Ορισμός
Μετά την υποχώρηση ενός υλικού, το φαινόμενο κατά το οποίο η αντοχή και η σκληρότητά του αυξάνονται ενώ η πλαστικότητα και η σκληρότητά του μειώνονται καθώς αυξάνεται ο βαθμός παραμόρφωσης ονομάζεται σκλήρυνση παραμόρφωσης ή σκλήρυνση εργασίας.
02
Μηχανισμός
Καθώς η πλαστική παραμόρφωση εξελίσσεται, η πυκνότητα της εξάρθρωσης αυξάνεται, προκαλώντας πιο περίπλοκες αλληλεπιδράσεις μεταξύ των εξαρθρώσεων κατά την κίνηση. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα το σχηματισμό σταθερών βαθμίδων και μπλεγμάτων εξάρθρωσης, που αυξάνουν την αντίσταση στην κίνηση της εξάρθρωσης, αυξάνοντας την αντίσταση παραμόρφωσης και καθιστώντας δύσκολη την περαιτέρω πλαστική παραμόρφωση, αυξάνοντας έτσι την αντοχή του μετάλλου.
Φυσικό σχέδιο: Καθώς ο βαθμός παραμόρφωσης αυξάνεται, η αντοχή και η σκληρότητα του υλικού αυξάνονται, ενώ η πλαστικότητα και η σκληρότητά του μειώνονται. Η πυκνότητα της εξάρθρωσης συνεχίζει να αυξάνεται. Σύμφωνα με τον τύπο και το σχήμα, η αντοχή είναι ανάλογη με το τετράγωνο της πυκνότητας εξάρθρωσης ρ. Όσο μεγαλύτερο είναι το διάνυσμα Burgers b των εξαρθρώσεων, τόσο πιο σημαντικό είναι το φαινόμενο ενίσχυσης.
03
Μέθοδοι
Ψυχρή παραμόρφωση, όπως ψυχρή έκθλιψη, κύλιση και κρότου.
04
Παράδειγμα
Το χαλύβδινο σύρμα ψυχρής έλξης μπορεί να αυξήσει την αντοχή του εκθετικά.
05
Η πρακτική σημασία της ενίσχυσης παραμόρφωσης (πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα)
(1) Πλεονεκτήματα:
① Η ενίσχυση παραμόρφωσης είναι μια αποτελεσματική μέθοδος για την ενίσχυση των μετάλλων. Για ορισμένα υλικά που δεν μπορούν να ενισχυθούν με θερμική επεξεργασία, η ενίσχυση παραμόρφωσης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αύξηση της αντοχής του υλικού, η οποία μπορεί να αυξήσει την αντοχή εκθετικά.
② Είναι σημαντικός παράγοντας για την επεξεργασία και τη διαμόρφωση ορισμένων τεμαχίων ή ημι{0}}προϊόντων. Κάνει το μέταλλο να παραμορφώνεται ομοιόμορφα, καθιστώντας δυνατή τη διαμόρφωση τεμαχίων ή ημιετοίμων προϊόντων, όπως σύρμα από κρύο-συρμένο χάλυβα και σφράγιση εξαρτημάτων.
③ Η ενίσχυση παραμόρφωσης μπορεί επίσης να βελτιώσει την ασφάλεια εξαρτημάτων ή εξαρτημάτων κατά τη χρήση. Όταν παρατηρείται συγκέντρωση τάσεων ή υπερφόρτωση σε ορισμένα μέρη των εξαρτημάτων, εμφανίζεται πλαστική παραμόρφωση σε αυτό το τμήμα. Λόγω της σκλήρυνσης εργασίας, η παραμόρφωση του υπερφορτωμένου τμήματος σταματά, βελτιώνοντας έτσι την ασφάλεια.
(2) Μειονεκτήματα:
① Η ενίσχυση παραμόρφωσης φέρνει επίσης προβλήματα στην παραγωγή και τη χρήση των υλικών. Η παραμόρφωση αυξάνει την αντοχή και μειώνει την πλαστικότητα, καθιστώντας δύσκολη τη συνέχιση της παραμόρφωσης και απαιτώντας μεγαλύτερη κατανάλωση ενέργειας.
② Για να επιτραπεί στο υλικό να συνεχίσει να παραμορφώνεται, απαιτείται ανόπτηση ανακρυστάλλωσης στη μέση, έτσι ώστε το υλικό να μπορεί να συνεχίσει να παραμορφώνεται χωρίς ρωγμές, γεγονός που αυξάνει το κόστος παραγωγής.
Εικόνα
Εικόνα
II. Ενίσχυση στερεού διαλύματος
Εικόνα
01
Ορισμός
Το φαινόμενο ότι η αντοχή και η σκληρότητα του στερεού διαλύματος αυξάνονται ενώ η πλαστικότητα και η σκληρότητα μειώνονται με την αύξηση της περιεκτικότητας του ατόμου της διαλυμένης ουσίας ονομάζεται ενίσχυση στερεού διαλύματος.
02
Μηχανισμός
(1) Η διάλυση των ατόμων διαλυμένης ουσίας παραμορφώνει το πλέγμα του στερεού διαλύματος, το οποίο έχει αποφρακτική επίδραση στην κίνηση των εξαρθρώσεων στο επίπεδο ολίσθησης.
(2) Το αέριο Coriolis που σχηματίζεται από τα άτομα διαλυμένης ουσίας που διαχωρίζονται στη γραμμή εξάρθρωσης καρφώνει την εξάρθρωση και αυξάνει την αντίσταση στην κίνηση της εξάρθρωσης.
(3) Ο διαχωρισμός των ατόμων διαλυμένης ουσίας στην περιοχή του ρήγματος στοίβαξης εμποδίζει την κίνηση των εκτεταμένων εξαρθρώσεων. Όλοι οι παράγοντες που εμποδίζουν την κίνηση της εξάρθρωσης και αυξάνουν την αντίσταση στην κίνηση της εξάρθρωσης μπορούν να αυξήσουν τη δύναμη.
03
Νόμος
① Εντός του εύρους διαλυτότητας του στερεού διαλύματος, όσο μεγαλύτερο είναι το κλάσμα μάζας του στοιχείου κράματος, τόσο μεγαλύτερο είναι το αποτέλεσμα ενίσχυσης
②Όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά μεγέθους μεταξύ των ατόμων διαλυμένης ουσίας και των ατόμων του διαλύτη, τόσο πιο σημαντική είναι η επίδραση ενίσχυσης.
③ Η επίδραση ενίσχυσης των στοιχείων διαλυμένης ουσίας που σχηματίζουν ενδιάμεσα στερεά διαλύματα είναι μεγαλύτερη από εκείνη των στοιχείων που σχηματίζουν στερεά διαλύματα υποκατάστασης.
④ Όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά στον αριθμό των ηλεκτρονίων σθένους μεταξύ των ατόμων διαλυμένης ουσίας και διαλύτη, τόσο μεγαλύτερη είναι η επίδραση ενίσχυσης.
04
Μέθοδοι
Κραματοποίηση, δηλαδή η προσθήκη στοιχείων κράματος.
05
Παράδειγμα
Η αντοχή των κραμάτων χαλκού-νικελίου είναι μεγαλύτερη από αυτή του καθαρού χαλκού και του νικελίου.
Εικών
Εικών
III. Ενίσχυση βελτιστοποίησης σιτηρών
Εικών
01
Ορισμός
Η ενίσχυση του ραφιναρίσματος κόκκου είναι το φαινόμενο κατά το οποίο η αντοχή και η σκληρότητα ενός υλικού αυξάνονται, ενώ η πλαστικότητα και η σκληρότητά του βελτιώνονται επίσης καθώς μειώνεται το μέγεθος των κόκκων.
02
Μηχανισμός
Η αρχή πίσω από αυτό το φαινόμενο είναι η επιβράδυνση της ολίσθησης της εξάρθρωσης από τα όρια των κόκκων. Στα πολυκρυσταλλικά υλικά, η μετατόπιση πρέπει να υπερνικήσει την αντίσταση των ορίων των κόκκων. Αυτό συμβαίνει επειδή οι εξαρθρώσεις εκατέρωθεν ενός ορίου κόκκου έχουν διαφορετικούς προσανατολισμούς. Επομένως, σε ένα δεδομένο κόκκο, μια εξάρθρωση ολίσθησης δεν μπορεί να διασχίσει απευθείας το όριο του κόκκου σε έναν γειτονικό κόκκο. Μόνο όταν ένας μεγάλος αριθμός εξαρθρώσεων συσσωρεύεται στο όριο των κόκκων, προκαλώντας συγκέντρωση τάσεων, μπορεί η κίνηση των υπαρχόντων εξαρθρώσεων σε παρακείμενους κόκκους να διεγείρεται για να προκαλέσει ολίσθηση. Επομένως, όσο λεπτότεροι είναι οι κόκκοι, τόσο μεγαλύτερη είναι η αντοχή του υλικού.
03
Κανόνας
Όσο λεπτότεροι είναι οι κόκκοι, τόσο μεγαλύτερη είναι η οριακή περιοχή των κόκκων. Σύμφωνα με την εξίσωση Hall-Page, όσο μικρότερη είναι η μέση διάμετρος κόκκου d, τόσο μεγαλύτερη είναι η αντοχή διαρροής του υλικού σs.
04
Μέθοδοι εξευγενισμού κόκκων
① Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας κρυστάλλωσης, η βελτίωση των κόκκων μπορεί να επιτευχθεί αυξάνοντας τον βαθμό υποψύξης, εκτελώντας τροποποίηση, δόνηση και ανάδευση για αύξηση του ρυθμού πυρήνωσης.
② Για ψυχρά-παραμορφωμένα μέταλλα, η βελτίωση των κόκκων μπορεί να επιτευχθεί ελέγχοντας τον βαθμό παραμόρφωσης και τη θερμοκρασία ανόπτησης.
③ Η βελτίωση των κόκκων μπορεί να επιτευχθεί μέσω θερμικών επεξεργασιών όπως η κανονικοποίηση και η ανόπτηση.
④ Τα στοιχεία κράματος μπορούν να προστεθούν στον χάλυβα για να σχηματιστούν νέες φάσεις, αναστέλλοντας έτσι την ανάπτυξη των κόκκων.
Εικών
Εικών
IV. Δεύτερη Φάση Ενίσχυση
Εικών
01
Ορισμός
Η παρουσία μιας ή περισσότερων πρόσθετων φάσεων εντός της μεταλλικής μήτρας ενισχύει την αντοχή του μετάλλου. Ανάλογα με τη διαδικασία που χρησιμοποιείται για την απόκτηση της δεύτερης φάσης, η ενίσχυση δεύτερης φάσης μπορεί να κατηγοριοποιηθεί ως εξής: ① Ενίσχυση βροχοπτώσεων: λήψη της δεύτερης φάσης μέσω θερμικής επεξεργασίας μετασχηματισμού φάσης. ② Ενίσχυση διασποράς: λήψη της δεύτερης φάσης μέσω πυροσυσσωμάτωσης σκόνης ή εσωτερικής οξείδωσης.
02
Μηχανισμός
Κατά την κίνηση της εξάρθρωσης, οι εξαρθρώσεις συναντούν μια δευτερεύουσα φάση και πρέπει να την παρακάμψουν ή να την κόψουν. Αυτή η δευτερεύουσα φάση εμποδίζει την κίνηση εξάρθρωσης, αυξάνοντας την αντοχή του υλικού.
03
Παράδειγμα
Η παρουσία τσιμεντίτου στον χάλυβα αυξάνει την αντοχή του.
