustahkamlashni o'z ichiga oladi.

Interstitsial eritma atomlari o'rnini bosuvchi atomlarga qaraganda qattiq eritmani mustahkamlovchi ta'sirga ega.

Eriydigan moddaning atomlari va asosiy metall o'rtasidagi valent elektronlar soni qanchalik katta bo'lsa, qattiq eritmaning mustahkamlovchi ta'siri shunchalik muhim bo'ladi.

5. Effekt

Oqim kuchi, tortishish kuchi va qattiqligi sof metallarga qaraganda kuchliroqdir;

Ko'pgina hollarda egiluvchanlik sof metalldan past bo'ladi;

O'tkazuvchanlik sof metalldan ancha past;

Eritma qarshiligi yoki yuqori haroratlarda kuchning yo'qolishi qattiq eritmani mustahkamlash orqali yaxshilanishi mumkin.

Ishning qattiqlashishi

1. Ta'rif

Sovuq deformatsiya darajasi oshgani sayin metall materiallarning mustahkamligi va qattiqligi oshadi, lekin plastiklik va pishiqlik pasayadi.

2. Kirish

Metall materiallar qayta kristallanish temperaturasidan pastroq plastik deformatsiyaga uchraganda ularning mustahkamligi va qattiqligi ortib, plastisitivligi va pishiqligi pasayadigan hodisa. Sovuq ish qattiqlashuvi sifatida ham tanilgan. Sababi, metall plastik deformatsiyaga uchraganda, kristall donalari sirpanadi va dislokatsiyalar chigallashadi, bu esa kristall donalarining cho'zilishi, sinishi va tolalanishiga olib keladi va metallda qoldiq kuchlanishlar hosil bo'ladi. Ishning qattiqlashuv darajasi, odatda, ishlov berishdan keyin sirt qatlamining mikroqattiqligining ishlov berishdan oldingi nisbatiga va qotib qolgan qatlamning chuqurligiga nisbati bilan ifodalanadi.

3. Dislokatsiya nazariyasi nuqtai nazaridan talqin qilish

(1) Dislokatsiyalar o'rtasida kesishish sodir bo'ladi va natijada paydo bo'lgan kesmalar dislokatsiyalarning harakatiga to'sqinlik qiladi;

(2) Dislokatsiyalar orasida reaksiya yuzaga keladi va hosil bo'lgan qo'zg'almas dislokatsiya dislokatsiyaning harakatiga to'sqinlik qiladi;

(3) Dislokatsiyalarning ko'payishi sodir bo'ladi va dislokatsiya zichligi ortishi dislokatsiya harakatiga qarshilikni yanada oshiradi.

4. Zarar

Ishning qattiqlashishi metall qismlarni keyingi qayta ishlashda qiyinchiliklarga olib keladi. Misol uchun, po'lat plitani sovuq prokatlash jarayonida uni o'rash qiyinroq va qiyinroq bo'ladi, shuning uchun ishlov berish jarayonida uning ishini isitish orqali qattiqlashishini bartaraf etish uchun oraliq tavlanishni tashkil qilish kerak. Yana bir misol, ishlov beriladigan qismning sirtini kesish jarayonida mo'rt va qattiq holga keltirish, shu bilan asbobning aşınmasını tezlashtiradi va kesish kuchini oshiradi.

5. Imtiyozlar

Bu metallarning mustahkamligini, qattiqligini va aşınma qarshiligini oshirishi mumkin, ayniqsa sof metallar va issiqlik bilan ishlov berish orqali yaxshilanmaydigan ba'zi qotishmalar uchun. Misol uchun, sovuq chizilgan yuqori quvvatli po'lat sim va sovuq o'ralgan kamon va boshqalar, uning mustahkamligi va elastik chegarasini yaxshilash uchun sovuq ishlaydigan deformatsiyadan foydalaning. Yana bir misol - sisternalar, traktor izlari, maydalagich jag'lari va temir yo'l strelkalarining qattiqligi va eskirishga chidamliligini oshirish uchun qattiq ishlov berishdan foydalanish.

6. Mashinasozlikdagi roli

Sovuq chizish, prokat va o'q bilan ishlov berish (sirtni mustahkamlashga qarang) va boshqa jarayonlardan so'ng metall materiallar, qismlar va qismlarning sirt mustahkamligi sezilarli darajada yaxshilanishi mumkin;

Qismlarga ta'sir qilgandan so'ng, ma'lum qismlarning mahalliy kuchlanishi ko'pincha materialning rentabellik chegarasidan oshib, plastik deformatsiyaga olib keladi. Ishning qattiqlashishi tufayli plastik deformatsiyaning doimiy rivojlanishi cheklanadi, bu qismlar va komponentlarning xavfsizligini oshirishi mumkin;

Metall qism yoki komponent shtamplanganda uning plastik deformatsiyasi mustahkamlash bilan birga keladi, shuning uchun deformatsiya uning atrofidagi ishlov berilmagan qotib qolgan qismga o'tadi. Bunday takroriy o'zgaruvchan harakatlardan so'ng, bir xil tasavvurlar deformatsiyasiga ega sovuq shtamplash qismlarini olish mumkin;

Bu past karbonli po'latning kesish ish faoliyatini yaxshilashi va chiplarni ajratishni osonlashtirishi mumkin. Ammo ishning qattiqlashishi metall qismlarni keyingi qayta ishlashda ham qiyinchiliklarga olib keladi. Misol uchun, sovuq chizilgan po'lat sim, ishning qattiqlashishi tufayli keyingi chizish uchun juda ko'p energiya sarflaydi va hatto sinishi mumkin. Shuning uchun, chizishdan oldin ishning qattiqlashishini bartaraf etish uchun uni tavlangan bo'lishi kerak. Yana bir misol, ishlov beriladigan buyumning sirtini kesish paytida mo'rt va qattiq bo'lishi uchun qayta kesishda kesish kuchi ortadi, asboblarning eskirishi tezlashadi.

Nozik donni mustahkamlash

1. Ta'rif

Kristall donalarini tozalash orqali metall materiallarning mexanik xususiyatlarini yaxshilash usuli kristalli tozalashni mustahkamlash deb ataladi. Sanoatda materialning mustahkamligi kristalli donalarni tozalash orqali yaxshilanadi.

2. Printsip

Metalllar odatda ko'p kristalli donalardan tashkil topgan polikristallardir. Kristal donalarining o'lchamini birlik hajmdagi kristall donalari soni bilan ifodalash mumkin. Qanchalik ko'p bo'lsa, kristall donalari shunchalik nozik bo'ladi. Tajribalar shuni ko'rsatadiki, xona haroratida nozik taneli metallar qo'pol donali metallarga qaraganda yuqori mustahkamlik, qattiqlik, plastiklik va pishiqlikka ega. Buning sababi shundaki, nozik donalar tashqi kuch ta'sirida plastik deformatsiyaga uchraydi va ko'proq donalarda tarqalishi mumkin, plastik deformatsiya yanada bir xil bo'ladi va stress kontsentratsiyasi kamroq; bundan tashqari, donalar qanchalik nozik bo'lsa, don chegara maydoni kattaroq bo'ladi va don chegaralari ko'proq aylanadi. Yoriqlarning tarqalishi qanchalik noqulay. Shuning uchun, kristalli donalarni tozalash orqali materialning mustahkamligini yaxshilash usuli sanoatda donni tozalashni kuchaytirish deb ataladi.

3. Effekt

Don hajmi qanchalik kichik bo'lsa, dislokatsiya klasteridagi dislokatsiyalar soni (n) shunchalik kichik bo'ladi. t=nt0 ga ko'ra, kuchlanish konsentratsiyasi qanchalik kichik bo'lsa, materialning mustahkamligi shunchalik yuqori bo'ladi;

Nozik donni mustahkamlashning mustahkamlovchi qonuni shundan iboratki, don chegaralari qanchalik ko'p bo'lsa, donalar shunchalik nozik bo'ladi. Hall-Peiqi munosabatlariga ko'ra, donlarning o'rtacha qiymati (d) qanchalik kichik bo'lsa, materialning oquvchanligi shunchalik yuqori bo'ladi.

4. Donni tozalash usuli

Subcooling darajasini oshiring;

Yomonlikni davolash;

tebranish va aralashtirish;

Sovuq deformatsiyalangan metallar uchun kristalli donalar deformatsiya darajasini va tavlanish haroratini nazorat qilish orqali tozalanishi mumkin.

Ikkinchi bosqichni mustahkamlash

1. Ta'rif

Bir fazali qotishmalar bilan solishtirganda, ko'p fazali qotishmalar matritsa fazasiga qo'shimcha ravishda ikkinchi fazaga ega. Ikkinchi faza nozik dispersli zarralar bilan matritsa fazasida bir tekis taqsimlanganda, u sezilarli mustahkamlovchi ta'sirga ega bo'ladi. Ushbu mustahkamlovchi ta'sir ikkinchi bosqichni kuchaytirish deb ataladi.

2. Tasniflash

Dislokatsiyalar harakati uchun qotishma tarkibidagi ikkinchi faza quyidagi ikkita holatga ega:

(1) Deformatsiyalanmaydigan zarrachalarni mustahkamlash (bypass mexanizmi).

(2) Deformatsiyalanadigan zarrachalarni mustahkamlash (kesish mexanizmi).

Dispersiyani kuchaytirish va yog'ingarchilikni kuchaytirish ikkinchi bosqichni mustahkamlashning alohida holatlaridir.

3. Effekt

Ikkinchi fazani mustahkamlashning asosiy sababi ular va dislokatsiya o'rtasidagi o'zaro ta'sir bo'lib, bu dislokatsiyaning harakatiga to'sqinlik qiladi va qotishmaning deformatsiyaga chidamliligini yaxshilaydi.

yakunlab, yakunida; qo'shmoq

Kuchga ta'sir qiluvchi eng muhim omillar - bu materialning tarkibi, tuzilishi va sirt holati; ikkinchisi - kuchning holati, masalan, kuch tezligi, yuklash usuli, oddiy cho'zish yoki takroriy kuch, turli kuchlarni ko'rsatadi; Bundan tashqari, namunaning geometriyasi va o'lchami va sinov muhiti ham katta ta'sirga ega, ba'zan hatto hal qiluvchi. Misol uchun, vodorod atmosferasida o'ta yuqori quvvatli po'latning kuchlanish kuchi eksponent ravishda pasayishi mumkin.

Metall materiallarni mustahkamlashning faqat ikkita usuli mavjud. Ulardan biri qotishmaning atomlararo bog‘lanish kuchini oshirish, uning nazariy mustahkamligini oshirish va mo‘ylov kabi nuqsonlarsiz to‘liq kristall tayyorlashdir. Ma'lumki, temir mo'ylovlarning mustahkamligi nazariy qiymatga yaqin. Buning sababi, mo'ylovlarda dislokatsiyalar bo'lmasligi yoki deformatsiya jarayonida ko'paya olmaydigan oz miqdordagi dislokatsiyalar deb hisoblash mumkin. Afsuski, mo'ylovning diametri kattaroq bo'lsa, kuch keskin pasayadi. Yana bir mustahkamlovchi yondashuv kristall ichiga dislokatsiyalar, nuqta nuqsonlari, heterojen atomlar, don chegaralari, yuqori dispers zarrachalar yoki bir jinsli bo'lmaganlar (masalan, segregatsiya) kabi ko'p sonli kristall nuqsonlarni kiritishdir. Bu nuqsonlar dislokatsiyalar harakatiga to'sqinlik qiladi va shuningdek, metallning mustahkamligini sezilarli darajada yaxshilaydi. Bu metallarning mustahkamligini oshirishning eng samarali usuli ekanligini faktlar isbotladi. Muhandislik materiallari uchun, odatda, keng qamrovli ishlashga erishish uchun keng qamrovli mustahkamlash effektlari orqali amalga oshiriladi.