Qattiq eritmani mustahkamlash

1. Ta'rif

Qotishma elementlari asosiy metallda eriydigan va ma'lum darajada panjara buzilishiga olib keladigan va shu bilan qotishmaning mustahkamligini oshiradigan hodisa.

2. Printsip

Qattiq eritmada erigan erigan atomlar panjara deformatsiyasini keltirib chiqaradi, bu esa dislokatsiya harakatining qarshiligini oshiradi, sirpanishni qiyinlashtiradi va qotishma qattiq eritmasining mustahkamligi va qattiqligini oshiradi. Metallni ma'lum bir erigan elementni eritib, qattiq eritma hosil qilish orqali mustahkamlashning bu hodisasi qattiq eritmani mustahkamlash deb ataladi. Erigan atomlarning konsentratsiyasi mos bo'lganda, materialning mustahkamligi va qattiqligini oshirish mumkin, ammo uning mustahkamligi va plastikligi pasayadi.

3. Ta'sir etuvchi omillar

Erigan modda atomlarining atom fraksiyasining qiymati qanchalik yuqori bo'lsa, kuchaytirish effekti shunchalik katta bo'ladi, ayniqsa atom fraksiyasining qiymati juda past bo'lganda, kuchaytirish effekti sezilarli bo'ladi.

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

Interstitsial eruvchan atomlar almashtirish atomlariga qaraganda qattiq eritmani kuchaytirishda ko'proq ta'sirga ega va tanaga markazlashgan kubik kristallardagi interstitsial atomlarning panjara buzilishi assimetrik bo'lgani uchun ularning kuchaytirish ta'siri yuzga markazlashgan kubik kristallarnikidan kattaroq; ammo interstitsial atomlar Qattiq eruvchanlik juda cheklangan, shuning uchun haqiqiy kuchaytirish ta'siri ham cheklangan.

Erigan atomlar va asosiy metall orasidagi valentlik elektronlari sonidagi farq qanchalik katta bo'lsa, qattiq eritmani mustahkamlash effekti shunchalik aniq bo'ladi, ya'ni qattiq eritmaning oqim kuchi valentlik elektron konsentratsiyasining ortishi bilan ortadi.

4. Qattiq eritmaning mustahkamlanish darajasi asosan quyidagi omillarga bog'liq

Matritsa atomlari va erigan modda atomlari orasidagi o'lchamdagi farq. O'lchamdagi farq qanchalik katta bo'lsa, asl kristall tuzilishiga shunchalik katta aralashuv bo'ladi va dislokatsiya sirpanishi shunchalik qiyin bo'ladi.

Qotishma elementlar miqdori. Qotishma elementlari qancha ko'p qo'shilsa, mustahkamlash effekti shunchalik katta bo'ladi. Agar juda ko'p atomlar juda katta yoki juda kichik bo'lsa, eruvchanlik oshib ketadi. Bu yana bir mustahkamlash mexanizmini, ya'ni dispers fazani mustahkamlashni o'z ichiga oladi.

Interstitsial erigan atomlar zaxira atomlarga qaraganda qattiq eritmani kuchaytirish ta'siriga ko'proq ega.

Erigan modda atomlari va asosiy metall orasidagi valentlik elektronlari sonidagi farq qanchalik katta bo'lsa, qattiq eritmani mustahkamlash effekti shunchalik sezilarli bo'ladi.

5. Effekt

Chidamlilik, cho'zilish kuchi va qattiqlik sof metallarga qaraganda kuchliroq;

Ko'pgina hollarda, egiluvchanlik sof metallnikidan pastroq;

O'tkazuvchanlik sof metallga qaraganda ancha past;

Qattiq eritmani mustahkamlash orqali yuqori haroratlarda suyanishga chidamlilik yoki mustahkamlikning yo'qolishi yaxshilanishi mumkin.

Ishni qattiqlashtirish

1. Ta'rif

Sovuq deformatsiya darajasi oshgani sayin, metall materiallarning mustahkamligi va qattiqligi oshadi, ammo plastiklik va chidamlilik pasayadi.

2. Kirish

Metall materiallar qayta kristallanish haroratidan pastroqda plastik deformatsiyalanganda ularning mustahkamligi va qattiqligi oshib, plastiklik va qattiqlik pasayib boradigan hodisa. Sovuq ish bilan qattiqlashish deb ham ataladi. Buning sababi shundaki, metall plastik deformatsiyalanganda, kristall donalari siljiydi va dislokatsiyalar chalkashib ketadi, bu esa kristall donalarining cho'zilishiga, sinishiga va tolalanishiga olib keladi va metallda qoldiq kuchlanishlar hosil bo'ladi. Ish bilan qattiqlashish darajasi odatda ishlov berilgandan keyingi sirt qatlamining mikroqattiqligining ishlov berishdan oldingisiga nisbati va qattiqlashgan qatlamning chuqurligi bilan ifodalanadi.

3. Dislokatsiya nazariyasi nuqtai nazaridan talqin

(1) Chiqishlar o'rtasida kesishma sodir bo'ladi va natijada hosil bo'lgan kesmalar chiqishlarning harakatlanishiga to'sqinlik qiladi;

(2) Dislokatsiyalar orasida reaksiya sodir bo'ladi va hosil bo'lgan fiksatsiyalangan dislokatsiya dislokatsiyaning harakatlanishiga to'sqinlik qiladi;

(3) Chiqishlarning ko'payishi sodir bo'ladi va chiqish zichligining ortishi chiqish harakatiga qarshilikni yanada oshiradi.

4. Zarar

Ishda qattiqlashish metall qismlarni keyingi qayta ishlashda qiyinchiliklar tug'diradi. Masalan, po'lat plitani sovuq prokatlash jarayonida uni prokatlash tobora qiyinlashib boradi, shuning uchun uni isitish orqali qattiqlashishini bartaraf etish uchun ishlov berish jarayonida oraliq tavlashni tashkil qilish kerak. Yana bir misol, kesish jarayonida ish qismining yuzasini mo'rt va qattiq qilish, shu bilan asbobning aşınmasını tezlashtirish va kesish kuchini oshirishdir.

5. Foyda

Bu metallarning mustahkamligini, qattiqligini va aşınmaya bardoshliligini oshirishi mumkin, ayniqsa issiqlik bilan ishlov berish orqali yaxshilab bo'lmaydigan sof metallar va ayrim qotishmalar uchun. Masalan, sovuq tortilgan yuqori mustahkamlikdagi po'lat sim va sovuq o'ralgan prujina va boshqalar uning mustahkamligi va elastiklik chegarasini yaxshilash uchun sovuq ishlov berish deformatsiyasidan foydalanadilar. Yana bir misol - baklarning, traktor izlarining, maydalagich jag'larining va temir yo'l strelkalarining qattiqligi va aşınmaya bardoshliligini oshirish uchun ish qattiqlashuvidan foydalanish.

6. Mashinasozlikdagi roli

Sovuq chizish, prokatlash va zarb bilan ishlov berish (sirtni mustahkamlashga qarang) va boshqa jarayonlardan so'ng, metall materiallar, qismlar va komponentlarning sirt mustahkamligi sezilarli darajada yaxshilanishi mumkin;

Qismlarga kuchlanish berilgandan so'ng, ayrim qismlarning mahalliy kuchlanishi ko'pincha materialning oqim chegarasidan oshib ketadi va bu plastik deformatsiyaga olib keladi. Ishning qattiqlashishi tufayli plastik deformatsiyaning davomiy rivojlanishi cheklanadi, bu esa qismlar va komponentlarning xavfsizligini oshirishi mumkin;

Metall qism yoki komponent shtamplanganda, uning plastik deformatsiyasi mustahkamlanish bilan birga keladi, shuning uchun deformatsiya uning atrofidagi ishlov berilmagan qattiqlashtirilgan qismga o'tkaziladi. Bunday takroriy almashinuv harakatlaridan so'ng, bir xil kesimli deformatsiyaga ega sovuq shtamplash qismlarini olish mumkin;

Bu kam uglerodli po'latning kesish samaradorligini oshirishi va chiplarni ajratishni osonlashtirishi mumkin. Ammo ishning qattiqlashishi metall qismlarni keyingi qayta ishlashda ham qiyinchiliklar tug'diradi. Masalan, sovuq tortilgan po'lat sim ishning qattiqlashishi tufayli keyingi tortish uchun ko'p energiya sarflaydi va hatto sinishi mumkin. Shuning uchun, chizishdan oldin ishning qattiqlashishini bartaraf etish uchun uni tavlash kerak. Yana bir misol, kesish paytida ish qismining yuzasini mo'rt va qattiq qilish uchun qayta kesish paytida kesish kuchi ortadi va asbobning aşınması tezlashadi.

Yupqa donni mustahkamlash

1. Ta'rif

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

2. Printsip

Metalllar odatda ko'plab kristall donalaridan tashkil topgan polikristallardir. Kristall donalarining o'lchamini birlik hajmdagi kristall donalari soni bilan ifodalash mumkin. Bu son qancha ko'p bo'lsa, kristall donalari shuncha nozik bo'ladi. Tajribalar shuni ko'rsatadiki, xona haroratida mayda donali metallar qo'pol donali metallarga qaraganda yuqori mustahkamlik, qattiqlik, plastiklik va chidamlilikka ega. Buning sababi, mayda donachalar tashqi kuch ta'sirida plastik deformatsiyaga uchraydi va ko'proq donachalarga tarqalishi mumkin, plastik deformatsiya bir xilroq va kuchlanish konsentratsiyasi kamroq bo'ladi; bundan tashqari, donachalar qanchalik nozik bo'lsa, dona chegara maydoni shunchalik katta va donachalar chegaralari shunchalik egri bo'ladi. Yoriqlarning tarqalishi shunchalik noqulay bo'ladi. Shuning uchun, kristall donachalarini tozalash orqali materialning mustahkamligini oshirish usuli sanoatda donachalarni tozalashni mustahkamlash deb ataladi.

3. Effekt

Dona hajmi qanchalik kichik bo'lsa, dislokatsiya klasteridagi dislokatsiyalar soni (n) shuncha kam bo'ladi. τ=nτ0 ga ko'ra, kuchlanish konsentratsiyasi qanchalik kichik bo'lsa, materialning mustahkamligi shuncha yuqori bo'ladi;

Mayda donalarni mustahkamlashning mustahkamlash qonuni shundaki, donalarning chegaralari qancha ko'p bo'lsa, donalarning ham shuncha nozik bo'ladi. Xoll-Peyqi munosabatiga ko'ra, donalarning o'rtacha qiymati (d) qanchalik kichik bo'lsa, materialning egilish kuchi shuncha yuqori bo'ladi.

4. Donni tozalash usuli

Subcooling darajasini oshiring;

Buzilishlarni davolash;

Vibratsiya va aralashtirish;

Sovuq deformatsiyalangan metallar uchun kristall donalarini deformatsiya darajasi va tavlanish haroratini boshqarish orqali tozalash mumkin.

Ikkinchi bosqichli mustahkamlash

1. Ta'rif

Bir fazali qotishmalar bilan solishtirganda, ko'p fazali qotishmalar matritsa fazasidan tashqari ikkinchi fazaga ham ega. Ikkinchi faza mayda dispers zarrachalar bilan matritsa fazasida bir tekis taqsimlanganda, u sezilarli darajada mustahkamlovchi ta'sirga ega bo'ladi. Bu mustahkamlovchi ta'sir ikkinchi fazali mustahkamlash deb ataladi.

2. Tasniflash

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

(1) Deformatsiyalanmaydigan zarrachalarni mustahkamlash (aylanib o'tish mexanizmi).

(2) Deformatsiyalanuvchi zarrachalarni mustahkamlash (kesish mexanizmi).

Dispersiyani kuchaytirish ham, yog'ingarchilikni kuchaytirish ham ikkinchi fazani kuchaytirishning maxsus holatlaridir.

3. Effekt

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

yakunlab, yakunida; qo'shmoq

Mustahkamlikka ta'sir qiluvchi eng muhim omillar materialning tarkibi, tuzilishi va sirt holatidir; ikkinchisi - kuch holati, masalan, kuch tezligi, yuklash usuli, oddiy cho'zish yoki takroriy kuch turli xil kuchli tomonlarni ko'rsatadi; Bundan tashqari, namunaning geometriyasi va o'lchami hamda sinov muhiti ham katta ta'sirga ega, ba'zan hatto hal qiluvchi ta'sirga ega. Masalan, vodorod atmosferasida o'ta yuqori mustahkamlikdagi po'latning cho'zilish 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'ylovlarining mustahkamligi nazariy qiymatga yaqin. Buning sababi mo'ylovlarda dislokatsiyalar yo'qligi yoki deformatsiya jarayonida ko'payib keta olmaydigan oz miqdordagi dislokatsiyalar mavjudligi deb hisoblash mumkin. Afsuski, mo'ylovning diametri kattaroq bo'lganda, mustahkamlik keskin pasayadi. Yana bir mustahkamlash usuli kristallga dislokatsiyalar, nuqta nuqsonlari, heterojen atomlar, dona chegaralari, yuqori darajada tarqalgan zarrachalar yoki bir xil bo'lmaganliklar (masalan, segregatsiya) va boshqalar kabi ko'p miqdordagi kristall nuqsonlarini kiritishdir. Bu nuqsonlar dislokatsiyalarning harakatlanishiga to'sqinlik qiladi va shuningdek, metallning mustahkamligini sezilarli darajada yaxshilaydi. Faktlar shuni isbotladiki, bu metallarning mustahkamligini oshirishning eng samarali usuli. Muhandislik materiallari uchun odatda yaxshiroq kompleks ishlashga erishish uchun kompleks mustahkamlash effektlari orqali amalga oshiriladi.