تعزيز الحل الصلب

1. التعريف

ظاهرة يتم فيها إذابة عناصر صناعة السبائك في المعدن الأساسي لتسبب درجة معينة من تشويه الشبكة وبالتالي زيادة قوة السبيكة.

2. المبدأ

تتسبب ذرات المذاب الذائبة في المحلول الصلب في تشوه الشبكة مما يزيد من مقاومة حركة الخلع ويجعل الانزلاق صعبا ويزيد من قوة وصلابة المحلول الصلب للسبيكة. تسمى ظاهرة تقوية المعدن عن طريق إذابة عنصر مذاب معين لتكوين محلول صلب بتعزيز المحلول الصلب. عندما يكون تركيز الذرات المذابة مناسبًا، يمكن زيادة قوة المادة وصلابتها، لكن صلابتها ولدونتها تنخفض.

3. العوامل المؤثرة

كلما زاد الكسر الذري للذرات المذابة، زاد تأثير التقوية، خاصة عندما يكون الكسر الذري منخفضًا جدًا، يكون تأثير التقوية أكثر أهمية.

كلما زاد الفرق بين ذرات المذابة والحجم الذري للمعدن الأساسي، كلما زاد تأثير التقوية.

تتمتع الذرات المذابة الخلالية بتأثير تقوية أكبر للمحلول الصلب من الذرات البديلة، ولأن التشوه الشبكي للذرات الخلالية في البلورات المكعبة المتمحورة حول الجسم غير متماثل، فإن تأثيرها التعزيزي أكبر من تأثير البلورات المكعبة المتمحورة حول الوجه؛ ولكن الذرات الخلالية ذوبان الصلبة محدودة للغاية، وبالتالي فإن تأثير التعزيز الفعلي محدود أيضًا.

كلما زاد الفرق في عدد إلكترونات التكافؤ بين ذرات المذاب والمعدن الأساسي، كلما كان تأثير تقوية المحلول الصلب أكثر وضوحًا، أي أن قوة خضوع المحلول الصلب تزداد مع زيادة تركيز إلكترون التكافؤ.

4. تعتمد درجة تقوية المحلول الصلب بشكل أساسي على العوامل التالية

الفرق في الحجم بين ذرات المصفوفة والذرات المذابة. كلما زاد الفرق في الحجم، زاد التداخل مع البنية البلورية الأصلية، وزادت صعوبة انزلاق الخلع.

كمية عناصر صناعة السبائك. كلما زادت عناصر السبائك المضافة، كلما زاد تأثير التقوية. إذا كان هناك عدد كبير جدًا من الذرات كبيرة جدًا أو صغيرة جدًا، فسيتم تجاوز قابلية الذوبان. وهذا ينطوي على آلية تعزيز أخرى، وهي تقوية المرحلة المشتتة.

تتمتع ذرات المذاب الخلالي بتأثير تقوية أكبر للمحلول الصلب من الذرات البديلة.

كلما زاد الفرق في عدد إلكترونات التكافؤ بين ذرات المذاب والمعدن الأساسي، كلما زاد تأثير تقوية المحلول الصلب.

5. التأثير

قوة الخضوع وقوة الشد والصلابة أقوى من المعادن النقية.

في معظم الحالات، تكون اللدونة أقل من تلك الموجودة في المعدن النقي؛

الموصلية أقل بكثير من المعدن النقي.

يمكن تحسين مقاومة الزحف أو فقدان القوة عند درجات الحرارة المرتفعة عن طريق تقوية المحلول الصلب.

تصلب العمل

1. التعريف

ومع زيادة درجة التشوه البارد، تزداد قوة وصلابة المواد المعدنية، ولكن تقل اللدونة والمتانة.

2. مقدمة

ظاهرة تزداد فيها قوة وصلابة المواد المعدنية عند تشوهها لدناً تحت درجة حرارة إعادة التبلور، في حين تقل اللدونة والمتانة. يُعرف أيضًا باسم تصلب العمل البارد. والسبب هو أنه عندما يتشوه المعدن لدونًا، تنزلق حبيبات الكريستال وتتشابك، مما يتسبب في استطالة حبيبات الكريستال، وتكسرها، وتكوينها أليافًا، وتتولد ضغوط متبقية في المعدن. عادة ما يتم التعبير عن درجة تصلب العمل بنسبة الصلابة الدقيقة للطبقة السطحية بعد المعالجة إلى تلك قبل المعالجة وعمق الطبقة المتصلبة.

3. التفسير من منظور نظرية الخلع

(1) يحدث تقاطع بين الخلوع، والقطع الناتج عنها يعيق حركة الخلوع؛

(2) يحدث تفاعل بين الخلعات، والخلع الثابت المتكون يعيق حركة الخلع؛

(3) يحدث تكاثر للخلع، وزيادة كثافة الخلع تزيد من مقاومة حركة الخلع.

4. الأذى

تصلب العمل يجلب صعوبات في المعالجة الإضافية للأجزاء المعدنية. على سبيل المثال، في عملية الدرفلة على البارد للصفائح الفولاذية، سوف تصبح أكثر صعوبة في الدحرجة، لذلك من الضروري ترتيب التلدين الوسيط أثناء عملية المعالجة للتخلص من تصلب عملها عن طريق التسخين. مثال آخر هو جعل سطح قطعة العمل هشًا وصلبًا أثناء عملية القطع، وبالتالي تسريع تآكل الأداة وزيادة قوة القطع.

5. الفوائد

يمكن أن يحسن قوة وصلابة ومقاومة التآكل للمعادن، خاصة تلك المعادن النقية وبعض السبائك التي لا يمكن تحسينها عن طريق المعالجة الحرارية. على سبيل المثال، الأسلاك الفولاذية عالية القوة المسحوبة على البارد والزنبرك الملفوف على البارد، وما إلى ذلك، تستخدم تشوه العمل البارد لتحسين قوتها والحد من المرونة. مثال آخر هو استخدام تصلب العمل لتحسين صلابة ومقاومة التآكل للخزانات ومسارات الجرارات وفكوك الكسارات وإقبال السكك الحديدية.

6. دور في الهندسة الميكانيكية

بعد السحب على البارد، والدرفلة، والتقطيع بالرصاص (انظر تقوية السطح) والعمليات الأخرى، يمكن تحسين قوة سطح المواد المعدنية والأجزاء والمكونات بشكل كبير؛

بعد الضغط على الأجزاء، غالبًا ما يتجاوز الضغط المحلي لأجزاء معينة حد إنتاج المادة، مما يتسبب في تشوه البلاستيك. بسبب تصلب العمل، يتم تقييد التطور المستمر لتشوه البلاستيك، مما يمكن أن يحسن سلامة الأجزاء والمكونات؛

عندما يتم ختم جزء أو مكون معدني، فإن تشوهه البلاستيكي يكون مصحوبًا بالتقوية، بحيث يتم نقل التشوه إلى الجزء المتصلب غير المشغول حوله. بعد هذه الإجراءات المتناوبة المتكررة، يمكن الحصول على أجزاء ختم باردة مع تشوه مقطعي موحد؛

يمكنه تحسين أداء القطع للفولاذ منخفض الكربون ويجعل من السهل فصل الرقائق. لكن تصلب العمل يجلب أيضًا صعوبات في المعالجة الإضافية للأجزاء المعدنية. على سبيل المثال، الأسلاك الفولاذية المسحوبة على البارد تستهلك الكثير من الطاقة لمزيد من السحب بسبب تصلب العمل، وقد تتعرض للكسر. لذلك، يجب أن يتم تلدينه للتخلص من تصلب العمل قبل الرسم. مثال آخر هو أنه من أجل جعل سطح قطعة العمل هشًا وصلبًا أثناء القطع، يتم زيادة قوة القطع أثناء إعادة القطع، ويتم تسريع تآكل الأداة.

تقوية الحبوب الدقيقة

1. التعريف

تسمى طريقة تحسين الخواص الميكانيكية للمواد المعدنية عن طريق تكرير حبيبات الكريستال تقوية تكرير البلورات. وفي الصناعة، يتم تحسين قوة المادة عن طريق تكرير حبيبات الكريستال.

2. المبدأ

عادة ما تكون المعادن عبارة عن بلورات متعددة تتكون من العديد من الحبيبات البلورية. يمكن التعبير عن حجم الحبيبات البلورية بعدد الحبيبات البلورية لكل وحدة حجم. كلما زاد العدد، كلما كانت حبيبات الكريستال أدق. تظهر التجارب أن المعادن ذات الحبيبات الدقيقة في درجة حرارة الغرفة تتمتع بقوة وصلابة ومرونة وصلابة أعلى من المعادن ذات الحبيبات الخشنة. وذلك لأن الحبوب الدقيقة تخضع لتشوه بلاستيكي تحت قوة خارجية ويمكن تشتيتها في المزيد من الحبوب، ويكون التشوه البلاستيكي أكثر تجانسًا، ويكون تركيز الضغط أقل؛ بالإضافة إلى ذلك، كلما كانت الحبوب أدق، زادت مساحة حدود الحبوب وكانت حدود الحبوب أكثر تعرجًا. وأكثر غير مواتية انتشار الشقوق. ولذلك، فإن طريقة تحسين قوة المادة عن طريق تكرير الحبوب البلورية تسمى تقوية صقل الحبوب في الصناعة.

3. التأثير

كلما كان حجم الحبوب أصغر، قل عدد حالات الخلع (n) في مجموعة الخلع. وفقًا لـ τ=nτ0، كلما كان تركيز الإجهاد أصغر، زادت قوة المادة؛

قانون تقوية الحبوب الدقيقة هو أنه كلما زادت حدود الحبوب، كلما كانت الحبوب أدق. وفقًا لعلاقة Hall-Peiqi، كلما قل متوسط ​​القيمة (d) للحبيبات، زادت قوة خضوع المادة.

4. طريقة صقل الحبوب

زيادة درجة التبريد الفرعي.

علاج التدهور

الاهتزاز والتحريك.

بالنسبة للمعادن المشوهة على البارد، يمكن تكرير الحبوب البلورية عن طريق التحكم في درجة التشوه ودرجة حرارة التلدين.

تعزيز المرحلة الثانية

1. التعريف

بالمقارنة مع السبائك أحادية الطور، فإن السبائك متعددة الطور لها مرحلة ثانية بالإضافة إلى مرحلة المصفوفة. عندما يتم توزيع المرحلة الثانية بشكل موحد في مرحلة المصفوفة مع جزيئات دقيقة مشتتة، سيكون لها تأثير تقوية كبير. يسمى تأثير التعزيز هذا بمرحلة التعزيز الثانية.

2. التصنيف

بالنسبة لحركة الخلوع فإن المرحلة الثانية التي تحتويها السبيكة لها الحالتين التاليتين:

(1) تقوية الجزيئات غير القابلة للتشوه (آلية الالتفافية).

(2) تعزيز الجزيئات المشوهة (آلية القطع).

يعد كل من تقوية التشتت وتعزيز الهطول حالتين خاصتين لتعزيز المرحلة الثانية.

3. التأثير

السبب الرئيسي لتقوية الطور الثاني هو التفاعل بينها وبين الخلع مما يعيق حركة الخلع ويحسن مقاومة التشوه للسبيكة.

لتلخيص

أهم العوامل التي تؤثر على القوة هي تكوين المادة نفسها وبنيتها وحالتها السطحية؛ والثاني هو حالة القوة، مثل سرعة القوة، وطريقة التحميل، والتمدد البسيط أو القوة المتكررة، ستظهر نقاط قوة مختلفة؛ بالإضافة إلى ذلك، فإن الشكل الهندسي وحجم العينة ووسط الاختبار لهما أيضًا تأثير كبير، وأحيانًا يكون حاسمًا. على سبيل المثال، قد تنخفض قوة الشد للفولاذ فائق القوة في جو هيدروجيني بشكل كبير.

هناك طريقتان فقط لتقوية المواد المعدنية. أحدهما هو زيادة قوة الترابط بين الذرات للسبيكة، وزيادة قوتها النظرية، وإعداد بلورة كاملة خالية من العيوب، مثل الشعيرات. ومن المعروف أن قوة شعيرات الحديد تقترب من القيمة النظرية. ويمكن اعتبار أن هذا يرجع إلى عدم وجود خلع في الشوارب، أو وجود كمية صغيرة فقط من الخلع التي لا يمكن أن تتكاثر أثناء عملية التشوه. لسوء الحظ، عندما يكون قطر الشعيرات أكبر، تنخفض القوة بشكل حاد. أسلوب تقوية آخر هو إدخال عدد كبير من العيوب البلورية في البلورة، مثل الاضطرابات، والعيوب النقطية، والذرات غير المتجانسة، وحدود الحبوب، والجسيمات شديدة التشتت أو عدم التجانس (مثل الفصل)، وما إلى ذلك. هذه العيوب تعيق حركة الاضطرابات و كما تحسن بشكل كبير قوة المعدن. لقد أثبتت الحقائق أن هذه هي الطريقة الأكثر فعالية لزيادة قوة المعادن. بالنسبة للمواد الهندسية، يتم ذلك بشكل عام من خلال تأثيرات التقوية الشاملة لتحقيق أداء شامل أفضل.