การเสริมความแข็งแกร่งของสารละลายที่เป็นของแข็ง

1. คำจำกัดความ

ปรากฏการณ์ที่ธาตุผสมถูกละลายในโลหะฐานเพื่อทำให้เกิดการบิดเบี้ยวของโครงตาข่ายในระดับหนึ่ง และทำให้ความแข็งแรงของโลหะผสมเพิ่มขึ้น

2. หลักการ

อะตอมของตัวถูกละลายที่ละลายในสารละลายของแข็งทำให้เกิดการบิดเบี้ยวของโครงตาข่าย ซึ่งเพิ่มความต้านทานการเคลื่อนที่ของการเคลื่อนที่ ทำให้การลื่นไถลทำได้ยาก และเพิ่มความแข็งแรงและความแข็งของสารละลายของแข็งผสมปรากฏการณ์ของการทำให้โลหะแข็งแรงขึ้นโดยการละลายองค์ประกอบตัวถูกละลายเพื่อสร้างสารละลายของแข็งเรียกว่าการเสริมความแข็งแกร่งของสารละลายของแข็งเมื่อความเข้มข้นของอะตอมของตัวถูกละลายเหมาะสม ความแข็งแรงและความแข็งของวัสดุจะเพิ่มขึ้น แต่ความเหนียวและความเป็นพลาสติกจะลดลง

3. ปัจจัยที่มีอิทธิพล

ยิ่งมีเศษส่วนอะตอมของอะตอมของตัวถูกละลายมากเท่าใด ผลการเสริมความแข็งแกร่งก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเศษส่วนอะตอมมีค่าต่ำมาก ผลการเสริมความแข็งแกร่งจะยิ่งมีนัยสำคัญมากขึ้น

ยิ่งความแตกต่างระหว่างอะตอมของตัวถูกละลายกับขนาดอะตอมของโลหะพื้นฐานมากเท่าใด

อะตอมของวัตถุที่ถูกละลายคั่นระหว่างหน้ามีผลในการเสริมความแข็งแกร่งของสารละลายที่เป็นของแข็งมากกว่าอะตอมที่ถูกแทนที่ และเนื่องจากการบิดเบี้ยวของโครงตาข่ายของอะตอมของสิ่งของคั่นระหว่างหน้าในผลึกลูกบาศก์ที่มีศูนย์กลางอยู่ที่ร่างกายนั้นไม่สมมาตร ผลการเสริมความแข็งแกร่งของพวกมันจึงมากกว่าของผลึกลูกบาศก์ที่อยู่ตรงกลางใบหน้าแต่อะตอมคั่นระหว่างหน้า ความสามารถในการละลายของแข็งมีจำกัดมาก ดังนั้นผลของการเสริมแรงที่เกิดขึ้นจริงจึงมีจำกัดเช่นกัน

ยิ่งความแตกต่างของจำนวนเวเลนต์อิเล็กตรอนระหว่างอะตอมของตัวถูกละลายกับโลหะฐานมากเท่าใด ผลของการเพิ่มความแข็งแกร่งของสารละลายของแข็งก็จะยิ่งชัดเจนมากขึ้นเท่านั้น กล่าวคือ ความแข็งแรงครากของสารละลายของแข็งจะเพิ่มขึ้นเมื่อความเข้มข้นของเวเลนซ์อิเล็กตรอนเพิ่มขึ้น

4. ระดับของการเสริมความแข็งแกร่งของสารละลายที่เป็นของแข็งขึ้นอยู่กับปัจจัยต่อไปนี้เป็นหลัก

ความแตกต่างของขนาดระหว่างอะตอมของเมทริกซ์กับอะตอมของตัวถูกละลายยิ่งความแตกต่างของขนาดมากเท่าใด การรบกวนโครงสร้างผลึกดั้งเดิมก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น และการเลื่อนหลุดก็จะยิ่งยากขึ้นเท่านั้น

ปริมาณของธาตุผสมยิ่งเพิ่มองค์ประกอบที่ผสมเข้าไปมากเท่าไหร่ถ้าอะตอมมีขนาดใหญ่หรือเล็กเกินไปมากเกินไป ความสามารถในการละลายจะเกินสิ่งนี้เกี่ยวข้องกับกลไกการเสริมกำลังอีกแบบหนึ่ง การเสริมกำลังระยะที่กระจายตัว

อะตอมของสารละลายคั่นระหว่างหน้ามีผลการเสริมความแข็งแกร่งของสารละลายที่เป็นของแข็งมากกว่าอะตอมแทนที่

ยิ่งความแตกต่างของจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนระหว่างอะตอมของตัวถูกละลายกับโลหะฐานมากเท่าใด สารละลายของแข็งจะเสริมความแข็งแกร่งให้มากขึ้นเท่านั้น

5. ผลกระทบ

ความแข็งแรงของผลผลิต ความต้านทานแรงดึง และความแข็งนั้นแข็งแกร่งกว่าโลหะบริสุทธิ์

ในกรณีส่วนใหญ่ ความเหนียวจะต่ำกว่าโลหะบริสุทธิ์

ค่าการนำไฟฟ้าต่ำกว่าโลหะบริสุทธิ์มาก

ความต้านทานการคืบหรือการสูญเสียความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงสามารถปรับปรุงได้โดยการทำให้สารละลายของแข็งแข็งแรงขึ้น

งานชุบแข็ง

1. คำจำกัดความ

เมื่อระดับการเปลี่ยนรูปเย็นเพิ่มขึ้น ความแข็งแรงและความแข็งของวัสดุโลหะจะเพิ่มขึ้น แต่ความเป็นพลาสติกและความเหนียวจะลดลง

2. บทนำ

ปรากฏการณ์ที่ความแข็งแรงและความแข็งของวัสดุโลหะเพิ่มขึ้นเมื่อมีการเปลี่ยนรูปพลาสติกให้ต่ำกว่าอุณหภูมิการตกผลึกใหม่ ในขณะที่ความเป็นพลาสติกและความเหนียวลดลงหรือที่เรียกว่าการชุบแข็งงานเย็นเหตุผลก็คือเมื่อโลหะเปลี่ยนรูปเป็นพลาสติก เม็ดคริสตัลจะลื่นและหลุดออกจากตำแหน่งซึ่งจะพันกัน ซึ่งทำให้เม็ดคริสตัลยืดออก แตก และเกิดเป็นเส้นใย และเกิดความเค้นตกค้างในโลหะระดับของการชุบแข็งงานมักจะแสดงด้วยอัตราส่วนของความแข็งระดับจุลภาคของชั้นผิวหลังการแปรรูปต่อก่อนการแปรรูปและความลึกของชั้นชุบแข็ง

3. การตีความจากมุมมองของทฤษฎีการเคลื่อนที่

(1) ทางแยกเกิดขึ้นระหว่างความคลาดเคลื่อน และผลที่ตามมาคือการตัดขัดขวางการเคลื่อนที่ของความคลาดเคลื่อน

(2) ปฏิกิริยาเกิดขึ้นระหว่างการเคลื่อนตัว และการเคลื่อนตัวคงที่ที่เกิดขึ้นขัดขวางการเคลื่อนที่ของการเคลื่อนที่

(3) การแพร่กระจายของความคลาดเคลื่อนเกิดขึ้น และความหนาแน่นของการเคลื่อนที่ที่เพิ่มขึ้นจะเพิ่มความต้านทานต่อการเคลื่อนตัว

4. อันตราย

การชุบแข็งงานทำให้เกิดความยุ่งยากในการแปรรูปชิ้นส่วนโลหะต่อไปตัวอย่างเช่น ในกระบวนการรีดเย็นแผ่นเหล็กจะรีดยากขึ้นเรื่อย ๆ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องจัดเตรียมการหลอมขั้นกลางในระหว่างกระบวนการแปรรูปเพื่อกำจัดงานชุบแข็งด้วยความร้อนอีกตัวอย่างหนึ่งคือการทำให้พื้นผิวของชิ้นงานเปราะและแข็งในกระบวนการตัด จึงช่วยเร่งการสึกหรอของเครื่องมือและเพิ่มแรงตัด

5. สิทธิประโยชน์

สามารถปรับปรุงความแข็งแรง ความแข็ง และความทนทานต่อการสึกหรอของโลหะ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับโลหะบริสุทธิ์และโลหะผสมบางชนิดที่ไม่สามารถปรับปรุงได้โดยการอบชุบด้วยความร้อนตัวอย่างเช่น ลวดเหล็กกล้ากำลังสูงดึงเย็นและสปริงขดเย็น เป็นต้น ใช้การเสียรูปการทำงานเย็นเพื่อปรับปรุงความแข็งแรงและขีดจำกัดความยืดหยุ่นอีกตัวอย่างหนึ่งคือการใช้การชุบแข็งเพื่อปรับปรุงความแข็งและความทนทานต่อการสึกหรอของถัง รางรถแทรกเตอร์ ขากรรไกรบด และรางรถไฟ

6. บทบาทในวิศวกรรมเครื่องกล

หลังจากการวาดแบบเย็น การรีดและการลอกผิว (ดูการเสริมความแข็งแรงของพื้นผิว) และกระบวนการอื่นๆ ความแข็งแรงของพื้นผิวของวัสดุโลหะ ชิ้นส่วนและส่วนประกอบสามารถปรับปรุงได้อย่างมาก

หลังจากที่ชิ้นส่วนถูกเน้น ความเค้นเฉพาะที่ของชิ้นส่วนบางส่วนมักจะเกินขีดจำกัดผลผลิตของวัสดุ ทำให้เกิดการเสียรูปของพลาสติกเนื่องจากการชุบแข็ง การพัฒนาอย่างต่อเนื่องของการเสียรูปพลาสติกจึงถูกจำกัด ซึ่งสามารถปรับปรุงความปลอดภัยของชิ้นส่วนและส่วนประกอบ

เมื่อชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบที่เป็นโลหะถูกประทับตรา การเสียรูปพลาสติกจะมาพร้อมกับการเสริมความแข็งแรง เพื่อให้การเปลี่ยนรูปถูกส่งไปยังชิ้นส่วนชุบแข็งที่ยังไม่ได้กลึงที่อยู่รอบๆหลังจากดำเนินการสลับกันซ้ำแล้วซ้ำอีก สามารถรับชิ้นส่วนปั๊มเย็นที่มีการเสียรูปหน้าตัดสม่ำเสมอ

สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการตัดของเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ และทำให้แยกเศษได้ง่ายแต่การชุบแข็งยังทำให้ยากต่อการแปรรูปชิ้นส่วนโลหะต่อไปตัวอย่างเช่น ลวดเหล็กรีดเย็นใช้พลังงานจำนวนมากสำหรับการดึงต่อไปเนื่องจากการชุบแข็ง และอาจหักได้ดังนั้นจึงต้องมีการอบอ่อนเพื่อกำจัดการชุบแข็งก่อนการวาดอีกตัวอย่างหนึ่งคือ เพื่อให้พื้นผิวของชิ้นงานเปราะและแข็งในระหว่างการตัด แรงตัดจะเพิ่มขึ้นระหว่างการตัดซ้ำ และการสึกหรอของเครื่องมือจะเร็วขึ้น

เกรนละเอียดเสริมความแข็งแรง

1. คำจำกัดความ

วิธีการปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุโลหะโดยการปรับปรุงเม็ดคริสตัลเรียกว่าการเสริมความแข็งแกร่งให้กับการกลั่นคริสตัลในอุตสาหกรรม ความแข็งแรงของวัสดุได้รับการปรับปรุงโดยการปรับแต่งเม็ดคริสตัล

2. หลักการ

โลหะมักเป็นคริสตัลโพลีคริสตัลที่ประกอบด้วยเม็ดคริสตัลจำนวนมากขนาดของเม็ดคริสตัลสามารถแสดงได้ด้วยจำนวนเม็ดคริสตัลต่อหน่วยปริมาตรจำนวนยิ่งมาก เม็ดคริสตัลยิ่งละเอียดการทดลองแสดงให้เห็นว่าโลหะเนื้อละเอียดที่อุณหภูมิห้องมีความแข็งแรง ความแข็ง ความเป็นพลาสติก และความเหนียวสูงกว่าโลหะเนื้อหยาบนี่เป็นเพราะเม็ดละเอียดได้รับการเปลี่ยนรูปพลาสติกภายใต้แรงภายนอกและสามารถกระจายตัวเป็นเม็ดมากขึ้น การเสียรูปพลาสติกจะสม่ำเสมอมากขึ้น และความเข้มข้นของความเครียดน้อยกว่านอกจากนี้ ยิ่งธัญพืชละเอียดมากเท่าใด พื้นที่ขอบเกรนก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น และขอบเขตของเกรนก็จะคดเคี้ยวมากขึ้นเท่านั้นการแพร่กระจายของรอยแตกที่ไม่เอื้ออำนวยมากขึ้นดังนั้นวิธีการปรับปรุงความแข็งแรงของวัสดุโดยการปรับแต่งเม็ดคริสตัลจึงเรียกว่าการเสริมความแข็งแกร่งของเกรนในอุตสาหกรรม

3. ผลกระทบ

ยิ่งขนาดเกรนเล็กลง จำนวนของการเคลื่อนที่ (n) ในคลัสเตอร์การเคลื่อนที่ก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้นจากข้อมูลของ τ=nτ0 ยิ่งความเข้มข้นของความเค้นน้อยลงเท่าใด ความแข็งแรงของวัสดุก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น

กฎการเสริมความแข็งแกร่งของเกรนละเอียดคือยิ่งมีขอบเขตเกรนมาก เกรนยิ่งละเอียดตามความสัมพันธ์ของ Hall-Peiqi ยิ่งค่าเฉลี่ย (d) ของธัญพืชมีค่าน้อยเท่าใด ความแข็งแรงของผลผลิตของวัสดุก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น

4. วิธีการปรับแต่งเกรน

เพิ่มระดับของการทำความเย็นย่อย

การรักษาความเสื่อมโทรม;

การสั่นสะเทือนและการกวน

สำหรับโลหะที่ขึ้นรูปเย็น เม็ดคริสตัลสามารถขัดเกลาได้โดยการควบคุมระดับการเสียรูปและอุณหภูมิการหลอม

การเสริมแรงระยะที่สอง

1. คำจำกัดความ

เมื่อเทียบกับโลหะผสมเฟสเดียว โลหะผสมหลายเฟสมีเฟสที่สองนอกเหนือจากเฟสเมทริกซ์เมื่อเฟสที่สองถูกกระจายอย่างสม่ำเสมอในเฟสเมทริกซ์ด้วยอนุภาคที่กระจายตัวอย่างละเอียด มันจะมีผลทำให้แข็งแกร่งขึ้นอย่างมากเอฟเฟกต์การเสริมความแข็งแกร่งนี้เรียกว่าการเสริมความแข็งแกร่งระยะที่สอง

2. การจำแนกประเภท

สำหรับการเคลื่อนที่ของความคลาดเคลื่อน เฟสที่สองที่อยู่ในโลหะผสมมีสองสถานการณ์ต่อไปนี้:

(1) การเสริมแรงของอนุภาคที่ไม่สามารถเปลี่ยนรูปได้ (กลไกบายพาส)

(2) การเสริมแรงของอนุภาคที่เปลี่ยนรูปได้ (กลไกการตัดผ่าน)

ทั้งการเสริมกำลังการกระจายตัวและการเสริมกำลังฝนเป็นกรณีพิเศษของการเสริมกำลังระยะที่สอง

3. ผลกระทบ

เหตุผลหลักในการเสริมความแข็งแกร่งของระยะที่สองคือการทำงานร่วมกันระหว่างพวกมันกับความคลาดเคลื่อน ซึ่งเป็นอุปสรรคต่อการเคลื่อนที่ของความคลาดเคลื่อนและปรับปรุงความต้านทานการเสียรูปของโลหะผสม

เพื่อสรุป

ปัจจัยที่สำคัญที่สุดที่ส่งผลต่อความแข็งแรงคือองค์ประกอบ โครงสร้าง และสภาพพื้นผิวของวัสดุเองประการที่สองคือสถานะของแรง เช่น ความเร็วของแรง วิธีการโหลด การยืดอย่างง่ายหรือแรงซ้ำ ๆ จะแสดงกำลังที่แตกต่างกันนอกจากนี้ รูปทรงเรขาคณิตและขนาดของตัวอย่างและสื่อทดสอบก็มีอิทธิพลอย่างมากเช่นกัน บางครั้งก็เป็นปัจจัยชี้ขาดตัวอย่างเช่น ความต้านทานแรงดึงของเหล็กแรงดึงสูงพิเศษในบรรยากาศไฮโดรเจนอาจลดลงแบบทวีคูณ

มีเพียงสองวิธีในการเสริมความแข็งแกร่งให้กับวัสดุโลหะหนึ่งคือการเพิ่มแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอะตอมของโลหะผสม เพิ่มความแข็งแรงตามทฤษฎี และเตรียมผลึกที่สมบูรณ์โดยไม่มีข้อบกพร่อง เช่น หนวดแมวเป็นที่ทราบกันดีว่าความแข็งแรงของหนวดเหล็กนั้นใกล้เคียงกับค่าทางทฤษฎีถือได้ว่าเป็นเพราะไม่มีความคลาดเคลื่อนในหนวด หรือมีความคลาดเคลื่อนเพียงเล็กน้อยที่ไม่สามารถขยายได้ในระหว่างกระบวนการเปลี่ยนรูปน่าเสียดายที่เมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางของมัสสุใหญ่ขึ้น ความแข็งแรงจะลดลงอย่างรวดเร็ววิธีการเสริมความแข็งแกร่งอีกวิธีหนึ่งคือการใส่ข้อบกพร่องของคริสตัลจำนวนมากเข้าไปในคริสตัล เช่น การเคลื่อนตัว ข้อบกพร่องแบบจุด อะตอมที่แตกต่างกัน ขอบเขตของเกรน อนุภาคที่กระจายตัวสูงหรือความไม่สม่ำเสมอ (เช่น การแยกตัว) เป็นต้น ข้อบกพร่องเหล่านี้ขัดขวางการเคลื่อนที่ของการเคลื่อนที่และ ยังปรับปรุงความแข็งแรงของโลหะอย่างมีนัยสำคัญข้อเท็จจริงได้พิสูจน์แล้วว่านี่เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในการเพิ่มความแข็งแรงของโลหะสำหรับวัสดุทางวิศวกรรม โดยทั่วไปจะใช้เอฟเฟกต์การเสริมความแข็งแรงที่ครอบคลุมเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่ครอบคลุมยิ่งขึ้น