1. Vervormingsversterking (of spanningsversterking, werkverharding)
Definitie
Nadat het materiaal meegeeft, naarmate de mate van vervorming toeneemt, nemen de sterkte en hardheid van het materiaal toe, en het fenomeen dat de plasticiteit en taaiheid afnemen, wordt vervormingsversterking of werkverharding genoemd.
Mechanisme
Naarmate de plastische vervorming voortschrijdt, neemt de dislocatiedichtheid continu toe, zodat de wederzijdse levering van dislocaties tijdens beweging intenser wordt, wat resulteert in obstakels zoals vaste stappen en dislocatieverstrengelingen, die de weerstand van dislocatiebeweging vergroten en vervorming veroorzaken. De toename van de weerstand zal het moeilijk maken om door te gaan met plastische vervorming, waardoor de sterkte van het metaal wordt verbeterd: de mate van vervorming neemt toe, de sterkte en hardheid van het materiaal neemt toe, de plasticiteit en taaiheid nemen af en de dislocatiedichtheid blijft toenemen. Volgens het formulebeeld kunnen de sterkte en dislocatiedichtheid bekend zijn ρ is evenredig met de helft van het vermogen, hoe groter de Burgers-vector b van de dislocatie, hoe significanter het versterkende effect.
Methode
Koude vervorming, zoals koudpersen, rollen, kogelstralen, enz.
Voorbeeld
De koudgetrokken staaldraad kan zijn sterkte verdubbelen.
De praktische betekenis van vervormingsversteviging (voor- en nadelen)
(1) Voordelen:
①Vervormingsversterking is een effectieve methode om metalen te versterken. Voor sommige materialen die niet kunnen worden versterkt door warmtebehandeling, kan vervormingsversterking worden gebruikt om de sterkte van het materiaal te vergroten, wat de sterkte kan verdubbelen.
②Het is een belangrijke factor bij het verwerken en vormen van sommige werkstukken of halffabrikaten, waardoor het metaal gelijkmatig vervormt en het vormen van werkstukken of halffabrikaten mogelijk wordt, zoals koudgetrokken staaldraad en stempelen van onderdelen.
③Vervormingsversterking kan ook de veiligheid van onderdelen of componenten tijdens gebruik verbeteren. Wanneer spanningsconcentratie of overbelasting optreedt in bepaalde delen van het onderdeel, zal op die plaats plastische vervorming optreden en zal de vervorming van het overbelaste onderdeel stoppen als gevolg van werkverharding, waardoor de veiligheid wordt verbeterd. seks.
(2) Nadelen:
①Vervormingsversterking brengt ook problemen met zich mee voor de productie en het gebruik van materialen. Vervorming verhoogt de sterkte en vermindert de plasticiteit, waardoor het moeilijk wordt om door te gaan met vervormen en er meer stroom nodig is.
②Om ervoor te zorgen dat het materiaal blijft vervormen, is in het midden herkristallisatiegloeien vereist, zodat het materiaal kan blijven vervormen zonder te scheuren, wat de productiekosten verhoogt.
2. Solide oplossingsversterking
Definitie
Met de toename van het gehalte aan opgeloste atomen nemen de sterkte en hardheid van de vaste oplossing toe, en het fenomeen dat de plasticiteit en taaiheid afnemen, wordt versterking van de vaste oplossing genoemd.
Mechanisme
(1) Het oplossen van opgeloste atomen vervormt het rooster van de vaste oplossing en belemmert de beweging van dislocaties op het glijvlak.
(2) De Coriolis-luchtmassa gevormd door de gescheiden opgeloste atomen op de dislocatielijn kan de dislocatie vastzetten en de weerstand van de dislocatiebeweging vergroten.
(3) De segregatie van opgeloste atomen in het stapelfoutgebied belemmert de beweging van uitgebreide dislocaties. Alle factoren die de beweging van dislocaties belemmeren en de weerstand van dislocatiebeweging verhogen, kunnen de kracht vergroten.
wet
①In het bereik van oplosbaarheid in vaste oplossing, hoe groter de massafractie van legeringselementen, hoe groter het versterkende effect
②Hoe groter het verschil in grootte tussen opgeloste atomen en oplosmiddelatomen, hoe belangrijker het versterkende effect zal zijn.
③Het versterkende effect van opgeloste elementen die interstitiële vaste oplossingen vormen, is groter dan dat van elementen die vervangende vaste oplossingen vormen
④Hoe groter het verschil in het aantal valentie-elektronen tussen opgeloste atomen en oplosmiddelatomen, hoe groter het versterkende effect.
Methode
Legeren, dat wil zeggen het toevoegen van legeringselementen.
Voorbeeld
De sterkte van koper-nikkellegeringen is groter dan die van zuivere koper- en nikkelmetalen.
3. Fijne korrelversterking
Definitie
Met de afname van de korrelgrootte nemen de sterkte en hardheid van het materiaal toe, en het fenomeen dat de plasticiteit en taaiheid ook worden verbeterd, wordt fijne korrelversterking genoemd.
Mechanisme
Het principe ligt in het blokkerende effect van korrelgrenzen op dislocatieslip. Voor polykristallen moet de beweging van dislocaties de weerstand van de korrelgrenzen overwinnen. Dit komt omdat de dislocatie-oriëntaties aan beide zijden van de korrelgrenzen verschillend zijn, dus in een bepaalde korrel kunnen de verschoven dislocaties de korrelgrens niet rechtstreeks overschrijden en de aangrenzende korrelgrens binnendringen. Alleen wanneer een groot aantal dislocaties op de korrelgrens zijn gepakt en spanningsconcentratie veroorzaken, kan de beweging van bestaande dislocaties in aangrenzende korrels worden gestimuleerd om slip te genereren. Dus hoe fijner de korrels, hoe hoger de sterkte van het materiaal.
wet
Hoe fijner de korrel, hoe groter het korrelgrensgebied. Volgens de afbeelding van de Hall-Page-formule, hoe kleiner de gemiddelde diameter d van de korrel, hoe hoger de vloeigrens σs van het materiaal.
De methode van korrelverfijning
① Tijdens het kristallisatieproces kunnen de kristalkorrels worden verfijnd door de mate van onderkoeling, modificatiebehandeling, trillingen en roeren te verhogen om de nucleatiesnelheid te verhogen;
② Voor koud vervormde metalen kunnen korrels worden verfijnd door de mate van vervorming en gloeitemperatuur te regelen;
③De korrels kunnen worden verfijnd door warmtebehandelingsmethoden voor normaliseren en gloeien;
④ Legeringselementen kunnen aan het staal worden toegevoegd om een nieuwe fase te vormen om korrelgroei te remmen.
4. De versterking van de tweede fase
Definitie
Er zijn een of meer andere fasen in de metaalmatrix en de aanwezigheid van deze fasen verhoogt de sterkte van het metaal. Vanwege de verschillende processen voor het verkrijgen van de tweede fase, is de versterking van de tweede fase verdeeld in ①precipitatieversterking: de tweede fase wordt verkregen door faseveranderingswarmtebehandeling ②dispersieversterking: de tweede fase wordt verkregen door poedersintering of interne oxidatie.
Mechanisme
Wanneer de dislocatie tijdens de beweging de tweede fase tegenkomt, moet deze de tweede fase omzeilen of doorsnijden, zodat de tweede fase de beweging van de dislocatie belemmert en de sterkte van het materiaal verbetert.
Voorbeeld
De aanwezigheid van cementiet in staal verhoogt de sterkte van staal.
