Կոշտ լուծույթի ամրապնդում

1. Սահմանում

Երևույթ, որի դեպքում համաձուլվածքային տարրերը լուծարվում են հիմնական մետաղի մեջ՝ առաջացնելով ցանցի որոշակի աստիճանի աղավաղում և դրանով իսկ բարձրացնելով համաձուլվածքի ամրությունը:

2. Սկզբունք

Պինդ լուծույթում լուծված լուծված նյութի ատոմները առաջացնում են ցանցի աղավաղում, ինչը մեծացնում է տեղահանման շարժման դիմադրությունը, դժվարացնում է սայթաքումը և մեծացնում համաձուլվածքի պինդ լուծույթի ուժն ու կարծրությունը։ Մետաղը ամրացնելու այս երևույթը՝ լուծելով որոշակի լուծված տարր՝ պինդ լուծույթ առաջացնելով, կոչվում է պինդ լուծույթի ամրացում։ Երբ լուծված նյութի ատոմների կոնցենտրացիան համապատասխան է, նյութի ուժն ու կարծրությունը կարող են մեծանալ, բայց դրա ամրությունն ու պլաստիկությունը նվազել են:

3. Ազդող գործոններ

Որքան բարձր է լուծված նյութի ատոմների ատոմային բաժինը, այնքան մեծ է ուժեղացման ազդեցությունը, հատկապես, երբ ատոմային բաժինը շատ ցածր է, ուժեղացման ազդեցությունն ավելի նշանակալի է:

Որքան մեծ է տարբերությունը լուծված նյութի ատոմների և հիմնական մետաղի ատոմային չափերի միջև, այնքան մեծ է ուժեղացման ազդեցությունը:

Միջանկյալ լուծված նյութի ատոմներն ունեն պինդ լուծույթի ուժեղացման ավելի մեծ ազդեցություն, քան փոխարինող ատոմները, և քանի որ միջքաղաքային ատոմների ցանցային աղավաղումը մարմնակենտրոն խորանարդ բյուրեղներում ասիմետրիկ է, նրանց ամրապնդող ազդեցությունն ավելի մեծ է, քան դեմքի կենտրոնացված խորանարդ բյուրեղների ազդեցությունը. բայց ինտերստիցիալ ատոմներ Պինդ լուծելիությունը շատ սահմանափակ է, ուստի փաստացի ուժեղացնող ազդեցությունը նույնպես սահմանափակ է:

Որքան մեծ է լուծված նյութի ատոմների և հիմնական մետաղի միջև վալենտային էլեկտրոնների թվի տարբերությունը, այնքան ավելի ակնհայտ է պինդ լուծույթի ամրապնդման ազդեցությունը, այսինքն՝ պինդ լուծույթի ելքի ուժը մեծանում է վալենտային էլեկտրոնի կոնցենտրացիայի ավելացման հետ։

4. Պինդ լուծույթի ամրացման աստիճանը հիմնականում կախված է հետեւյալ գործոններից

Մատրիցային ատոմների և լուծված նյութերի ատոմների չափերի տարբերությունը: Որքան մեծ է չափերի տարբերությունը, այնքան մեծ է միջամտությունը բնօրինակ բյուրեղային կառուցվածքին, և այնքան ավելի դժվար է տեղահանման սայթաքումը:

Լեգիրման տարրերի քանակը. Որքան ավելի շատ համաձուլվածքային տարրեր ավելացվեն, այնքան ուժեղացնող ազդեցությունն ավելի մեծ կլինի: Եթե ​​շատ ատոմներ շատ մեծ են կամ շատ փոքր, լուծելիությունը կգերազանցի: Սա ներառում է մեկ այլ ուժեղացման մեխանիզմ՝ ցրված փուլային ամրացում:

Միջանկյալ լուծված նյութի ատոմներն ունեն պինդ լուծույթի ուժեղացման ավելի մեծ ազդեցություն, քան փոխարինող ատոմները:

Որքան մեծ է լուծված նյութի ատոմների և հիմնական մետաղի միջև վալենտային էլեկտրոնների թվի տարբերությունը, այնքան ավելի նշանակալի է պինդ լուծույթի ամրապնդման ազդեցությունը:

5. Էֆեկտ

Ելքի ուժը, առաձգական ուժը և կարծրությունը ավելի ամուր են, քան մաքուր մետաղները.

Շատ դեպքերում ճկունությունը ցածր է մաքուր մետաղից;

Հաղորդունակությունը շատ ավելի ցածր է, քան մաքուր մետաղը.

Սողացող դիմադրությունը կամ ուժի կորուստը բարձր ջերմաստիճաններում կարող է բարելավվել պինդ լուծույթի ամրապնդմամբ:

Աշխատանքի կարծրացում

1. Սահմանում

Սառը դեֆորմացիայի աստիճանի մեծացման հետ մետաղական նյութերի ամրությունն ու կարծրությունը մեծանում են, բայց պլաստիկությունն ու ամրությունը նվազում են։

2. Ներածություն

Երևույթ, որի դեպքում մետաղական նյութերի ուժն ու կարծրությունը մեծանում են, երբ դրանք պլաստիկ դեֆորմացվում են վերաբյուրեղացման ջերմաստիճանից ցածր, մինչդեռ պլաստիկությունն ու ամրությունը նվազում են։ Նաև հայտնի է որպես սառը աշխատանքի կարծրացում: Պատճառն այն է, որ երբ մետաղը պլաստիկորեն դեֆորմացվում է, բյուրեղային հատիկները սահում են և խճճվում են տեղահանումները, ինչը հանգեցնում է բյուրեղային հատիկների երկարացման, կոտրման և մանրաթելերի, և մետաղի մեջ առաջանում են մնացորդային լարումներ: Աշխատանքային կարծրացման աստիճանը սովորաբար արտահայտվում է մշակումից հետո մակերեսային շերտի միկրոկարծրության հարաբերակցությամբ մինչև մշակումը և կարծրացած շերտի խորությունը։

3. Մեկնաբանություն տեղաբաշխման տեսության տեսանկյունից

(1) խաչմերուկը տեղի է ունենում տեղահանումների միջև, և առաջացած կտրվածքները խանգարում են տեղաշարժերի շարժմանը.

(2) Դիսլոկացիաների միջև տեղի է ունենում ռեակցիա, և ձևավորված ֆիքսված տեղաշարժը խանգարում է տեղաշարժի շարժմանը.

(3) Տեղի է ունենում տեղահանումների տարածում, և տեղահանման խտության աճն ավելի է մեծացնում տեղահանման շարժման դիմադրությունը:

4. Վնաս

Աշխատանքային կարծրացումը դժվարություններ է բերում մետաղական մասերի հետագա մշակմանը։ Օրինակ՝ պողպատե թիթեղը սառը գլորելու գործընթացում այն ​​ավելի ու ավելի դժվար է գլորվում, ուստի անհրաժեշտ է մշակման գործընթացում միջանկյալ եռացում կազմակերպել՝ տաքացնելով դրա աշխատանքային կարծրացումը վերացնելու համար։ Մեկ այլ օրինակ է մշակման մասի մակերեսը փխրուն և կոշտ դարձնելը կտրման գործընթացում, դրանով իսկ արագացնելով գործիքի մաշվածությունը և մեծացնելով կտրող ուժը:

5. Առավելությունները

Այն կարող է բարելավել մետաղների ամրությունը, կարծրությունը և մաշվածության դիմադրությունը, հատկապես այն մաքուր մետաղների և որոշակի համաձուլվածքների համար, որոնք չեն կարող բարելավվել ջերմային մշակմամբ: Օրինակ՝ սառը ձգվող բարձր ամրության պողպատե մետաղալարերը և սառը փաթաթված զսպանակները և այլն, օգտագործում են սառը աշխատանքային դեֆորմացիա՝ դրա ամրությունն ու առաձգական սահմանը բարելավելու համար: Մեկ այլ օրինակ է աշխատանքային կարծրացման օգտագործումը տանկերի, տրակտորային գծերի, ջարդիչի ծնոտների և երկաթուղային ելքերի կարծրությունը և մաշվածության դիմադրությունը բարելավելու համար:

6. Դերը մեքենաշինության մեջ

Սառը գծագրումից, գլորումից և կրակոցից (տես մակերեսի ամրացում) և այլ գործընթացներից հետո մետաղական նյութերի, մասերի և բաղադրիչների մակերեսային ամրությունը կարող է զգալիորեն բարելավվել.

Մասերի լարումից հետո որոշ մասերի տեղային լարվածությունը հաճախ գերազանցում է նյութի թողունակության սահմանը՝ առաջացնելով պլաստիկ դեֆորմացիա։ Աշխատանքային կարծրացման պատճառով սահմանափակվում է պլաստիկ դեֆորմացիայի շարունակական զարգացումը, ինչը կարող է բարելավել մասերի և բաղադրիչների անվտանգությունը.

Երբ մետաղական մասը կամ բաղադրիչը դրոշմվում է, դրա պլաստիկ դեֆորմացիան ուղեկցվում է ամրացումով, այնպես որ դեֆորմացիան տեղափոխվում է շուրջը գտնվող չմշակված կարծրացած հատվածը։ Նման կրկնվող փոփոխական գործողություններից հետո կարելի է ձեռք բերել ցուրտ դրոշմման մասեր՝ խաչաձեւ հատվածի միատեսակ դեֆորմացիայով.

Այն կարող է բարելավել ցածր ածխածնային պողպատի կտրման կատարումը և հեշտացնել չիպսերի առանձնացումը: Բայց աշխատանքային կարծրացումը դժվարություններ է բերում նաև մետաղական մասերի հետագա մշակմանը։ Օրինակ, սառը քաշված պողպատե մետաղալարը աշխատանքային կարծրացման պատճառով մեծ էներգիա է ծախսում հետագա գծագրման համար և կարող է նույնիսկ կոտրվել: Հետևաբար, այն պետք է եռացնել՝ գծելուց առաջ աշխատանքային կարծրացումը վերացնելու համար: Մեկ այլ օրինակ այն է, որ մշակման մասի մակերեսը կտրելու ընթացքում փխրուն և կոշտ դարձնելու համար, կրկնակի կտրման ժամանակ կտրող ուժը մեծանում է, և գործիքի մաշվածությունը արագանում է:

Հացահատիկի նուրբ ամրապնդում

1. Սահմանում

Մետաղական նյութերի մեխանիկական հատկությունների բարելավման մեթոդը՝ բյուրեղային հատիկների զտման միջոցով, կոչվում է բյուրեղային զտման ամրացում։ Արդյունաբերության մեջ նյութի ամրությունը բարելավվում է բյուրեղյա հատիկները զտելով:

2. Սկզբունք

Մետաղները սովորաբար բազմաբյուրեղներ են՝ կազմված բազմաթիվ բյուրեղային հատիկներից։ Բյուրեղային հատիկների չափը կարելի է արտահայտել բյուրեղային հատիկների քանակով մեկ միավոր ծավալով։ Որքան շատ է թիվը, այնքան ավելի նուրբ են բյուրեղյա հատիկները: Փորձերը ցույց են տալիս, որ մանրահատիկ մետաղները սենյակային ջերմաստիճանում ունեն ավելի բարձր ամրություն, կարծրություն, պլաստիկություն և ամրություն, քան կոպիտ մետաղները: Դա պայմանավորված է նրանով, որ նուրբ հատիկները արտաքին ուժի տակ ենթարկվում են պլաստիկ դեֆորմացման և կարող են ցրվել ավելի շատ հատիկների մեջ, պլաստիկ դեֆորմացիան ավելի միատեսակ է, և սթրեսի կոնցենտրացիան ավելի քիչ է. Բացի այդ, որքան նուրբ են հատիկները, այնքան մեծ է հացահատիկի սահմանային տարածքը և ավելի ոլորապտույտ հացահատիկի սահմանները: Որքան ավելի անբարենպաստ է ճաքերի տարածումը: Ուստի բյուրեղյա հատիկների զտման միջոցով նյութի ամրությունը բարելավելու մեթոդը արդյունաբերության մեջ կոչվում է հացահատիկի զտման ուժեղացում։

3. Էֆեկտ

Որքան փոքր է հատիկի չափը, այնքան փոքր է դիսլոկացիաների թիվը (n) դիսլոկացիայի կլաստերում: Ըստ τ=nτ0, որքան փոքր է լարվածության կոնցենտրացիան, այնքան բարձր է նյութի ամրությունը;

Նուրբ հացահատիկի ամրացման օրենքն այն է, որ որքան շատ են հացահատիկի սահմանները, այնքան ավելի նուրբ են հատիկները: Համաձայն Hall-Peiqi հարաբերությունների, որքան փոքր է հատիկների միջին արժեքը (d), այնքան բարձր է նյութի ելքի ուժը:

4. Հացահատիկի զտման մեթոդը

Բարձրացնել ենթահովացման աստիճանը;

Վատթարացման բուժում;

Թրթռում և խառնում;

Սառը դեֆորմացված մետաղների համար բյուրեղային հատիկները կարող են զտվել՝ վերահսկելով դեֆորմացիայի աստիճանը և եռացման ջերմաստիճանը:

Երկրորդ փուլի ամրապնդում

1. Սահմանում

Համեմատած միաֆազ համաձուլվածքների հետ, բազմաֆազ համաձուլվածքները, բացի մատրիցային փուլից, ունեն երկրորդ փուլ: Երբ երկրորդ փուլը հավասարաչափ բաշխվում է մատրիցային փուլում նուրբ ցրված մասնիկներով, այն կունենա զգալի ուժեղացնող ազդեցություն: Այս ամրապնդող ազդեցությունը կոչվում է երկրորդ փուլի ուժեղացում:

2. Դասակարգում

Դիսլոկացիաների շարժման համար համաձուլվածքում պարունակվող երկրորդ փուլն ունի հետևյալ երկու իրավիճակները.

(1) Չդեֆորմացվող մասնիկների ամրացում (շրջանցման մեխանիզմ).

(2) Դեֆորմացվող մասնիկների ամրապնդում (կտրող մեխանիզմ):

Ե՛վ ցրվածության ուժեղացումը, և՛ տեղումների ուժեղացումը երկրորդ փուլի ուժեղացման հատուկ դեպքեր են:

3. Էֆեկտ

Երկրորդ փուլի ուժեղացման հիմնական պատճառը նրանց և տեղահանման փոխազդեցությունն է, որը խանգարում է տեղաշարժի շարժին և բարելավում է համաձուլվածքի դեֆորմացիոն դիմադրությունը։

ամփոփել

Ամրության վրա ազդող ամենակարևոր գործոններն են հենց նյութի կազմը, կառուցվածքը և մակերեսային վիճակը. երկրորդը ուժի վիճակն է, ինչպիսին է ուժի արագությունը, բեռնման եղանակը, պարզ ձգումը կամ կրկնվող ուժը, ցույց կտա տարբեր ուժեր. Բացի այդ, նմուշի երկրաչափությունն ու չափը և փորձարկման միջավայրը նույնպես մեծ ազդեցություն ունեն, երբեմն նույնիսկ որոշիչ: Օրինակ, ջրածնային մթնոլորտում ծայրահեղ բարձր ամրության պողպատի առաձգական ուժը կարող է իջնել էքսպոնենցիալ:

Մետաղական նյութերը ամրացնելու միայն երկու եղանակ կա. Մեկը համաձուլվածքի միջատոմային կապող ուժի ավելացումն է, նրա տեսական ուժի ավելացումը և առանց թերությունների ամբողջական բյուրեղ պատրաստելը, օրինակ՝ բեղերը։ Հայտնի է, որ երկաթե բեղերի ամրությունը մոտ է տեսական արժեքին։ Կարելի է համարել, որ դա պայմանավորված է նրանով, որ բեղերի մեջ չկան տեղահանումներ, կամ միայն փոքր քանակությամբ տեղահանումներ, որոնք չեն կարող բազմանալ դեֆորմացիայի գործընթացում։ Ցավոք, երբ բեղի տրամագիծն ավելի մեծ է, ուժը կտրուկ նվազում է։ Մեկ այլ ուժեղացնող մոտեցում է բյուրեղի մեջ մեծ թվով բյուրեղային արատների ներմուծումը, ինչպիսիք են տեղաշարժերը, կետային թերությունները, տարասեռ ատոմները, հատիկների սահմանները, բարձր ցրված մասնիկները կամ անհամասեռությունները (օրինակ՝ տարանջատումը) և այլն: Այս թերությունները խոչընդոտում են տեղաշարժերի շարժմանը նաև զգալիորեն բարելավել մետաղի ամրությունը: Փաստերը ապացուցել են, որ սա մետաղների ամրությունը բարձրացնելու ամենաարդյունավետ միջոցն է։ Ինժեներական նյութերի համար, ընդհանուր առմամբ, համապարփակ ուժեղացման էֆեկտների միջոցով է հասնել ավելի լավ համապարփակ կատարման: