Solid Léisung Verstäerkung

1. Definitioun

E Phänomen an deem Legierungselementer am Basismetall opgeléist ginn fir e gewësse Grad vu Gitterverzerrung ze verursaachen an domat d'Kraaft vun der Legierung ze erhéijen.

2. Prinzip

Déi opgeléist Atomer, déi an der fester Léisung opgeléist ginn, verursaachen Gitterverzerrung, wat d'Resistenz vun der Dislokatiounsbewegung erhéicht, d'Rutschen schwéier mécht an d'Kraaft an d'Härheet vun der Legierung zolitt Léisung erhéicht. Dëst Phänomen fir d'Metall ze stäerken andeems Dir e bestëmmte Solute Element opléist fir eng zolidd Léisung ze bilden gëtt fest Léisungsstäerkung genannt. Wann d'Konzentratioun vun solute Atomer passend ass, kann d'Kraaft an d'Härheet vum Material erhéicht ginn, awer seng Zähegkeet a Plastizitéit sinn erofgaang.

3. Afloss Faktoren

Wat méi héich d'Atomfraktioun vun solute Atomer ass, dest méi grouss ass de Verstäerkungseffekt, besonnesch wann d'Atomfraktioun ganz niddereg ass, ass de Verstäerkungseffekt méi bedeitend.

Wat méi grouss ass den Ënnerscheed tëscht de solute Atomer an der atomarer Gréisst vum Basismetall, dest méi grouss ass de Verstäerkungseffekt.

Interstitial Solute Atomer hunn e gréissere feste Léisungsverstäerkungseffekt wéi Ersatzatomer, a well d'Gitter Verzerrung vun interstitielle Atomer a Kierper-zentréierte kubesche Kristalle asymmetresch ass, ass hir Verstäerkungseffekt méi grouss wéi dee vu Gesiichtszentréierte kubesche Kristalle; awer interstitiell Atomer Déi fest Solubilitéit ass ganz limitéiert, sou datt den eigentleche Verstäerkungseffekt och limitéiert ass.

Wat méi grouss ass den Ënnerscheed an der Unzuel vun de Valenzelektronen tëscht de solute Atomer an dem Basismetall, dest méi offensichtlech ass de feste Léisungsverstäerkungseffekt, dat heescht, d'Ausbezuelkraaft vun der fester Léisung erhéicht mat der Erhéijung vun der Valenzelektronenkonzentratioun.

4. De Grad vu festen Léisungsverstäerkung hänkt haaptsächlech vun de folgende Faktoren of

Den Ënnerscheed an der Gréisst tëscht Matrixatomen a Solute Atomer. Wat méi grouss ass de Gréisstenënnerscheed, dest méi grouss ass d'Interferenz vun der ursprénglecher Kristallstruktur, a wat méi schwéier et ass fir d'Dislokatiounsrutsch.

D'Quantitéit vun alloying Elementer. Wat méi Legierungselementer bäigefüügt ginn, wat méi verstäerktend Effekt ass. Wann ze vill Atomer ze grouss oder ze kleng sinn, gëtt d'Léislechkeet iwwerschratt. Dëst beinhalt en anere Verstäerkungsmechanismus, déi verspreet Phase Verstäerkung.

Interstitiell solute Atomer hunn e méi staarken Léisungsverstäerkungseffekt wéi Ersatzatomer.

Wat méi grouss ass den Ënnerscheed an der Unzuel vun de Valenzelektronen tëscht de solute Atomer an dem Basismetall, dest méi bedeitend ass de feste Léisungsverstäerkungseffekt.

5. Effekt

Ausbezuelekraaft, Spannkraaft an Hardness si méi staark wéi reng Metaller;

Am meeschte Fäll ass d'Duktilitéit manner wéi déi vu purem Metall;

D'Konduktivitéit ass vill manner wéi reng Metall;

Kreepresistenz, oder Stäerktverloscht bei héijen Temperaturen, kënne verbessert ginn duerch zolidd Léisungsverstäerkung.

Aarbecht hardening

1. Definitioun

Wéi de Grad vun der kaler Verformung eropgeet, erhéicht d'Kraaft an d'Härheet vu Metallmaterialien, awer d'Plastizitéit an d'Zähegkeet reduzéieren.

2. Aféierung

E Phänomen an deem d'Kraaft an d'Härheet vu Metallmaterialien eropgeet wann se plastesch ënner der Rekristalliséierungstemperatur deforméiert ginn, während d'Plastizitéit an d'Zähegkeet erofgoen. Och bekannt als kale Aarbecht Harding. De Grond ass datt wann d'Metall plastesch deforméiert ass, d'Kristallkäre rutschen an d'Verrécklunge verschwannen, wat d'Kristallkären verlängeren, briechen a fiberiséieren, a Reschtspannungen ginn am Metall generéiert. De Grad vun der Aarbechtshärtung gëtt normalerweis ausgedréckt duerch d'Verhältnis vun der Mikrohardheet vun der Uewerflächeschicht no der Veraarbechtung zu där virun der Veraarbechtung an der Tiefe vun der gehärter Schicht.

3. Interpretatioun aus der Perspektiv vun der Dislokatiounstheorie

(1) Kräizung geschitt tëscht Dislokatiounen, an déi resultéierend Schnëtt behënneren d'Bewegung vun den Dislokatiounen;

(2) Eng Reaktioun geschitt tëscht Dislokatiounen, an déi geformt fixéiert Dislokatioun behënnert d'Bewegung vun der Dislokatioun;

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

4. Schued

D'Aarbechtshärung bréngt Schwieregkeeten fir d'Weiderveraarbechtung vu Metalldeeler. Zum Beispill, am Prozess vun der Kältewalzen vun der Stahlplack gëtt et ëmmer méi haart ze rullen, sou datt et néideg ass fir d'Zwëschenglühung während dem Veraarbechtungsprozess ze arrangéieren fir hir Aarbechtshärung duerch Heizung ze eliminéieren. En anert Beispill ass d'Uewerfläch vum Werkstéck brécheg a schwéier am Schneideprozess ze maachen, doduerch d'Verschleiung vum Tool ze beschleunegen an d'Schneidkraaft ze erhéijen.

5. Virdeeler

Et kann d'Kraaft, d'Härheet an d'Verschleißbeständegkeet vu Metalle verbesseren, besonnesch fir déi reng Metaller a bestëmmte Legierungen, déi net duerch Wärmebehandlung verbessert kënne ginn. Zum Beispill, kal gezunn héich-Kraaft Stol Drot a kal-coiled Fréijoer, etc., benotzen kal schaffen Deformatioun seng Kraaft an elastesche Limite ze verbesseren. En anert Beispill ass d'Benotzung vun der Aarbechtshärtung fir d'Häertheet an d'Verschleißbeständegkeet vun Panzer, Traktorbunnen, Crusher Kiefer an Eisebunnsstécker ze verbesseren.

6. Roll an mechanesch Déifbau

Nom kale Zeechnen, Walzen a Schoss Peening (kuckt Uewerflächenverstäerkung) an aner Prozesser kann d'Uewerflächstäerkt vu Metallmaterialien, Deeler a Komponenten wesentlech verbessert ginn;

Nodeems d'Deeler betount sinn, iwwerschreift de lokale Stress vu bestëmmten Deeler dacks d'Ausbezuelungsgrenz vum Material, wat plastesch Verformung verursaacht. Duerch d'Aarbechtshärtung ass déi weider Entwécklung vu Plastiksverformung limitéiert, wat d'Sécherheet vun Deeler a Komponenten verbesseren kann;

Wann e Metalldeel oder Bestanddeel gestempelt gëtt, gëtt seng plastesch Verformung duerch Verstäerkung begleet, sou datt d'Verformung op den onbeaarbechten gehärtenen Deel ronderëm iwwerdroe gëtt. No esou widderholl ofwiesselnd Aktiounen, kal STAMPING Deeler mat eenheetlech Querschnitt Deformatioun kann kritt ginn;

Et kann d'Schneidleistung vu Kuelestoffstahl verbesseren an d'Chips einfach ze trennen. Awer d'Aarbechtshärung bréngt och Schwieregkeeten fir d'Weiderveraarbechtung vu Metalldeeler. Zum Beispill verbraucht kale Stahldrot vill Energie fir weider Zeechnen duerch d'Aarbechtshärtung, a ka souguer gebrach ginn. Dofir muss et annealéiert ginn fir d'Aarbechtshärtung virum Zeechnen ze eliminéieren. En anert Beispill ass datt fir d'Uewerfläch vum Werkstéck brécheg an haart beim Ausschneiden ze maachen, gëtt d'Schneidkraaft beim Neischneiden erhéicht, an d'Verschleiung vum Tool beschleunegt.

Feinkornverstäerkung

1. Definitioun

D'Method fir d'mechanesch Eegeschafte vu Metallmaterialien ze verbesseren andeems d'Kristallkären raffinéiert ginn, gëtt Kristallraffinéierungsverstäerkung genannt. An der Industrie gëtt d'Kraaft vum Material verbessert andeems d'Kristallkäre verfeinert ginn.

2. Prinzip

Metaller si meeschtens Polykristalle besteet aus ville Kristallkorn. D'Gréisst vun de Kristallkorn kann duerch d'Zuel vun de Kristallkorn pro Eenheet Volume ausgedréckt ginn. Wat méi d'Zuel ass, dest méi fein d'Kristallkären. Experimenter weisen datt feinkorneg Metalle bei Raumtemperatur méi héich Kraaft, Härtheet, Plastizitéit an Zähegkeet hunn wéi grober-grained Metaller. Dëst ass well déi fein Käre plastesch Verformung ënner externer Kraaft erliewen a kënnen a méi Käre verspreet ginn, d'plastesch Verformung ass méi eenheetlech, an d'Stresskonzentratioun ass manner; ausserdeem, wat méi fein d'Käre sinn, wat d'Korngrenzfläch méi grouss ass an déi méi kräfteg Kärgrenzen. Wat méi ongerecht ass d'Verbreedung vu Rëss. Dofir gëtt d'Methode fir d'Kraaft vum Material ze verbesseren andeems d'Kristallkären verfeinert ginn, gëtt d'Kornraffinéierungsstäerkung an der Industrie genannt.

3. Effekt

Wat méi kleng d'Korngréisst ass, wat méi kleng ass d'Zuel vun de Verrécklungen (n) am Dislokatiounscluster. Geméiss τ=nτ0, wat méi kleng d'Stresskonzentratioun ass, wat d'Stäerkt vum Material méi héich ass;

D'Verstäerkungsgesetz vun der Feinkornverstäerkung ass datt wat méi Kärgrenzen, wat méi fein d'Käre sinn. Laut der Hall-Peiqi Relatioun, wat méi kleng ass den Duerchschnëttswäert (d) vun de Kären, dest méi héich ass d'Ausbezuelungsstäerkt vum Material.

4. D'Methode vun der Kornverfeinerung

Erhéijung vum Grad vun der Ënnerkühlung;

Verschlechterung Behandlung;

Vibratioun a Rühren;

Fir kal-deforméiert Metaller kënnen d'Kristallkäre raffinéiert ginn andeems de Grad vun der Verformung an der Glühungstemperatur kontrolléiert gëtt.

Zweet Phase Verstäerkung

1. Definitioun

Am Verglach mat Single-Phase Legierungen, Multi-Phas Legierungen hunn eng zweet Phas nieft der Matrixphase. Wann déi zweet Phase gläichméisseg an der Matrixphase mat feine dispergéierte Partikel verdeelt gëtt, wäert et e wesentleche Verstäerkungseffekt hunn. Dëse Verstäerkungseffekt gëtt déi zweet Phas Verstäerkung genannt.

2. Klassifikatioun

Fir d'Bewegung vun Dislokatiounen huet déi zweet Phase an der Legierung déi folgend zwou Situatiounen:

(1) Verstäerkung vun net deformable Partikelen (Bypass Mechanismus).

(2) Verstäerkung vun deformable Partikelen (duerchschnëttlech Mechanismus).

Souwuel Dispersiounsverstäerkung wéi Nidderschlagsstäerkung si speziell Fäll vun der zweeter Phas Verstäerkung.

3. Effekt

Den Haaptgrond fir d'Stäerkung vun der zweeter Phase ass d'Interaktioun tëscht hinnen an der Dislokatioun, déi d'Bewegung vun der Dislokatioun behënnert an d'Verformungsresistenz vun der Legierung verbessert.

zesummefaassen

Déi wichtegst Faktoren, déi d'Kraaft beaflossen, sinn d'Zesummesetzung, d'Struktur an d'Uewerfläch vum Material selwer; Déi zweet ass den Zoustand vun der Kraaft, wéi d'Geschwindegkeet vun der Kraaft, d'Methode vun der Luede, einfache Stretching oder widderholl Kraaft, wäert verschidde Stäerkten weisen; Zousätzlech hunn d'Geometrie an d'Gréisst vun der Probe an dem Testmedium och e groussen Afloss, heiansdo souguer entscheedend. Zum Beispill kann d'Spannkraaft vun ultra-héichstäerkt Stol an enger Waasserstoffatmosphär exponentiell falen.

Et ginn nëmmen zwee Weeër fir Metallmaterialien ze verstäerken. Een ass d'interatomesch Bindungskraaft vun der Legierung ze erhéijen, seng theoretesch Kraaft ze erhéijen an e komplette Kristall ouni Mängel ze preparéieren, sou wéi Whiskers. Et ass bekannt datt d'Kraaft vun Eisen Whiskers no dem theoreteschen Wäert ass. Et kann considéréiert ginn datt dëst ass well et keng Dislokatiounen an de Whiskers sinn, oder nëmmen eng kleng Quantitéit vun Dislokatiounen déi net während dem Deformatiounsprozess kënne proliferéieren. Leider, wann den Duerchmiesser vum Whisker méi grouss ass, fällt d'Kraaft staark. Eng aner Stäerkungs Approche ass eng grouss Zuel vu Kristalldefekter an de Kristall anzeféieren, wéi Dislokatiounen, Punktdefekter, heterogen Atomer, Kärgrenzen, héich dispergéiert Partikelen oder Inhomogenitéiten (wéi Segregatioun), asw. verbessert och d'Stäerkt vum Metal bedeitend. Fakten hu bewisen datt dëst de effektivste Wee ass fir d'Kraaft vu Metaller ze erhéijen. Fir Ingenieursmaterialien ass et allgemeng duerch ëmfaassend Verstäerkungseffekter fir besser ëmfaassend Leeschtung ze erreechen.