Stäerkung vun der fester Léisung

1. Definitioun

E Phänomen, bei deem Legierungselementer am Basismetall opgeléist ginn, fir e gewësse Grad u Gitterverzerrung ze verursaachen an doduerch d'Festigkeit vun der Legierung ze erhéijen.

2. Prinzip

Déi opgeléist Atomer vun der fester Léisung verursaachen eng Gitterverzerrung, wat de Widderstand géint Verrécklungsbeweegunge erhéicht, d'Rutschen erschwert an d'Festigkeit an d'Häert vun der Legierungsfestléisung erhéicht. Dëst Phänomen vun der Stäerkung vum Metall duerch d'Opléisung vun engem bestëmmten opgeléisten Element fir eng fest Léisung ze bilden, gëtt Festléisungsstäerkung genannt. Wann d'Konzentratioun vun den opgeléisten Atomer entspriechend ass, kënnen d'Festigkeit an d'Häert vum Material erhéicht ginn, awer seng Zähegkeet a Plastizitéit sinn erofgaang.

3. Aflossfaktoren

Wat méi héich den Atomfraktioun vun de geléisten Atomer ass, wat méi grouss ass den Stäerkungseffekt, besonnesch wann den Atomfraktioun ganz niddreg ass, ass den Stäerkungseffekt méi bedeitend.

Wat méi grouss den Ënnerscheed tëscht den Atomer vun de geléisten Substanzen an der Atomgréisst vum Basismetall ass, wat méi grouss ass den Stäerkungseffekt.

Interstitiell Atomer vun opgeléisten Stoffer hunn e méi groussen Effekt op d'Stäerkung vun der Festléisung wéi Ersatzatome, an well d'Gitterverzerrung vun interstitielle Atomer a kierperzentrierten kubesche Kristaller asymmetresch ass, ass hire Stäerkungseffekt méi grouss wéi dee vu flaachzentrierten kubesche Kristaller; awer d'Léislechkeet vun interstitielle Atomer am Feststoff ass ganz limitéiert, sou datt den tatsächlechen Stäerkungseffekt och limitéiert ass.

Wat méi grouss den Ënnerscheed an der Zuel vun de Valenzelektrone tëscht den Atomer vun de geléisten Substanzen an dem Basismetall ass, wat méi däitlech den Effekt vun der Stäerkung vun der fester Léisung ass, dat heescht, d'Flëssegkeetsgrenz vun der fester Léisung klëmmt mat der Erhéijung vun der Valenzelektronekonzentratioun.

4. De Grad vun der Stäerkung vun der Festléisung hänkt haaptsächlech vun de folgende Faktoren of.

Den Ënnerscheed an der Gréisst tëscht Matrixatome an Atomer vun opgeléisten Substanzen. Wat méi grouss den Ënnerscheed an der Gréisst ass, wat méi grouss d'Interferenz an déi ursprénglech Kristallstruktur ass, a wat méi schwéier et ass fir eng Verrécklung ze rutschen.

D'Quantitéit vun den Legierungselementer. Wat méi Legierungselementer derbäigesat ginn, wat méi grouss den Stäerkungseffekt ass. Wann ze vill Atomer ze grouss oder ze kleng sinn, gëtt d'Léislechkeet iwwerschratt. Dëst betrëfft en anere Stäerkungsmechanismus, d'Verstäerkung vun der dispergéierter Phas.

Interstitiell Atomer vun opgeléiste Stoffer hunn e méi groussen Effekt op d'Stäerkung vun der Festléisung wéi Ersatzatome.

Wat méi grouss den Ënnerscheed an der Zuel vun de Valenzelektronen tëscht den Atomer vun der opgeléister Substanz an dem Basismetall ass, wat méi bedeitend den Effekt vun der Stäerkung vun der fester Léisung ass.

5. Effekt

Streckgrenz, Zugfestigkeit an Häert si méi staark wéi bei rengen Metaller;

An de meeschte Fäll ass d'Duktilitéit méi niddreg wéi déi vu purem Metall;

D'Konduktivitéit ass vill méi niddreg wéi bei purem Metall;

D'Kreuchbeständegkeet, oder de Verloscht vun der Festigkeit bei héijen Temperaturen, kann duerch d'Verstäerkung a Festléisung verbessert ginn.

Aarbechtshärdung

1. Definitioun

Mat der Zounimm vun der Kaltverformung huelen d'Festigkeet an d'Häert vun de Metallmaterialien zou, awer d'Plastizitéit an d'Zähegkeet huelen of.

2. Aféierung

E Phänomen, bei deem d'Festigkeet an d'Häert vu Metallmaterialien zouhuelen, wa se ënner der Rekristallisatiounstemperatur plastesch deforméiert ginn, während d'Plastizitéit an d'Zähegkeet ofhuelen. Och bekannt als Kalthärtung. De Grond dofir ass, datt wa Metall plastesch deforméiert gëtt, d'Kristallkäre rutschen an d'Verrécklunge sech verstrecken, wouduerch d'Kristallkäre sech verlängeren, briechen a faseren, an et entstinn Reschtspannungen am Metall. De Grad vun der Härtung gëtt normalerweis duerch d'Verhältnes vun der Mikrohärt vun der Uewerflächenschicht no der Veraarbechtung zu där virun der Veraarbechtung an der Déift vun der gehärter Schicht ausgedréckt.

3. Interpretatioun aus der Perspektiv vun der Dislokatiounstheorie

(1) Et gëtt eng Kräizung tëscht Dislokatiounen, an déi resultéierend Schnëtter behënneren d'Bewegung vun den Dislokatiounen;

(2) Tëscht Dislokatiounen trëtt eng Reaktioun op, an déi geformt fix Dislokatioun behënnert d'Bewegung vun der Dislokatioun;

(3) D'Proliferatioun vun Dislokatiounen trëtt op, an d'Erhéijung vun der Dislokatiounsdicht erhéicht weider de Widderstand géint d'Dislokatiounsbewegung.

4. Schued

D'Deformatiounshärtung bréngt Schwieregkeeten bei der weiderer Veraarbechtung vu Metalldeeler mat sech. Zum Beispill gëtt d'Stolplack beim Kaltwalzen ëmmer méi haart ze walzen, dofir ass et néideg, eng Zwëschenzäiteg Glühung während dem Veraarbechtungsprozess ze maachen, fir d'Deformatiounshärtung duerch Erhëtzen ze eliminéieren. En anert Beispill ass, d'Uewerfläch vum Werkstéck beim Schnëttprozess brécheg a haart ze maachen, wouduerch de Verschleiss vum Werkzeug beschleunegt gëtt an d'Schnëttkraaft erhéicht gëtt.

5. Virdeeler

Et kann d'Festigkeit, d'Häert an d'Verschleissbeständegkeet vu Metaller verbesseren, besonnesch fir déi reng Metaller a bestëmmte Legierungen, déi net duerch Hëtztbehandlung verbessert kënne ginn. Zum Beispill, kaltgezunnen Drot aus héichfestem Stol a kalgefiederten Fiederen, etc., benotzen Kaltveraarbechtungsdeformatioun fir hir Festigkeit an Elastizitéitsgrenz ze verbesseren. En anert Beispill ass d'Benotzung vun der Deformatiounshärtung fir d'Häert an d'Verschleissbeständegkeet vu Panzer, Trakterschinnen, Brecherbacken a Weichenweiche ze verbesseren.

6. Roll an der Maschinnebautechnik

Nom Kaltzéien, Walzen a Kugelstrahlen (kuckt Uewerflächenverstäerkung) an aner Prozesser kann d'Uewerflächenstäerkt vu Metallmaterialien, Deeler a Komponenten däitlech verbessert ginn;

Nodeems d'Deeler belaascht sinn, iwwerschreit déi lokal Spannung vu bestëmmten Deeler dacks d'Flëssegkeetsgrenz vum Material, wat zu plastescher Deformatioun féiert. Wéinst der Deformatiounshärtung gëtt déi weider Entwécklung vun der plastescher Deformatioun limitéiert, wat d'Sécherheet vun Deeler a Komponenten verbessere kann;

Wann en Metalldeel oder e Baudeel gestanzt gëtt, gëtt seng plastesch Deformatioun vun enger Verstäerkung begleet, sou datt d'Deformatioun op den onbearbechteten gehärteten Deel ronderëm iwwerdroe gëtt. No sou widderhollten ofwiesselnden Aktiounen kënne Kaltstanzdeeler mat gläichméisseger Querschnittsdeformatioun kritt ginn;

Et kann d'Schnëttleistung vu Kuelestoffarmstol verbesseren an d'Späne méi einfach ze trennen maachen. Mä d'Deformatiounshärtung bréngt och Schwieregkeeten bei der weiderer Veraarbechtung vu Metalldeeler mat sech. Zum Beispill verbraucht kalgezunnen Drot vill Energie fir weider Zéien wéinst der Deformatiounshärtung a kann souguer gebrach ginn. Dofir muss en geglüht ginn, fir d'Deformatiounshärtung virum Zéien ze eliminéieren. En anert Beispill ass, datt fir d'Uewerfläch vum Werkstéck beim Schnëtt brécheg an haart ze maachen, d'Schnëttkraaft beim Neischneiden erhéicht gëtt an de Verschleiss vum Werkzeug beschleunegt gëtt.

Feinkornverstäerkung

1. Definitioun

D'Method fir d'mechanesch Eegeschafte vu Metallmaterialien duerch d'Raffinéierung vun de Kristallkären ze verbesseren gëtt Kristallraffinéierungsstäerkung genannt. An der Industrie gëtt d'Stäerkt vum Material duerch d'Raffinéierung vun de Kristallkären verbessert.

2. Prinzip

Metaller si meeschtens Polykristaller, déi aus ville Kristallkären zesummegesat sinn. D'Gréisst vun de Kristallkären kann duerch d'Zuel vun de Kristallkären pro Volumeneenheet ausgedréckt ginn. Wat méi grouss d'Zuel ass, wat méi fein d'Kristallkären. Experimenter weisen, datt feinkäreg Metaller bei Raumtemperatur eng méi héich Festigkeit, Häert, Plastizitéit an Zähegkeet hunn ewéi grobkäreg Metaller. Dëst läit dorun, datt déi fein Kären ënner externer Kraaft plastesch deforméiert ginn a sech a méi Kären dispergéiere kënnen, d'plastesch Deformatioun méi gläichméisseg ass an d'Spannungskonzentratioun manner grouss ass; zousätzlech, wat méi fein d'Kären, wat méi grouss d'Kärgrenzfläch an déi méi gewéckelt Kärgrenzen. Wat méi ongënschteg d'Ausbreedung vu Rëss ass. Dofir gëtt d'Method fir d'Festigkeit vum Material duerch d'Raffinéierung vun de Kristallkären an der Industrie als Kärenverfeinerungsstäerkung bezeechent.

3. Effekt

Wat méi kleng d'Käregréisst ass, wat méi kleng d'Zuel vun den Dislokatiounen (n) am Dislokatiounscluster ass. Laut τ=nτ0, wat méi kleng d'Spannungskonzentratioun ass, wat méi héich d'Festigkeit vum Material ass;

D'Stäerkungsgesetz vun der Feinkärenverstäerkung ass, datt wat méi Kärengrenzen et gëtt, wat méi fein d'Kären sinn. Laut der Hall-Peiqi-Bezéiung ass d'Flëssegkeetsgrenz vum Material méi héich, wat méi kleng den Duerchschnëttswäert (d) vun de Kären ass.

4. D'Method vun der Kärenverfeinerung

Den Grad vun der Ënnerkillung erhéijen;

Behandlung vun der Verschlechterung;

Vibratioun a Réieren;

Fir kalt-deforméiert Metaller kënnen d'Kristallkären duerch Kontroll vum Deformatiounsgrad an der Glühtemperatur verfeinert ginn.

Verstäerkung vun der zweeter Phas

1. Definitioun

Am Verglach mat Eenphaslegierungen hunn Méiphaslegierungen zousätzlech zu der Matrixphas eng zweet Phas. Wann déi zweet Phas gläichméisseg an der Matrixphas mat feine verdeelte Partikelen verdeelt ass, huet se e bedeitende Verstäerkungseffekt. Dësen Verstäerkungseffekt gëtt als zweet Phasenverstäerkung bezeechent.

2. Klassifikatioun

Fir d'Beweegung vun Dislokatiounen huet déi zweet Phas, déi an der Legierung enthale ass, déi folgend zwou Situatiounen:

(1) Verstäerkung vun net-deforméierbare Partikelen (Bypassmechanismus).

(2) Verstäerkung vun deforméierbare Partikelen (Duerchschnëttsmechanismus).

Souwuel Dispersiounsstäerkung wéi och Nidderschlagsstäerkung si Spezialfäll vun der Stäerkung vun der zweeter Phas.

3. Effekt

De Grond fir d'Stäerkung vun der zweeter Phas ass d'Interaktioun tëscht hinnen an der Verrécklung, déi d'Bewegung vun der Verrécklung behënnert an d'Deformatiounsbeständegkeet vun der Legierung verbessert.

zesummefaassen

Déi wichtegst Faktoren, déi d'Festigkeet beaflossen, sinn d'Zesummesetzung, d'Struktur an den Uewerflächenzoustand vum Material selwer; den zweeten ass den Zoustand vun der Kraaft, wéi d'Geschwindegkeet vun der Kraaft, d'Method vun der Belaaschtung, einfach Strecken oder widderholl Kraaft, weisen ënnerschiddlech Stäerkten op; Zousätzlech hunn d'Geometrie an d'Gréisst vun der Prouf an dem Testmedium och e groussen Afloss, heiansdo souguer entscheedend. Zum Beispill kann d'Zuchfestigkeit vun ultrahéichfestegem Stol an enger Waasserstoffatmosphär exponentiell falen.

Et gëtt nëmmen zwou Méiglechkeeten, Metallmaterialien ze verstäerken. Eng dovun ass, d'interatomar Bindungskraaft vun der Legierung ze erhéijen, hir theoretesch Stäerkt ze erhéijen an e komplette Kristall ouni Defekter, wéi zum Beispill Whisker, ze preparéieren. Et ass bekannt, datt d'Stäerkt vun Eisen-Whisker no beim theoretesche Wäert läit. Et kann ugeholl ginn, datt dëst doduerch läit, datt et keng Verrécklungen an de Whisker gëtt, oder nëmmen eng kleng Quantitéit un Verrécklungen, déi sech während dem Deformatiounsprozess net verbreeden kënnen. Leider, wann den Duerchmiesser vum Whisker méi grouss ass, fällt d'Stäerkt staark. Eng aner Verstäerkungsmethod ass et, eng grouss Zuel vu Kristalldefekter an de Kristall anzeféieren, wéi zum Beispill Verrécklungen, Punktdefekter, heterogen Atomer, Kärengrenzen, héich dispergéiert Partikelen oder Inhomogenitéiten (wéi zum Beispill Segregatioun), etc. Dës Defekter behënneren d'Beweegung vun Verrécklungen an och d'Stäerkt vum Metall däitlech ze verbesseren. Fakten hunn bewisen, datt dëst dee effektivste Wee ass, fir d'Stäerkt vu Metaller ze erhéijen. Fir Ingenieursmaterialien ass et allgemeng duerch ëmfaassend Verstäerkungseffekter, fir eng besser ëmfaassend Leeschtung z'erreechen.