rinforza suluzione solida

1. Definizione

Un fenomenu in quale l'elementi di l'aliazione sò dissolti in u metale base per causà un certu gradu di distorsioni di lattice è cusì aumentà a forza di l'alia.

2. Principiu

L'atomi di solu solu dissoluti in a suluzione solida causanu distorsioni di lattice, chì aumentanu a resistenza di u muvimentu di dislocazione, rende difficili u slipping, è aumenta a forza è a durezza di a suluzione solida di lega. Stu fenominu di rinfurzà u metallu da dissolve un certu elementu solute per furmà una suluzione solida hè chjamatu rinforzamentu di suluzione solidu. Quandu a cuncentrazione di l'atomi di solute hè apprupriata, a forza è a durezza di u materiale pò esse aumentata, ma a so durezza è a plasticità anu diminuitu.

3. Fattori influenza

A più alta a frazzioni atomica di l'atomi di solute, u più grande l'effettu di rinfurzà, soprattuttu quandu a frazzioni atomica hè assai bassu, l'effettu di rinfurzà hè più significativu.

A più grande a diffarenza trà l'atomi di solute è a dimensione atomica di u metallu di basa, u più grande l'effettu di rinfurzà.

atomi sulutu interstiziali hannu un effettu di rinfurzà suluzioni sulidu più grande cà atomi di sustituzione, è perchè u lattice distorsioni di atomi interstiziali in cristalli cubic body-centred hè asimmetricu, u so effettu di rinfurzà hè più grande cà quellu di cristalli cubic face-centre; ma l'atomi interstiziali A solubilità solida hè assai limitata, cusì l'effettu di rinfurzà propiu hè ancu limitatu.

A più grande a diffarenza in u numeru di l'elettroni di valenza trà l'atomi di solute è u metallu di basa, u più evidenti l'effettu di rinfurzà a suluzione solida, vale à dì, a forza di rendiment di a suluzione solida aumenta cù l'aumentu di a cuncentrazione di l'elettroni di valenza.

4. U gradu di suluzioni solidu rinfurzà principarmenti dipende di i seguenti fattori

A diffarenza di grandezza trà l'atomi di a matrice è l'atomi di solute. A più grande a differenza di dimensione, più grande hè l'interferenza à a struttura di cristallo originale, è più difficiuli hè per u slip di dislocazione.

A quantità di elementi alliati. Quantu più elementi di lega sò aghjuntu, più grande hè l'effettu di rinfurzà. Sì troppu atomi sò troppu grande o troppu chjucu, a sulubilità serà superata. Questu implica un altru mecanismu di rinfurzà, a fase dispersa di rinfurzà.

L'atomi di solute interstiziali anu un effettu di rinfurzà di suluzione solidu più grande di l'atomi di rimpiazzamentu.

A più grande a diffarenza in u numeru di l'elettroni di valenza trà l'atomi di solute è u metale di basa, u più significativu hè l'effettu di rinfurzà a suluzione solida.

5. Effettu

A forza di rendiment, a forza di trazione è a durezza sò più forti cà i metalli puri;

In a maiò parte di i casi, a duttilità hè più bassu di quella di metallu puru;

A conductività hè assai più bassu di u metale puro;

A resistenza à u creep, o a perdita di forza à alta temperatura, pò esse migliurata da u rinforzu di suluzione solidu.

Indurimentu di u travagliu

1. Definizione

Quandu u gradu di deformazione friddu aumenta, a forza è a durezza di i materiali metallici aumentanu, ma a plasticità è a durezza diminuiscenu.

2. Introduzione

Un fenomenu in quale a forza è a durezza di i materiali metallici aumentanu quandu sò deformati plasticamente sottu à a temperatura di recristalizazione, mentre chì a plasticità è a durezza diminuite. Hè cunnisciutu ancu com'è indurimentu di u travagliu à friddu. U mutivu hè chì quandu u metallu hè plasticamente deformatu, i grani di cristalli slip è dislocazioni sò intricati, chì face chì i grani di cristalli si allunganu, rompenu è fiberize, è i stress residuali sò generati in u metallu. U gradu di indurimentu di u travagliu hè generalmente spressione da u rapportu di a microdurezza di a capa superficia dopu a trasfurmazioni à quella prima di trasfurmazioni è a prufundità di a capa indurita.

3. Interpretazione da a perspettiva di a teoria di dislocazione

(1) L'intersezzione si trova trà dislocazioni, è i taglii resultanti impediscenu u muvimentu di e dislocazioni;

(2) Una reazione si trova trà dislocazioni, è a dislocazione fissa formata impedisce u muvimentu di a dislocazione;

(3) A proliferazione di dislocazioni si trova, è l'aumentu di a densità di dislocazione aumenta ancu a resistenza à u muvimentu di dislocazione.

4. Dannu

L'indurimentu di u travagliu porta difficultà à l'ulteriore trasfurmazioni di parti metalliche. Per esempiu, in u prucessu di friddu-laminazione di a piastra d'acciaio, diventerà più è più difficiuli di rotulà, per quessa, hè necessariu di urganizà l'annealing intermedia durante u prucessu di trasfurmazioni per eliminà u so travagliu indurimentu per riscaldamentu. Un altru esempiu hè di fà a superficia di a pezza fragile è dura in u prucessu di taglio, accelerà cusì l'usura di l'utensili è aumenta a forza di taglio.

5. Beneficii

Puderà migliurà a forza, a durezza è a resistenza à l'usura di i metalli, in particulare per quelli metalli puri è certi ligami chì ùn ponu micca esse migliurati da u trattamentu termale. Per esempiu, u filu d'acciaio d'alta resistenza trafilatu à friddu è a molla fridda, etc., utilizanu a deformazione di u travagliu friddu per migliurà a so forza è u limitu elasticu. Un altru esempiu hè l'usu di l'indurimentu di u travagliu per migliurà a durezza è a resistenza à l'usura di i tanki, piste di trattori, mandibule di triturazione è turnouts ferroviari.

6. Role in ingegneria meccanica

Dopu à u disegnu à friddu, u rolling and shot peening (vede u rinfurzamentu di a superficia) è altri prucessi, a forza di a superficia di i materiali metallichi, i pezzi è i cumpunenti pò esse significativamente migliuratu;

Dopu chì i pezzi sò stressati, u stress lucale di certe parti spessu supera u limitu di rendiment di u materiale, causendu a deformazione plastica. A causa di l'indurimentu di u travagliu, u sviluppu cuntinuatu di a deformazione plastica hè ristretta, chì pò migliurà a sicurità di e parti è cumpunenti;

Quandu una parte metallica o cumpunente hè stampata, a so deformazione plastica hè accumpagnata da u rinfurzamentu, cusì chì a deformazione hè trasferita à a parte indurita non lavorata intornu à ellu. Dopu tali azzioni alternanti ripetuti, si ponu ottene pezzi stampati friddi cù una deformazione transversale uniforme;

Puderà migliurà a prestazione di taglio di l'acciaio à pocu carbonu è rende i chips faciuli di separà. Ma l'indurimentu di u travagliu porta ancu difficultà à l'ulteriore trasfurmazioni di parti metalliche. Per esempiu, u filu d'acciaio trafilatu à friddu cunsuma assai energia per più disegnu per via di l'indurimentu di u travagliu, è pò ancu esse rottu. Dunque, deve esse annealed per eliminà l'indurimentu di u travagliu prima di disegnu. Un altru esempiu hè chì, per fà a superficia di u pezzu di travagliu fragile è dura durante u tagliu, a forza di taglio hè aumentata durante u re-cutting, è l'usura di l'uttellu hè accelerata.

Rafforzamentu di granu fini

1. Definizione

U metudu di migliurà e proprietà meccaniche di i materiali metallici raffinendu i grani di cristalli hè chjamatu rinforzamentu di raffinazione di cristalli. In l'industria, a forza di u materiale hè migliuratu per raffinà i grani di cristalli.

2. Principiu

I metalli sò generalmente policristalli cumposti da parechji grani di cristalli. A dimensione di i grani di cristalli pò esse spressione da u numeru di grani di cristalli per unità di volume. U più u numeru, u più fini i grani di cristalli. L'esperimenti dimustranu chì i metalli à grana fina à a temperatura di l'ambienti anu più forza, durezza, plasticità è tenacità cà i metalli grossi. Questu hè chì i grani fini sò sottumessi à a deformazione plastica sottu a forza esterna è ponu esse dispersi in più grani, a deformazione plastica hè più uniforme, è a cuncentrazione di stress hè menu; in più, u più fini i grani, u più grande l'area di cunfini di u granu è i cunfini di u granu più tortuous. U più sfavorevule a propagazione di cracks. Per quessa, u metudu di migliurà a forza di u materiale per rinfurzà i grani di cristalli hè chjamatu rinfurzà di raffinamentu di granu in l'industria.

3. Effettu

U più chjucu u granu di granu, u più chjucu u numeru di dislocazioni (n) in u cluster di dislocazione. Sicondu τ=nτ0, più chjuca hè a cuncentrazione di tensione, più hè a forza di u materiale;

A lege di rinfurzà di u rinfurzamentu di granu finamente hè chì più cunfini di granu, più fini i grani. Sicondu a relazione Hall-Peiqi, u più chjucu u valore mediu (d) di i grani, u più altu hè a forza di rendiment di u materiale.

4. U metudu di raffinamentu di granu

Aumentà u gradu di subcooling;

trattamentu di deterioramentu;

vibrazione è agitazione;

Per i metalli deformati à friddu, i grani di cristalli ponu esse raffinati cuntrullendu u gradu di deformazione è a temperatura di annealing.

Rinforzu di a seconda fase

1. Definizione

Comparatu cù leghe monofasi, ligami multifasi anu una seconda fase in più di a fase di matrice. Quandu a seconda fase hè distribuita uniformemente in a fase di a matrice cù particelle fine disperse, avarà un effettu di rinfurzà significativu. Stu effettu di rinfurzà hè chjamatu a seconda fase di rinfurzà.

2. Classificazione

Per u muvimentu di dislocazioni, a seconda fase cuntenuta in l'alea hà e seguenti dui situazioni:

(1) Rinforzu di particeddi non-deformable (mecanismu bypass).

(2) Rinforzu di particeddi deformable (mecanismu cut-through).

Sia u rinfurzamentu di a dispersione è u rinfurzamentu di a precipitazione sò casi speciali di rinfurzamentu di a seconda fase.

3. Effettu

U mutivu principale di u rinfurzamentu di a seconda fase hè l'interazzione trà elli è a dislocazione, chì impedisce u muvimentu di a dislocazione è migliurà a resistenza di deformazione di l'alia.

per riassume

I fatturi più impurtanti chì afectanu a forza sò a cumpusizioni, a struttura è u statu di a superficia di u materiale stessu; u sicondu hè u statu di forza, cum'è a vitezza di a forza, u metudu di carica, stretchimentu simplice o forza ripetuta, mostrarà diverse forze; Inoltre, a geometria è a dimensione di a mostra è u mediu di prova anu ancu una grande influenza, à volte ancu decisiva. Per esempiu, a forza di trazione di l'acciaio ultra-resistenza in una atmosfera di l'idrogenu pò calà in modu esponenziale.

Ci hè solu duie manere di rinfurzà i materiali metallichi. Unu hè di aumentà a forza di ligame interatomica di l'alia, aumentà a so forza teorica, è preparanu un cristallu cumpletu senza difetti, cum'è i baffi. Hè cunnisciuta chì a forza di i biscotti di ferru hè vicinu à u valore teoricu. Pò esse cunsideratu chì questu hè perchè ùn ci sò micca dislocazioni in i whiskers, o solu una piccula quantità di dislocazioni chì ùn ponu micca proliferate durante u prucessu di deformazione. Sfurtunatamente, quandu u diametru di u whisker hè più grande, a forza cala bruscamente. Un altru approcciu di rinfurzà hè di intruduce un gran numaru di difetti di cristalli in u cristalu, cum'è dislocazioni, difetti puntuali, atomi heterogeneous, frontiere di granu, particeddi assai dispersi o inhomogeneità (cum'è segregazione), etc. Sti difetti impediscenu u muvimentu di dislocazioni è ancu migliurà significativamente a forza di u metallu. I fatti anu dimustratu chì questu hè u modu più efficace per aumentà a forza di metalli. Per i materiali di ingegneria, hè generalmente attraversu effetti di rinfurzamentu cumpletu per ottene un rendimentu cumpletu megliu.