1. Deformacijska ojačitev (ali deformacijska ojačitev, delovno utrjevanje)
Opredelitev
Ko material popusti, ko se stopnja deformacije poveča, se trdnost in trdota materiala povečata, pojav, da se plastičnost in žilavost zmanjšata, pa imenujemo deformacijska ojačitev ali delovno utrjevanje.
Mehanizem
S potekom plastične deformacije se gostota dislokacij nenehno povečuje, zato se med premikanjem stopnjuje medsebojno podajanje dislokacij, kar povzroča ovire, kot so fiksne stopnice in zapleti dislokacij, ki povečujejo upor gibanja dislokacij in povzročajo deformacijo. Povečanje odpornosti bo otežilo nadaljevanje plastične deformacije in s tem izboljšalo trdnost kovine: stopnja deformacije se poveča, trdnost in trdota materiala se povečata, plastičnost in žilavost se zmanjšata, gostota dislokacij pa še naprej narašča. Glede na sliko formule lahko poznamo moč in gostoto dislokacij, ρ je sorazmerna s polovico moči, večji kot je Burgersov vektor b dislokacije, pomembnejši je učinek krepitve.
Metoda
Hladna deformacija, kot je hladno stiskanje, valjanje, drobljenje itd.
Primer
Hladno vlečena jeklena žica lahko podvoji svojo trdnost.
Praktični pomen deformacijskega utrjevanja (prednosti in slabosti)
(1) Prednosti:
①Deformacijska krepitev je učinkovita metoda za krepitev kovin. Pri nekaterih materialih, ki jih ni mogoče utrditi s toplotno obdelavo, lahko za povečanje trdnosti materiala uporabimo deformacijsko utrjevanje, ki lahko podvoji trdnost.
②Je pomemben dejavnik pri obdelavi in oblikovanju nekaterih obdelovancev ali polizdelkov, zaradi česar se kovina enakomerno deformira in omogoča oblikovanje obdelovancev ali polizdelkov, kot je hladno vlečena jeklena žica in vtiskovanje delov.
③Deformacijska krepitev lahko tudi izboljša varnost delov ali komponent med uporabo. Ko pride do koncentracije napetosti ali preobremenitve na določenih delih dela, bo na tem mestu prišlo do plastične deformacije, deformacija preobremenjenega dela pa se bo zaradi utrjevanja ustavila, s čimer se bo povečala varnost. seks.
(2) Slabosti:
①Deformacijska krepitev povzroča tudi težave pri proizvodnji in uporabi materialov. Deformacija poveča trdnost in zmanjša plastičnost, kar oteži nadaljevanje deformacije in zahteva večjo porabo energije.
②Da bi omogočili nadaljnje deformiranje materiala, je na sredini potrebno rekristalizacijsko žarjenje, tako da se lahko material še naprej deformira brez razpok, kar poveča proizvodne stroške.
2. Krepitev s trdno raztopino
Opredelitev
S povečanjem vsebnosti atomov topljenca se trdnost in trdota trdne raztopine povečata, pojav, da se plastičnost in žilavost zmanjšata, pa imenujemo utrjevanje trdne raztopine.
Mehanizem
(1) Raztapljanje atomov topljenca popači mrežo trdne raztopine in ovira gibanje dislokacij na drsni ravnini.
(2) Coriolisova zračna masa, ki jo tvorijo ločeni atomi topljenca na dislokacijski liniji, lahko pripne dislokacijo in poveča upor gibanja dislokacije.
(3) Ločevanje atomov topljenca v območju napake zlaganja ovira gibanje razširjenih dislokacij. Vsi dejavniki, ki ovirajo gibanje dislokacij in povečujejo upor gibanja dislokacij, lahko povečajo moč.
pravo
①V območju topnosti trdne raztopine je večji kot je masni delež legirnih elementov, večji je učinek krepitve
②Večja kot je razlika v velikosti med atomi topljenca in atomi topila, pomembnejši bo učinek krepitve.
③Učinek krepitve elementov topljenca, ki tvorijo intersticijske trdne raztopine, je večji kot učinek elementov, ki tvorijo nadomestne trdne raztopine
④Večja kot je razlika v številu valenčnih elektronov med atomi topljenca in atomi topila, večji je učinek krepitve.
Metoda
Legiranje, to je dodajanje legirnih elementov.
Primer
Trdnost zlitin bakra in niklja je večja od trdnosti čistih kovin bakra in niklja.
3. Ojačitev finih zrn
Opredelitev
Z zmanjševanjem zrnatosti se povečata trdnost in trdota materiala, pojav, da se izboljšata tudi plastičnost in žilavost, imenujemo finozrnato utrjevanje.
Mehanizem
Načelo je v blokirnem učinku meja zrn na zdrs dislokacij. Pri polikristalih mora gibanje dislokacij premagati upor meja zrn. To je zato, ker so orientacije dislokacij na obeh straneh meja zrn različne, zato v določenem zrnu zdrsnjene dislokacije ne morejo neposredno prečkati meje zrn in vstopiti v sosednje meje zrn. Šele ko je veliko število dislokacij zapakiranih na meji zrn in povzroči koncentracijo napetosti, je mogoče spodbuditi gibanje obstoječih dislokacij v sosednjih zrnih, da povzroči zdrs. Torej bolj drobna so zrna, večja je trdnost materiala.
pravo
Bolj ko je zrno fino, večja je mejna površina zrna. V skladu s sliko Hall-Page formule, manjši kot je povprečni premer d zrna, večja je meja tečenja σs materiala.
Metoda prečiščevanja zrn
① Med postopkom kristalizacije je mogoče kristalna zrna prečistiti s povečanjem stopnje podhlajevanja, modifikacijske obdelave, vibracij in mešanja, da se poveča stopnja nukleacije;
② Pri hladno deformiranih kovinah je mogoče zrna prečistiti z nadzorom stopnje deformacije in temperature žarjenja;
③Zrna je mogoče rafinirati z metodami toplotne obdelave normalizacije in žarjenja;
④ Jeklu je mogoče dodati legirne elemente, da tvorijo novo fazo za zaviranje rasti zrn.
4. Druga faza krepitve
Opredelitev
V kovinski matrici je ena ali več drugih faz in prisotnost teh faz poveča trdnost kovine. Zaradi različnih postopkov za pridobivanje druge faze je drugo fazno utrjevanje razdeljeno na ①obarjevalno utrjevanje: drugo fazo pridobimo s toplotno obdelavo s spremembo faze ②disperzijsko utrjevanje: drugo fazo dobimo s sintranjem prahu ali notranjo oksidacijo.
Mehanizem
Ko dislokacija med premikanjem naleti na drugo fazo, mora drugo fazo obiti ali prerezati, tako da druga faza ovira gibanje dislokacije in izboljša trdnost materiala.
Primer
Prisotnost cementita v jeklu poveča njegovo trdnost jekla.
