การเสริมสร้างสารละลายที่เป็นของแข็ง

1. คำจำกัดความ

ปรากฏการณ์ที่ธาตุโลหะผสมละลายในโลหะฐานจนทำให้เกิดการบิดเบี้ยวของโครงตาข่ายในระดับหนึ่ง และทำให้โลหะผสมมีความแข็งแรงเพิ่มขึ้น

2. หลักการ

อะตอมของตัวถูกละลายที่ละลายในสารละลายของแข็งทำให้เกิดการบิดเบี้ยวของโครงตาข่าย ซึ่งจะเพิ่มความต้านทานการเคลื่อนที่ของการเคลื่อนที่ ทำให้การลื่นหลุดยาก และเพิ่มความแข็งแรงและความแข็งของสารละลายของแข็งของโลหะผสม ปรากฏการณ์ของการเสริมความแข็งแกร่งให้กับโลหะโดยการละลายธาตุตัวถูกละลายจนกลายเป็นสารละลายของแข็งนี้เรียกว่าการเสริมความแข็งแกร่งให้กับสารละลายของแข็ง เมื่อความเข้มข้นของอะตอมของตัวถูกละลายเหมาะสม ความแข็งแรงและความแข็งของวัสดุจะเพิ่มขึ้น แต่ความเหนียวและความเป็นพลาสติกลดลง

3. ปัจจัยที่มีอิทธิพล

ยิ่งเศษส่วนอะตอมของอะตอมตัวถูกละลายยิ่งสูง ผลการเสริมกำลังก็จะยิ่งมากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเศษส่วนอะตอมต่ำมาก ผลการเสริมกำลังจะมีนัยสำคัญมากขึ้น

ยิ่งความแตกต่างระหว่างอะตอมของตัวถูกละลายและขนาดอะตอมของโลหะฐานมากเท่าใด ผลการเสริมกำลังก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

อะตอมของตัวถูกละลายคั่นระหว่างหน้ามีฤทธิ์ในการเสริมสารละลายของแข็งได้ดีกว่าอะตอมที่ถูกแทนที่ และเนื่องจากการบิดเบี้ยวของอะตอมคั่นระหว่างหน้าในผลึกลูกบาศก์ที่มีศูนย์กลางร่างกายนั้นไม่สมมาตร ผลการเสริมกำลังของพวกมันจึงมากกว่าผลของผลึกลูกบาศก์ที่มีศูนย์กลางที่ใบหน้า แต่อะตอมคั่นระหว่างหน้า ความสามารถในการละลายของของแข็งนั้นมีจำกัดมาก ดังนั้นผลการเสริมกำลังที่แท้จริงก็มีจำกัดเช่นกัน

ยิ่งความแตกต่างของจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนระหว่างอะตอมของตัวถูกละลายและโลหะฐานมากเท่าใด ผลการเสริมความแข็งแกร่งของสารละลายของแข็งก็จะยิ่งชัดเจนมากขึ้นเท่านั้น กล่าวคือ ความแข็งแรงของผลผลิตของสารละลายของแข็งจะเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นของเวเลนซ์อิเล็กตรอน

4. ระดับของการเสริมความแข็งแกร่งของสารละลายแข็งส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับปัจจัยต่อไปนี้

ความแตกต่างของขนาดระหว่างอะตอมเมทริกซ์และอะตอมที่ถูกละลาย ยิ่งขนาดแตกต่างกันมากเท่าใด การรบกวนโครงสร้างผลึกดั้งเดิมก็จะมากขึ้นเท่านั้น และยิ่งเกิดการเคลื่อนตัวของการเคลื่อนที่ได้ยากขึ้น

ปริมาณของธาตุผสม ยิ่งเพิ่มองค์ประกอบการผสมมากเท่าใด ผลการเสริมความแข็งแกร่งก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น หากมีอะตอมมากเกินไปหรือใหญ่เกินไปหรือเล็กเกินไป ความสามารถในการละลายจะเกิน สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับกลไกการเสริมสร้างความเข้มแข็งอีกประการหนึ่ง นั่นคือการเสริมความเข้มแข็งของระยะที่กระจายตัว

อะตอมของตัวถูกละลายคั่นระหว่างหน้ามีสารละลายที่เป็นของแข็งมากกว่าการเสริมความแข็งแรงมากกว่าอะตอมทดแทน

ยิ่งความแตกต่างในจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนระหว่างอะตอมของตัวถูกละลายและโลหะฐานมากเท่าใด ผลของการทำให้สารละลายของแข็งแข็งแกร่งขึ้นก็จะยิ่งมีนัยสำคัญมากขึ้นเท่านั้น

5. ผลกระทบ

ความแข็งแรงของผลผลิต ความต้านทานแรงดึง และความแข็งนั้นแข็งแกร่งกว่าโลหะบริสุทธิ์

ในกรณีส่วนใหญ่ ความเหนียวจะต่ำกว่าโลหะบริสุทธิ์

ค่าการนำไฟฟ้าต่ำกว่าโลหะบริสุทธิ์มาก

ความต้านทานการคืบคลานหรือการสูญเสียความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงสามารถปรับปรุงได้โดยการเสริมความแข็งแกร่งให้กับสารละลายของแข็ง

งานแข็งตัว

1. คำจำกัดความ

เมื่อระดับการเปลี่ยนรูปเย็นเพิ่มขึ้น ความแข็งแรงและความแข็งของวัสดุโลหะจะเพิ่มขึ้น แต่ความเป็นพลาสติกและความเหนียวลดลง

2. บทนำ

ปรากฏการณ์ที่ความแข็งแรงและความแข็งของวัสดุโลหะเพิ่มขึ้นเมื่อถูกเปลี่ยนรูปทางพลาสติกให้ต่ำกว่าอุณหภูมิการตกผลึกใหม่ ในขณะที่ความเป็นพลาสติกและความเหนียวลดลง เรียกอีกอย่างว่าการชุบแข็งงานเย็น เหตุผลก็คือเมื่อโลหะถูกเปลี่ยนรูปด้วยพลาสติก เม็ดคริสตัลจะลื่นไถลและการเคลื่อนตัวจะพันกัน ซึ่งทำให้เม็ดคริสตัลยืดออก แตกหัก และกลายเป็นเส้นใย และความเค้นตกค้างจะถูกสร้างขึ้นในโลหะ ระดับของการชุบแข็งในงานมักจะแสดงโดยอัตราส่วนของความแข็งระดับไมโครของชั้นพื้นผิวหลังการประมวลผลกับค่านั้นก่อนการประมวลผลและความลึกของชั้นที่ชุบแข็ง

3. การตีความจากมุมมองของทฤษฎีความคลาดเคลื่อน

(1) จุดตัดเกิดขึ้นระหว่างความคลาดเคลื่อน และผลการตัดเป็นอุปสรรคต่อการเคลื่อนที่ของความคลาดเคลื่อน

(2) ปฏิกิริยาเกิดขึ้นระหว่างการเคลื่อนที่ และการเคลื่อนตัวคงที่ที่เกิดขึ้นเป็นอุปสรรคต่อการเคลื่อนที่ของการเคลื่อนที่

(3) การแพร่กระจายของการเคลื่อนที่เกิดขึ้น และความหนาแน่นของการเคลื่อนที่ที่เพิ่มขึ้นยังเพิ่มความต้านทานต่อการเคลื่อนที่ของการเคลื่อนที่อีกด้วย

4. อันตราย

การชุบแข็งในงานทำให้เกิดความยุ่งยากในการแปรรูปชิ้นส่วนโลหะเพิ่มเติม ตัวอย่างเช่นในกระบวนการรีดเย็นแผ่นเหล็กจะรีดยากขึ้นเรื่อย ๆ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องจัดให้มีการหลอมกลางระหว่างกระบวนการแปรรูปเพื่อกำจัดงานแข็งตัวด้วยความร้อน อีกตัวอย่างหนึ่งคือการทำให้พื้นผิวของชิ้นงานเปราะและแข็งในกระบวนการตัด ซึ่งจะทำให้เครื่องมือสึกหรอเร็วขึ้นและเพิ่มแรงตัด

5. สิทธิประโยชน์

สามารถปรับปรุงความแข็งแรง ความแข็ง และความต้านทานต่อการสึกหรอของโลหะ โดยเฉพาะโลหะบริสุทธิ์และโลหะผสมบางชนิดที่ไม่สามารถปรับปรุงได้ด้วยการบำบัดความร้อน ตัวอย่างเช่น ลวดเหล็กความแข็งแรงสูงดึงเย็นและสปริงขดเย็น ฯลฯ ใช้การเปลี่ยนรูปแบบการทำงานเย็นเพื่อปรับปรุงความแข็งแรงและขีดจำกัดความยืดหยุ่น อีกตัวอย่างหนึ่งคือการใช้วิธีการชุบแข็งเพื่อปรับปรุงความแข็งและความต้านทานการสึกหรอของถัง รางแทรคเตอร์ ขากรรไกรบด และชิ้นส่วนรางรถไฟ

6. บทบาทในสาขาวิศวกรรมเครื่องกล

หลังจากการวาดแบบเย็น การรีดและการขัดผิวด้วยการยิง (ดูการเสริมความแข็งแรงของพื้นผิว) และกระบวนการอื่น ๆ ความแข็งแรงของพื้นผิวของวัสดุโลหะ ชิ้นส่วน และส่วนประกอบสามารถปรับปรุงได้อย่างมีนัยสำคัญ

หลังจากที่ชิ้นส่วนได้รับความเครียด ความเค้นเฉพาะที่ของชิ้นส่วนบางส่วนมักจะเกินขีดจำกัดผลผลิตของวัสดุ ทำให้เกิดการเสียรูปของพลาสติก เนื่องจากงานแข็งตัว การพัฒนาอย่างต่อเนื่องของการเสียรูปพลาสติกจึงถูกจำกัด ซึ่งสามารถปรับปรุงความปลอดภัยของชิ้นส่วนและส่วนประกอบ

เมื่อชิ้นส่วนโลหะหรือส่วนประกอบถูกประทับตรา การเสียรูปแบบพลาสติกจะมาพร้อมกับการเสริมความแข็งแรง ดังนั้นการเสียรูปจะถูกถ่ายโอนไปยังชิ้นส่วนที่แข็งตัวที่ยังไม่ได้ใช้งานที่อยู่รอบๆ หลังจากดำเนินการสลับซ้ำแล้วซ้ำอีก สามารถรับชิ้นส่วนปั๊มเย็นที่มีการเสียรูปหน้าตัดสม่ำเสมอได้

สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการตัดเหล็กคาร์บอนต่ำและทำให้เศษแยกออกได้ง่าย แต่การชุบแข็งในงานยังนำมาซึ่งความยากลำบากในการแปรรูปชิ้นส่วนโลหะเพิ่มเติมอีกด้วย ตัวอย่างเช่น ลวดเหล็กดึงเย็นใช้พลังงานมากในการดึงต่อไปเนื่องจากการชุบแข็งของงาน และอาจถึงขั้นแตกหักได้ จึงต้องอบอ่อนเพื่อกำจัดการแข็งตัวของงานก่อนทำการวาด อีกตัวอย่างหนึ่งก็คือ เพื่อให้พื้นผิวของชิ้นงานเปราะและแข็งในระหว่างการตัด แรงตัดจะเพิ่มขึ้นในระหว่างการตัดซ้ำ และการสึกหรอของเครื่องมือจะถูกเร่ง

การเสริมความแข็งแกร่งของเมล็ดละเอียด

1. คำจำกัดความ

วิธีการปรับปรุงคุณสมบัติทางกลของวัสดุโลหะโดยการปรับแต่งเม็ดคริสตัลเรียกว่าการเสริมความแข็งแกร่งให้กับการกลั่นคริสตัล ในอุตสาหกรรม ความแข็งแรงของวัสดุได้รับการปรับปรุงโดยการปรับปรุงเม็ดคริสตัล

2. หลักการ

โลหะมักเป็นโพลีคริสตัลที่ประกอบด้วยเม็ดคริสตัลหลายชนิด ขนาดของเม็ดคริสตัลสามารถแสดงได้ด้วยจำนวนเม็ดคริสตัลต่อหน่วยปริมาตร ยิ่งมีจำนวนเม็ดคริสตัลมากเท่าไร การทดลองแสดงให้เห็นว่าโลหะเนื้อละเอียดที่อุณหภูมิห้องมีความแข็งแรง ความแข็ง ความเหนียวเป็นพลาสติก และความเหนียวสูงกว่าโลหะเนื้อหยาบ เนื่องจากเมล็ดละเอียดผ่านการเสียรูปพลาสติกภายใต้แรงภายนอกและสามารถกระจายตัวในเมล็ดได้มากขึ้น การเสียรูปพลาสติกมีความสม่ำเสมอมากขึ้น และความเข้มข้นของความเครียดน้อยลง นอกจากนี้ ยิ่งเมล็ดละเอียดมากเท่าใด พื้นที่ขอบเขตของเมล็ดพืชก็จะใหญ่ขึ้นและขอบเขตของเมล็ดพืชก็จะยิ่งคดเคี้ยวมากขึ้นเท่านั้น ยิ่งการแพร่กระจายของรอยแตกร้าวไม่เอื้ออำนวยมากขึ้น ดังนั้นวิธีการปรับปรุงความแข็งแรงของวัสดุโดยการปรับแต่งเม็ดคริสตัลจึงเรียกว่าการเสริมความแข็งแกร่งของการปรับแต่งเกรนในอุตสาหกรรม

3. ผลกระทบ

ยิ่งขนาดเกรนเล็กลง จำนวนการเคลื่อนที่ (n) ในกลุ่มการเคลื่อนที่ก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น จากค่า τ=nτ0 ยิ่งความเข้มข้นของความเค้นน้อยลง ความแข็งแรงของวัสดุก็จะยิ่งสูงขึ้น

กฎการเสริมความแข็งแกร่งของเมล็ดละเอียดก็คือ ยิ่งขอบเขตของเมล็ดข้าวมากเท่าไร เมล็ดข้าวก็จะยิ่งละเอียดมากขึ้นเท่านั้น ตามความสัมพันธ์ของ Hall-Peiqi ยิ่งค่าเฉลี่ย (d) ของเมล็ดพืชมีค่าน้อยลง ความแข็งแรงของผลผลิตของวัสดุก็จะยิ่งสูงขึ้นตามไปด้วย

4.วิธีการขัดเกลาเมล็ดข้าว

เพิ่มระดับการทำความเย็นย่อย

การรักษาความเสื่อม;

การสั่นสะเทือนและการกวน

สำหรับโลหะที่มีการเปลี่ยนรูปเย็น เม็ดคริสตัลสามารถถูกทำให้บริสุทธิ์ได้โดยการควบคุมระดับของการเสียรูปและอุณหภูมิการหลอม

การเสริมกำลังระยะที่สอง

1. คำจำกัดความ

เมื่อเปรียบเทียบกับโลหะผสมแบบเฟสเดียว โลหะผสมแบบหลายเฟสจะมีเฟสที่สองนอกเหนือจากเฟสเมทริกซ์ เมื่อเฟสที่สองมีการกระจายอย่างสม่ำเสมอในเฟสเมทริกซ์โดยมีอนุภาคที่กระจายตัวละเอียด จะมีผลในการเสริมความแข็งแกร่งอย่างมีนัยสำคัญ ผลการเสริมสร้างความเข้มแข็งนี้เรียกว่าการเสริมสร้างความเข้มแข็งระยะที่สอง

2. การจำแนกประเภท

สำหรับการเคลื่อนตัวของการเคลื่อนที่ ระยะที่สองที่มีอยู่ในโลหะผสมจะมีสองสถานการณ์ดังต่อไปนี้:

(1) การเสริมแรงของอนุภาคที่ไม่เปลี่ยนรูป (กลไกบายพาส)

(2) การเสริมแรงของอนุภาคที่เปลี่ยนรูปได้ (กลไกการตัดทะลุ)

ทั้งการเสริมการกระจายตัวและการเสริมการตกตะกอนเป็นกรณีพิเศษของการเสริมกำลังระยะที่สอง

3. ผลกระทบ

เหตุผลหลักในการเสริมความแข็งแกร่งของระยะที่สองคือปฏิสัมพันธ์ระหว่างพวกมันกับความคลาดเคลื่อนซึ่งเป็นอุปสรรคต่อการเคลื่อนที่ของความคลาดเคลื่อนและปรับปรุงความต้านทานการเสียรูปของโลหะผสม

เพื่อสรุป

ปัจจัยที่สำคัญที่สุดที่ส่งผลต่อความแข็งแรงคือองค์ประกอบ โครงสร้าง และสภาพพื้นผิวของวัสดุ ประการที่สองคือสถานะของแรง เช่น ความเร็วของแรง วิธีการโหลด การยืดอย่างง่ายหรือแรงซ้ำ ๆ จะแสดงจุดแข็งที่แตกต่างกัน นอกจากนี้ รูปทรงและขนาดของตัวอย่างและสื่อทดสอบยังมีอิทธิพลอย่างมากอีกด้วย ซึ่งบางครั้งก็ถือเป็นปัจจัยชี้ขาดด้วยซ้ำ ตัวอย่างเช่น ความต้านทานแรงดึงของเหล็กที่มีความแข็งแรงสูงพิเศษในบรรยากาศไฮโดรเจนอาจลดลงอย่างมาก

มีเพียงสองวิธีในการเสริมความแข็งแกร่งให้กับวัสดุโลหะ ประการแรกคือการเพิ่มแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอะตอมของโลหะผสม เพิ่มความแข็งแกร่งทางทฤษฎี และเตรียมผลึกที่สมบูรณ์โดยไม่มีข้อบกพร่อง เช่น หนวด เป็นที่รู้กันว่าความแข็งแกร่งของหนวดเหล็กนั้นใกล้เคียงกับค่าทางทฤษฎี ถือได้ว่าเป็นเพราะไม่มีการเคลื่อนตัวของหนวด หรือมีการเคลื่อนที่เพียงเล็กน้อยเท่านั้นที่ไม่สามารถแพร่กระจายได้ในระหว่างกระบวนการเปลี่ยนรูป น่าเสียดายที่เมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางของหนวดแมวใหญ่ขึ้น ความแรงจะลดลงอย่างรวดเร็ว วิธีการเสริมความแข็งแกร่งอีกวิธีหนึ่งคือการใส่ข้อบกพร่องของคริสตัลจำนวนมากเข้าไปในคริสตัล เช่น การเคลื่อนตัว ข้อบกพร่องเฉพาะจุด อะตอมที่ต่างกัน ขอบเขตของเกรน อนุภาคที่มีการกระจายตัวสูง หรือความไม่เป็นเนื้อเดียวกัน (เช่น การแยกตัว) เป็นต้น ข้อบกพร่องเหล่านี้ขัดขวางการเคลื่อนที่ของการเคลื่อนที่และ ยังช่วยเพิ่มความแข็งแรงของโลหะได้อย่างมาก ข้อเท็จจริงได้พิสูจน์แล้วว่านี่เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุดในการเพิ่มความแข็งแรงของโลหะ สำหรับวัสดุทางวิศวกรรม โดยทั่วไปจะต้องอาศัยผลการเสริมความแข็งแกร่งที่ครอบคลุมเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่ครอบคลุมดีขึ้น