1. Rafforzamento della deformazione (o rafforzamento della deformazione, incrudimento)
Definizione
Dopo che il materiale ha ceduto, all'aumentare del grado di deformazione, la resistenza e la durezza del materiale aumentano e il fenomeno che diminuisce la plasticità e la tenacità è chiamato rafforzamento della deformazione o incrudimento.
Meccanismo
Man mano che la deformazione plastica procede, la densità di dislocazione aumenta continuamente, quindi la consegna reciproca delle dislocazioni si intensifica durante il movimento, causando ostacoli come gradini fissi e grovigli di dislocazione, che aumentano la resistenza del movimento di dislocazione e causano la deformazione. L'aumento della resistenza renderà difficile continuare la deformazione plastica, migliorando così la resistenza del metallo: il grado di deformazione aumenta, la resistenza e la durezza del materiale aumentano, la plasticità e la tenacità diminuiscono e la densità di dislocazione continua ad aumentare. Secondo l'immagine della formula, la forza e la densità di dislocazione possono essere note ρ è proporzionale alla metà della potenza, maggiore è il vettore di Burgers b della dislocazione, più significativo è l'effetto di rafforzamento.
Metodo
Deformazione a freddo, come pressatura a freddo, laminazione, pallinatura, ecc.
Esempio
Il filo di acciaio trafilato a freddo può raddoppiare la sua forza.
Il significato pratico del rinforzo per deformazione (vantaggi e svantaggi)
(1) Vantaggi:
①Il rafforzamento della deformazione è un metodo efficace per rafforzare i metalli. Per alcuni materiali che non possono essere rinforzati mediante trattamento termico, è possibile utilizzare il rinforzo per deformazione per aumentare la resistenza del materiale, che può raddoppiare la resistenza.
②È un fattore importante nella lavorazione e nella formatura di alcuni pezzi o semilavorati, che fa deformare uniformemente il metallo e rende possibile la formatura di pezzi o semilavorati, come filo di acciaio trafilato a freddo e stampaggio di parti.
③Il rafforzamento della deformazione può anche migliorare la sicurezza di parti o componenti durante l'uso. Quando si verifica la concentrazione dello stress o il sovraccarico in alcune parti della parte, in quel punto si verificherà una deformazione plastica e la deformazione della parte sovraccaricata si interromperà a causa dell'incrudimento, migliorando così la sicurezza. sesso.
(2) Svantaggi:
①Il rafforzamento della deformazione porta anche problemi alla produzione e all'uso dei materiali. La deformazione aumenta la resistenza e riduce la plasticità, rendendo difficile continuare la deformazione e richiedendo un maggiore consumo energetico.
②Per consentire al materiale di continuare a deformarsi, è necessaria la ricottura di ricristallizzazione nel mezzo, in modo che il materiale possa continuare a deformarsi senza incrinarsi, il che aumenta il costo di produzione.
2. Rafforzamento della soluzione solida
Definizione
Con l'aumento del contenuto di atomi di soluto, la forza e la durezza della soluzione solida aumentano e il fenomeno che la plasticità e la tenacità diminuiscono è chiamato rafforzamento della soluzione solida.
Meccanismo
(1) La dissoluzione degli atomi di soluto distorce il reticolo della soluzione solida e ostacola il movimento delle dislocazioni sul piano di scorrimento.
(2) La massa d'aria di Coriolis formata dagli atomi di soluto segregati sulla linea di dislocazione può bloccare la dislocazione e aumentare la resistenza del movimento di dislocazione.
(3) La segregazione degli atomi di soluto nella regione di stacking fault ostacola il movimento delle dislocazioni estese. Tutti i fattori che ostacolano il movimento delle lussazioni e aumentano la resistenza del movimento delle lussazioni possono aumentare la forza.
legge
①Nell'intervallo di solubilità in soluzione solida, maggiore è la frazione di massa degli elementi di lega, maggiore è l'effetto di rinforzo
② Maggiore è la differenza dimensionale tra gli atomi di soluto e gli atomi di solvente, più significativo sarà l'effetto di rafforzamento.
③L'effetto di rinforzo degli elementi soluti che formano soluzioni solide interstiziali è maggiore di quello degli elementi che formano soluzioni solide sostitutive
④ Maggiore è la differenza nel numero di elettroni di valenza tra atomi di soluto e atomi di solvente, maggiore è l'effetto di rafforzamento.
Metodo
Legare, cioè aggiungere elementi leganti.
Esempio
La forza delle leghe rame-nichel è maggiore di quella dei metalli puri di rame e nichel.
3. Rinforzo a grana fine
Definizione
Con la diminuzione della dimensione del grano, la resistenza e la durezza del materiale aumentano, e il fenomeno che anche la plasticità e la tenacità sono migliorate è chiamato rafforzamento del grano fine.
Meccanismo
Il principio risiede nell'effetto bloccante dei bordi di grano sullo scorrimento delle dislocazioni. Per i policristalli, il movimento delle dislocazioni deve superare la resistenza dei bordi di grano. Questo perché gli orientamenti di dislocazione su entrambi i lati dei bordi di grano sono diversi, quindi in un certo grano, le dislocazioni scivolate non possono attraversare direttamente il bordo di grano ed entrare nel bordo di grano adiacente. Solo quando un gran numero di dislocazioni è impacchettato al bordo del grano e causa la concentrazione dello stress, il movimento delle dislocazioni esistenti nei grani adiacenti può essere stimolato per generare lo scorrimento. Quindi più fini sono i grani, maggiore è la resistenza del materiale.
legge
Più fine è la grana, maggiore è l'area del bordo grano. Secondo l'immagine della formula di Hall-Page, minore è il diametro medio d del grano, maggiore è la resistenza allo snervamento σs del materiale.
Il metodo di raffinamento del grano
① Durante il processo di cristallizzazione, i grani di cristallo possono essere raffinati aumentando il grado di sottoraffreddamento, trattamento di modifica, vibrazione e agitazione per aumentare la velocità di nucleazione;
② Per i metalli deformati a freddo, i grani possono essere raffinati controllando il grado di deformazione e la temperatura di ricottura;
③I grani possono essere raffinati mediante metodi di trattamento termico di normalizzazione e ricottura;
④ Gli elementi di lega possono essere aggiunti all'acciaio per formare una nuova fase per inibire la crescita del grano.
4. La seconda fase di rafforzamento
Definizione
Ci sono una o più altre fasi nella matrice metallica e la presenza di queste fasi aumenta la resistenza del metallo. A causa dei diversi processi per ottenere la seconda fase, il rafforzamento della seconda fase è suddiviso in ①rafforzamento per precipitazione: la seconda fase è ottenuta mediante trattamento termico a cambio di fase ②rafforzamento per dispersione: la seconda fase è ottenuta mediante sinterizzazione di polveri o ossidazione interna.
Meccanismo
Quando la lussazione incontra la seconda fase durante il movimento, deve bypassare o tagliare la seconda fase, in modo che la seconda fase ostacoli il movimento della lussazione e migliori la resistenza del materiale.
Esempio
La presenza di cementite nell'acciaio ne aumenta la resistenza dell'acciaio.
