تعزيز الحل الصلب

1. التعريف

ظاهرة يتم فيها إذابة عناصر صناعة السبائك في المعدن الأساسي لإحداث درجة معينة من التشوه الشبكي وبالتالي زيادة قوة السبيكة.

2. المبدأ

تتسبب الذرات الذائبة في المحلول الصلب في حدوث تشوه شبكي ، مما يزيد من مقاومة حركة الخلع ، ويجعل الانزلاق صعبًا ، ويزيد من قوة وصلابة محلول السبيكة الصلب.هذه الظاهرة المتمثلة في تقوية المعدن عن طريق إذابة عنصر مذاب معين لتشكيل محلول صلب تسمى تقوية المحلول الصلب.عندما يكون تركيز الذرات الذائبة مناسبًا ، يمكن زيادة قوة المادة وصلابتها ، لكن قوتها وليونتها تقل.

3. العوامل المؤثرة

كلما زاد الجزء الذري للذرات المذابة ، زاد تأثير التعزيز ، خاصة عندما يكون الجزء الذري منخفضًا جدًا ، يكون تأثير التعزيز أكثر أهمية.

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

الذرات المذابة الخلالية لها تأثير تقوي للمحلول الصلب أكبر من الذرات البديلة ، ولأن التشوه الشبكي للذرات الخلالية في البلورات المكعبة المتمركزة في الجسم غير متماثل ، فإن تأثير تقويتها أكبر من تأثير البلورات المكعبة المتمركزة على الوجه ؛لكن الذرات الخلالية. الذوبان الصلب محدود للغاية ، وبالتالي فإن تأثير التعزيز الفعلي محدود أيضًا.

كلما زاد الاختلاف في عدد إلكترونات التكافؤ بين الذرات المذابة والمعدن الأساسي ، زاد وضوح تأثير تقوية المحلول الصلب ، أي زيادة قوة الخضوع للمحلول الصلب مع زيادة تركيز إلكترون التكافؤ.

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

الفرق في الحجم بين ذرات المصفوفة والذرات المذابة.كلما زاد اختلاف الحجم ، زاد التداخل في التركيب البلوري الأصلي ، وزادت صعوبة انزلاق الخلع.

كمية عناصر صناعة السبائك.كلما تمت إضافة المزيد من عناصر السبائك ، زاد تأثير التعزيز.إذا كان عدد كبير جدًا من الذرات كبيرًا جدًا أو صغيرًا جدًا ، فسيتم تجاوز قابلية الذوبان.هذا ينطوي على آلية تقوية أخرى ، تقوية المرحلة المشتتة.

الذرات المذابة الخلالية لها تأثير تقوية للمحلول الصلب أكبر من الذرات البديلة.

كلما زاد الاختلاف في عدد إلكترونات التكافؤ بين الذرات المذابة والمعدن الأساسي ، زادت أهمية تأثير تقوية المحلول الصلب.

5. تأثير

قوة الخضوع وقوة الشد والصلابة أقوى من المعادن النقية ؛

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

الموصلية أقل بكثير من المعدن النقي ؛

يمكن تحسين مقاومة الزحف ، أو فقدان القوة في درجات الحرارة العالية ، عن طريق تقوية المحلول الصلب.

تصلب العمل

1. التعريف

مع زيادة درجة التشوه البارد ، تزداد قوة وصلابة المواد المعدنية ، لكن اللدونة والمتانة تقلان.

2. مقدمة

ظاهرة تزداد فيها قوة وصلابة المواد المعدنية عندما يتم تشوهها بالبلاستيك تحت درجة حرارة إعادة التبلور ، بينما تنخفض اللدونة والصلابة.يُعرف أيضًا باسم تصلب العمل على البارد.والسبب هو أنه عندما يتشوه المعدن بالبلاستيك ، تنزلق الحبيبات البلورية وتتشابك الخلع ، مما يتسبب في استطالة الحبيبات البلورية ، وكسرها ، وتلييفها ، وتتولد ضغوط متبقية في المعدن.عادة ما يتم التعبير عن درجة تصلب العمل بنسبة الصلادة الدقيقة للطبقة السطحية بعد المعالجة إلى تلك قبل المعالجة وعمق الطبقة المتصلدة.

3. التفسير من منظور نظرية الخلع

(1) يحدث التقاطع بين الاضطرابات ، وتؤدي القطع الناتجة إلى إعاقة حركة الاضطرابات ؛

(2) يحدث رد فعل بين الاضطرابات ، والخلع الثابت المتشكل يعيق حركة الخلع ؛

(3) يحدث انتشار الاضطرابات ، وتزيد زيادة كثافة الخلع من مقاومة حركة الخلع.

4. ضرر

يؤدي تصلب العمل إلى صعوبات في المعالجة الإضافية للأجزاء المعدنية.على سبيل المثال ، في عملية درفلة الصفيحة الفولاذية على البارد ، سيصبح لفها أصعب وأصعب ، لذلك من الضروري ترتيب التلدين الوسيط أثناء عملية المعالجة للتخلص من تصلب عملها بالتسخين.مثال آخر هو جعل سطح قطعة العمل هشًا وصعبًا في عملية القطع ، وبالتالي تسريع تآكل الأداة وزيادة قوة القطع.

5. الفوائد

يمكن أن يحسن قوة وصلابة ومقاومة التآكل للمعادن ، خاصة بالنسبة للمعادن النقية وسبائك معينة لا يمكن تحسينها عن طريق المعالجة الحرارية.على سبيل المثال ، الأسلاك الفولاذية عالية القوة المسحوبة على البارد والزنبرك الملفوف على البارد ، إلخ ، تستخدم تشوه العمل على البارد لتحسين قوتها والحد من المرونة.مثال آخر هو استخدام تصلب العمل لتحسين صلابة ومقاومة التآكل للخزانات ومسارات الجرارات وفكوك الكسارة وحركة السكك الحديدية.

6. دور في الهندسة الميكانيكية

بعد السحب على البارد واللف والتقطيع (انظر تقوية السطح) وغيرها من العمليات ، يمكن تحسين قوة السطح للمواد المعدنية والأجزاء والمكونات بشكل كبير ؛

بعد الضغط على الأجزاء ، غالبًا ما يتجاوز الضغط المحلي لأجزاء معينة حد العائد للمادة ، مما يتسبب في تشوه البلاستيك.بسبب تصلب العمل ، فإن التطوير المستمر لتشوه البلاستيك مقيد ، مما يمكن أن يحسن من سلامة الأجزاء والمكونات ؛

عندما يتم ختم جزء أو مكون معدني ، فإن تشوهه البلاستيكي يكون مصحوبًا بالتقوية ، بحيث ينتقل التشوه إلى الجزء المقوى غير المشغل من حوله.بعد هذه الإجراءات المتناوبة المتكررة ، يمكن الحصول على أجزاء الختم على البارد مع تشوه مقطعي موحد ؛

يمكنها تحسين أداء القطع للفولاذ منخفض الكربون وتسهيل فصل الرقائق.لكن تصلب العمل يجلب أيضًا صعوبات للمعالجة الإضافية للأجزاء المعدنية.على سبيل المثال ، يستهلك السلك الفولاذي المسحوب على البارد الكثير من الطاقة لسحب إضافي بسبب تصلب العمل ، وقد ينكسر.لذلك ، يجب أن يتم تلدينها للتخلص من تصلب العمل قبل الرسم.مثال آخر هو أنه من أجل جعل سطح قطعة العمل هشًا وقاسًا أثناء القطع ، تزداد قوة القطع أثناء إعادة القطع ، ويتم تسريع تآكل الأداة.

تقوية الحبوب الدقيقة

1. التعريف

تسمى طريقة تحسين الخواص الميكانيكية للمواد المعدنية عن طريق تنقية الحبيبات البلورية بتقوية التكرير البلوري.في 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 ، زادت دقة الحبيبات البلورية.تظهر التجارب أن المعادن الدقيقة الحبيبات في درجة حرارة الغرفة لها قوة وصلابة وليونة وصلابة أعلى من المعادن الحبيبية الخشنة.هذا لأن الحبيبات الدقيقة تخضع لتشوه البلاستيك تحت قوة خارجية ويمكن تشتيتها في المزيد من الحبوب ، والتشوه البلاستيكي أكثر اتساقًا ، وتركيز الإجهاد أقل ؛بالإضافة إلى ذلك ، كلما كانت الحبوب أدق ، كانت مساحة حدود الحبوب أكبر وحدود الحبوب المتعرجة.كلما زاد انتشار الشقوق غير المواتية.لذلك ، فإن طريقة تحسين قوة المادة عن طريق تنقية الحبيبات البلورية تسمى تقوية صقل الحبوب في الصناعة.

3. التأثير

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

إن قانون تقوية الحبوب الدقيقة هو أنه كلما زادت حدود الحبوب ، كانت الحبوب أدق.وفقًا لعلاقة Hall-Peiqi ، كلما قل متوسط ​​القيمة (d) للحبوب ، زادت قوة الخضوع للمادة.

4. طريقة صقل الحبوب

زيادة درجة التبريد الفرعي ؛

علاج التدهور

الاهتزاز والتحريك.

بالنسبة للمعادن المشوهة على البارد ، يمكن تنقية حبيبات الكريستال 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 مشتتة دقيقة ، سيكون لها تأثير تقوية كبير.هذا التأثير المعزز يسمى تقوية المرحلة الثانية.

2. التصنيف

بالنسبة لحركة الاضطرابات ، تحتوي المرحلة الثانية الموجودة في السبيكة على الحالتين التاليتين:

(1) تعزيز الجسيمات غير القابلة للتشوه (آلية الالتفافية).

(2) تقوية الجسيمات المشوهة (آلية القطع).

كل من تقوية التشتت وتقوية الترسيب هي حالات خاصة لتقوية المرحلة الثانية.

3. التأثير

السبب الرئيسي لتقوية المرحلة الثانية هو التفاعل بينها وبين الخلع ، مما يعيق حركة الخلع ويحسن مقاومة تشوه السبيكة.

لنلخص

أهم العوامل التي تؤثر على القوة هي التركيب والهيكل والحالة السطحية للمادة نفسها ؛والثاني هو حالة القوة ، مثل سرعة القوة أو طريقة التحميل أو التمدد البسيط أو القوة المتكررة ، ستظهر نقاط قوة مختلفة ؛بالإضافة إلى ذلك ، فإن هندسة وحجم العينة ووسط الاختبار لهما أيضًا تأثير كبير ، وأحيانًا يكون حاسمًا.على سبيل المثال ، قد تنخفض قوة الشد للفولاذ فائق القوة في جو من الهيدروجين بشكل كبير.

هناك طريقتان فقط لتقوية المواد المعدنية.الأول هو زيادة قوة الترابط بين الذرات للسبيكة ، وزيادة قوتها النظرية ، وإعداد بلورة كاملة خالية من العيوب ، مثل الشعيرات.من المعروف أن قوة شعيرات الحديد قريبة من القيمة النظرية.يمكن اعتبار أن هذا بسبب عدم وجود خلع في الشعيرات ، أو بسبب كمية صغيرة فقط من الاضطرابات التي لا يمكن أن تتكاثر أثناء عملية التشوه.لسوء الحظ ، عندما يكون قطر الطولي أكبر ، تنخفض القوة بشكل حاد.نهج تقوية آخر هو إدخال عدد كبير من العيوب البلورية في البلورة ، مثل الخلع ، وعيوب النقاط ، 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 من قوة المعدن.لقد أثبتت الحقائق أن هذه هي الطريقة الأكثر فعالية لزيادة قوة المعادن.بالنسبة للمواد الهندسية ، يتم بشكل عام من خلال تأثيرات التعزيز الشاملة تحقيق أداء شامل أفضل.