Apibrėžimas
Po to, kai medžiaga duoda derlių, reiškinys, kai jos stiprumas ir kietumas didėja, o plastiškumas ir kietumas mažėja, didėjant deformacijos laipsniui, vadinamas deformaciniu kietėjimu arba darbo kietėjimu.
02
Mechanizmas
Vykstant plastinei deformacijai, dislokacijos tankis didėja, todėl judėjimo metu atsiranda sudėtingesnė dislokacijų sąveika. Dėl to susidaro fiksuotos pakopos ir išnirimo raizginiai, kurie padidina atsparumą dislokaciniam judėjimui, padidina atsparumą deformacijai ir apsunkina tolesnę plastinę deformaciją, taip padidindami metalo stiprumą.
Fizinis modelis: Didėjant deformacijos laipsniui, didėja medžiagos stiprumas ir kietumas, o plastiškumas ir kietumas mažėja. Dislokacijos tankis ir toliau didėja. Pagal formulę ir paveikslą stiprumas proporcingas dislokacijos tankio ρ kvadratui. Kuo didesnis išnirimų Burgers vektorius b, tuo stipresnis efektas yra reikšmingesnis.
03
Metodai
Šalta deformacija, pvz., šaltas presavimas, valcavimas ir šratymas.
04
Pavyzdys
Šaltojo tempimo plieninė viela gali padidinti jos stiprumą eksponentiškai.
05
Praktinė deformacijos stiprinimo reikšmė (privalumai ir trūkumai)
(1) Privalumai:
① Deformacijos stiprinimas yra veiksmingas būdas stiprinti metalus. Kai kurioms medžiagoms, kurių negalima sustiprinti termiškai apdorojant, medžiagos stiprumui padidinti gali būti naudojamas deformacijos stiprinimas, kuris gali padidinti stiprumą eksponentiškai.
② Tai svarbus veiksnys apdorojant ir formuojant tam tikrus ruošinius ar pusgaminius{0}}. Dėl to metalas tolygiai deformuojasi, todėl galima formuoti ruošinius arba pusgaminius, pvz., šaltai trauktą-plieninę vielą ir dalių štampavimą.
③ Deformacijos stiprinimas taip pat gali pagerinti dalių ar komponentų saugą naudojimo metu. Kai tam tikrose dalių dalyse susidaro įtempių koncentracija arba perkrova, toje dalyje atsiranda plastinė deformacija. Dėl darbinio grūdinimo sustoja perkrautos dalies deformacija, todėl pagerėja sauga.
(2) Trūkumai:
① Deformacijų stiprinimas taip pat sukelia problemų gaminant ir naudojant medžiagas. Deformacija padidina stiprumą ir sumažina plastiškumą, todėl sunku tęsti deformaciją ir reikia daugiau energijos.
② Kad medžiaga toliau deformuotųsi, viduryje reikia atkaitinti perkristalizaciją, kad medžiaga toliau deformuotųsi be įtrūkimų, o tai padidina gamybos sąnaudas.
Paveikslėlis
Paveikslėlis
II. Kieto tirpalo stiprinimas
Paveikslėlis
01
Apibrėžimas
Reiškinys, kai kietojo tirpalo stiprumas ir kietumas didėja, o plastiškumas ir kietumas mažėja didėjant tirpios medžiagos atomų kiekiui, vadinamas kietojo tirpalo stiprėjimu.
02
Mechanizmas
(1) Tirpstančių medžiagų atomai iškraipo kietojo tirpalo gardelę, o tai trukdo dislokacijų judėjimui slydimo plokštumoje.
(2) Koriolio dujos, susidarančios iš tirpių atomų, atskirtų dislokacijos linijoje, prispaudžia dislokaciją ir padidina atsparumą dislokacijos judėjimui.
(3) Tirpusių medžiagų atomų atskyrimas krovimo gedimo srityje trukdo judėti išplėstoms dislokacijoms. Visi veiksniai, kurie trukdo išnirimo judėjimui ir padidina atsparumą dislokacijos judėjimui, gali padidinti jėgą.
03
Teisė
①Tirpumo kietajame tirpale diapazone kuo didesnė legiravimo elemento masės dalis, tuo stipresnis poveikis
② Kuo didesnis tirpių ir tirpiklių atomų dydžio skirtumas, tuo stipresnis poveikis.
③ Tirpiųjų elementų, sudarančių intersticinius kietus tirpalus, stiprinantis poveikis yra didesnis nei elementų, sudarančių pakaitinius kietus tirpalus.
④ Kuo didesnis valentinių elektronų skaičiaus skirtumas tarp tirpių ir tirpiklių atomų, tuo stipresnis poveikis.
04
Metodai
Legiravimas, ty legiravimo elementų pridėjimas.
05
Pavyzdys
Vario -nikelio lydinių stiprumas yra didesnis nei gryno vario ir nikelio.
Vaizdas
Vaizdas
III. Grūdų rafinavimo stiprinimas
Vaizdas
01
Apibrėžimas
Grūdelių rafinavimo stiprinimas yra reiškinys, kai medžiagos stiprumas ir kietumas didėja, o jos plastiškumas ir kietumas taip pat pagerėja, mažėjant grūdelių dydžiui.
02
Mechanizmas
Šio efekto principas yra dislokacijos slydimo sulėtėjimas pagal grūdų ribas. Polikristalinėse medžiagose dislokacijos judėjimas turi įveikti grūdelių ribų pasipriešinimą. Taip yra todėl, kad išnirimai abiejose grūdų ribos pusėse yra skirtingos orientacijos. Todėl tam tikrame grūde slydimo dislokacija negali tiesiogiai kirsti grūdų ribos į gretimą grūdą. Tik tada, kai prie grūdų ribos susikaupia daug dislokacijų, sukeliančių streso koncentraciją, galima paskatinti esamų išnirimų judėjimą gretimuose grūduose, kad sukeltų slydimą. Todėl kuo smulkesni grūdeliai, tuo didesnis medžiagos stiprumas.
03
Taisyklė
Kuo smulkesni grūdai, tuo didesnis grūdų ribos plotas. Pagal Hall-Page lygtį, kuo mažesnis vidutinis grūdelių skersmuo d, tuo didesnė medžiagos takumo riba σs.
04
Grūdų rafinavimo metodai
① Kristalizacijos proceso metu grūdų rafinavimas gali būti pasiektas padidinus peršalimo laipsnį, modifikuojant, vibruojant ir maišant, kad padidėtų branduolio susidarymo greitis.
② Šaltai-deformuotų metalų grūdelius galima patobulinti kontroliuojant deformacijos laipsnį ir atkaitinimo temperatūrą.
③ Grūdus galima patobulinti termiškai apdorojant, pavyzdžiui, normalizuojant ir atkaitinant.
④ Į plieną galima pridėti legiravimo elementų, kad susidarytų naujos fazės, taip stabdant grūdų augimą.
Vaizdas
Vaizdas
IV. Antrasis stiprinimo etapas
Vaizdas
01
Apibrėžimas
Vienos ar kelių papildomų fazių buvimas metalinėje matricoje padidina metalo stiprumą. Priklausomai nuo proceso, naudojamo antrajai fazei gauti, antrosios fazės stiprinimas gali būti suskirstytas į tokias kategorijas: ① Kritulių stiprinimas: antrosios fazės gavimas naudojant fazės transformacijos terminį apdorojimą. ② Dispersijos stiprinimas: antrosios fazės gavimas miltelių sukepinimo arba vidinio oksidavimo būdu.
02
Mechanizmas
Dislokacijos judesio metu išnirimai susiduria su antrine faze ir turi ją apeiti arba perpjauti. Ši antrinė fazė trukdo dislokacijos judėjimui, padidindama medžiagos stiprumą.
03
Pavyzdys
Cementito buvimas pliene padidina jo stiprumą.
