Qatı məhlulun gücləndirilməsi

1. Tərif

Müəyyən dərəcədə qəfəsin təhrifinə səbəb olmaq üçün ərinti elementlərinin əsas metalda həll edildiyi və bununla da ərintilərin gücünü artırdığı bir hadisə.

2. Prinsip

Bərk məhlulda həll olunan məhlul atomları qəfəsin təhrifinə səbəb olur ki, bu da dislokasiya hərəkətinin müqavimətini artırır, sürüşməyi çətinləşdirir və ərinti bərk məhlulunun möhkəmliyini və sərtliyini artırır. Bərk məhlul əmələ gətirmək üçün müəyyən həll olunan elementi həll etməklə metalın möhkəmlənməsi hadisəsinə bərk məhlulun möhkəmlənməsi deyilir. Məhlulun atomlarının konsentrasiyası uyğun olduqda, materialın möhkəmliyi və sərtliyi artırıla bilər, lakin onun möhkəmliyi və plastikliyi azalmışdır.

3. Təsir edən amillər

Məhlul atomlarının atom fraksiyaları nə qədər yüksək olarsa, gücləndirici təsir bir o qədər çox olar, xüsusən də atom fraksiyasının çox aşağı olduğu hallarda gücləndirici təsir daha əhəmiyyətlidir.

Məhlulun atomları ilə əsas metalın atom ölçüsü arasındakı fərq nə qədər çox olarsa, gücləndirici təsir də bir o qədər çox olar.

İnterstisial məhlul atomları əvəzedici atomlara nisbətən daha böyük bərk məhlul gücləndirici təsirə malikdir və bədən mərkəzli kub kristallarda interstisial atomların qəfəs təhrifi asimmetrik olduğundan, onların gücləndirici təsiri üz mərkəzli kub kristallarından daha böyükdür; lakin interstisial atomlar Bərk həllolma çox məhduddur, ona görə də faktiki gücləndirici təsir də məhduddur.

Məhlulun atomları ilə əsas metal arasında valent elektronların sayındakı fərq nə qədər çox olarsa, bərk məhlulun gücləndirici təsiri bir o qədər aydın görünür, yəni valent elektron konsentrasiyasının artması ilə bərk məhlulun məhsuldarlığı artır.

4. Bərk məhlulun möhkəmlənmə dərəcəsi əsasən aşağıdakı amillərdən asılıdır

Matris atomları və həll olunan atomlar arasındakı ölçü fərqi. Ölçü fərqi nə qədər böyükdürsə, ilkin kristal quruluşa bir o qədər müdaxilə olur və dislokasiya sürüşməsi bir o qədər çətinləşir.

Alaşımlı elementlərin miqdarı. Nə qədər çox ərinti elementləri əlavə edilsə, gücləndirici təsir bir o qədər çox olar. Həddindən artıq çox atom çox böyük və ya çox kiçik olarsa, həll olma qabiliyyəti aşılacaqdır. Bu, başqa bir gücləndirmə mexanizmini, dispers fazanın gücləndirilməsini əhatə edir.

İnterstisial məhlul atomları əvəzedici atomlardan daha çox bərk məhlul gücləndirici təsirə malikdir.

Məhlulun atomları ilə əsas metal arasında valent elektronların sayındakı fərq nə qədər çox olarsa, bərk məhlulun gücləndirici təsiri bir o qədər əhəmiyyətlidir.

5. Effekt

Məhsuldarlıq, dartma gücü və sərtlik təmiz metallardan daha güclüdür;

Əksər hallarda çeviklik təmiz metaldan daha aşağıdır;

Keçiricilik təmiz metaldan xeyli aşağıdır;

Sürünmə müqaviməti və ya yüksək temperaturda güc itkisi bərk məhlulun gücləndirilməsi ilə yaxşılaşdırıla bilər.

İşin bərkidilməsi

1. Tərif

Soyuq deformasiyanın dərəcəsi artdıqca metal materialların möhkəmliyi və sərtliyi artır, lakin plastiklik və möhkəmlik azalır.

2. Giriş

Yenidən kristallaşma temperaturundan aşağı plastik deformasiyaya uğrayan metal materialların möhkəmliyi və sərtliyinin artması, plastiklik və möhkəmliyin isə azalması hadisəsi. Soyuq işdə sərtləşmə kimi də tanınır. Səbəb odur ki, metal plastik deformasiyaya uğradıqda kristal dənəcikləri sürüşür və dislokasiyalar dolaşır ki, bu da kristal dənələrinin uzanmasına, qırılmasına və lifləşməsinə səbəb olur və metalda qalıq gərginliklər yaranır. İşin sərtləşməsi dərəcəsi adətən emaldan sonra səth qatının mikrosərtliyinin emaldan əvvəlki vəziyyətə nisbəti və bərkimiş təbəqənin dərinliyi ilə ifadə edilir.

3. Dislokasiya nəzəriyyəsi baxımından şərh

(1) Dislokasiyalar arasında kəsişmə baş verir və nəticədə kəsiklər dislokasiyaların hərəkətinə mane olur;

(2) Dislokasiyalar arasında reaksiya baş verir və formalaşmış sabit dislokasiya dislokasiyanın hərəkətinə mane olur;

(3) Dislokasiyaların yayılması baş verir və dislokasiya sıxlığının artması dislokasiya hərəkətinə qarşı müqaviməti daha da artırır.

4. Zərər

İşin sərtləşməsi metal hissələrin sonrakı emalında çətinliklər yaradır. Məsələn, polad plitənin soyuq yayma prosesində yuvarlanması getdikcə çətinləşəcək, ona görə də emal zamanı onun işinin sərtləşməsini qızdırmaqla aradan qaldırmaq üçün aralıq yumşalma təşkil etmək lazımdır. Başqa bir misal, kəsmə prosesində iş parçasının səthini kövrək və sərt etmək, bununla da alətin aşınmasını sürətləndirmək və kəsici qüvvəni artırmaqdır.

5. Üstünlüklər

Xüsusilə təmiz metallar və istilik müalicəsi ilə yaxşılaşdırıla bilməyən bəzi ərintilər üçün metalların gücünü, sərtliyini və aşınma müqavimətini yaxşılaşdıra bilər. Məsələn, soyuq çəkilmiş yüksək möhkəmlikli polad məftil və soyuq qıvrılmış yay və s., onun möhkəmliyini və elastiklik həddini yaxşılaşdırmaq üçün soyuq işləmə deformasiyasından istifadə edin. Başqa bir misal, çənlərin, traktor relslərinin, qırıcı çənələrin və dəmir yolu döngələrinin sərtliyini və aşınmaya davamlılığını yaxşılaşdırmaq üçün sərtləşdirmənin istifadəsidir.

6. Maşınqayırmada rolu

Soyuq çəkmə, yuvarlama və vurma (səthin möhkəmləndirilməsinə baxın) və digər proseslərdən sonra metal materialların, hissələrin və komponentlərin səthinin möhkəmliyi əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırıla bilər;

Hissələr gərginləşdirildikdən sonra müəyyən hissələrin yerli gərginliyi çox vaxt materialın məhsuldarlıq həddini aşaraq plastik deformasiyaya səbəb olur. İşin sərtləşməsi səbəbindən plastik deformasiyanın davamlı inkişafı məhdudlaşdırılır, bu da hissələrin və komponentlərin təhlükəsizliyini artıra bilər;

Metal hissə və ya komponent möhürləndikdə, onun plastik deformasiyası möhkəmlənmə ilə müşayiət olunur ki, deformasiya onun ətrafındakı işlənməmiş bərkimiş hissəyə keçir. Belə təkrarlanan alternativ hərəkətlərdən sonra vahid kəsikli deformasiyaya malik soyuq ştamplama hissələri əldə edilə bilər;

Aşağı karbonlu poladın kəsmə performansını yaxşılaşdıra və çipləri asanlıqla ayıra bilər. Lakin işin sərtləşdirilməsi metal hissələrin sonrakı emalında da çətinliklər yaradır. Məsələn, soyuq çəkilmiş polad məftil işin sərtləşməsi səbəbindən daha çox çəkmə üçün çox enerji sərf edir və hətta qırıla bilər. Buna görə, çəkmədən əvvəl işin sərtləşməsini aradan qaldırmaq üçün tavlanmalıdır. Başqa bir misal, kəsmə zamanı iş parçasının səthinin kövrək və sərt olması üçün təkrar kəsmə zamanı kəsici qüvvə artırılır, alətin aşınması sürətləndirilir.

İncə taxılların möhkəmləndirilməsi

1. Tərif

Kristal dənəciklərinin təmizlənməsi yolu ilə metal materialların mexaniki xassələrinin yaxşılaşdırılması üsulu kristal təmizləyici gücləndirmə adlanır. Sənayedə materialın möhkəmliyi kristal taxılların təmizlənməsi ilə yaxşılaşdırılır.

2. Prinsip

Metallar adətən bir çox kristal dənələrindən ibarət polikristallardır. Kristal taxıllarının ölçüsü vahid həcmə düşən kristal dənələrinin sayı ilə ifadə edilə bilər. Sayı nə qədər çox olarsa, kristal dənələri bir o qədər incə olur. Təcrübələr göstərir ki, otaq temperaturunda incə dənəli metallar qaba dənəli metallardan daha yüksək möhkəmliyə, sərtliyə, plastikliyə və möhkəmliyə malikdir. Bunun səbəbi ondan ibarətdir ki, xırda dənələr xarici qüvvənin təsiri altında plastik deformasiyaya məruz qalır və daha çox dənələrə səpələnə bilir, plastik deformasiya daha vahid olur və gərginliyin konsentrasiyası azdır; bundan əlavə, taxıllar nə qədər incə olarsa, taxıl sərhədi sahəsi bir o qədər böyükdür və taxıl sərhədləri bir o qədər əyri olur. Çatların yayılması daha əlverişsizdir. Buna görə də, kristal taxılların təmizlənməsi ilə materialın möhkəmliyini artırmaq üsulu sənayedə taxıl zərifliyinin gücləndirilməsi adlanır.

3. Effekt

Taxıl ölçüsü nə qədər kiçik olarsa, dislokasiya klasterində dislokasiyaların sayı (n) bir o qədər az olar. τ=nτ0-a görə, gərginlik konsentrasiyası nə qədər kiçik olarsa, materialın möhkəmliyi bir o qədər yüksək olar;

İncə dənəli möhkəmlənmənin gücləndirici qanunu ondan ibarətdir ki, taxıl sərhədləri nə qədər çox olarsa, dənələr bir o qədər incə olur. Hall-Peiqi münasibətinə görə, taxılların orta qiyməti (d) nə qədər kiçik olsa, materialın məhsuldarlığı bir o qədər yüksəkdir.

4. Taxılın saflaşdırılması üsulu

Subcooling dərəcəsini artırın;

Pisləşmə müalicəsi;

Vibrasiya və qarışdırma;

Soyuq deformasiyaya uğramış metallar üçün kristal dənələri deformasiya dərəcəsinə və yumşalma temperaturuna nəzarət etməklə təmizlənə bilər.

İkinci mərhələnin möhkəmləndirilməsi

1. Tərif

Bir fazalı ərintilərlə müqayisədə, çox fazalı ərintilər matris fazasına əlavə olaraq ikinci fazaya malikdir. İkinci faza incə dispers hissəciklərlə matris fazasında bərabər paylandıqda, əhəmiyyətli gücləndirici təsir göstərəcəkdir. Bu gücləndirici təsir ikinci mərhələ gücləndirmə adlanır.

2. Təsnifat

Dislokasiyaların hərəkəti üçün ərintidə olan ikinci faza aşağıdakı iki vəziyyətə malikdir:

(1) Deformasiya olunmayan hissəciklərin möhkəmləndirilməsi (bypass mexanizmi).

(2) Deformasiyaya uğrayan hissəciklərin möhkəmləndirilməsi (kəsmə mexanizmi).

Həm dispersiyanın gücləndirilməsi, həm də yağışın gücləndirilməsi ikinci faza gücləndirilməsinin xüsusi hallarıdır.

3. Effekt

İkinci fazanın güclənməsinin əsas səbəbi, dislokasiyanın hərəkətinə mane olan və ərintilərin deformasiyaya davamlılığını yaxşılaşdıran dislokasiya ilə onların qarşılıqlı təsiridir.

yekunlaşdırmaq

Gücü təsir edən ən mühüm amillər materialın özünün tərkibi, quruluşu və səth vəziyyətidir; ikincisi, gücün sürəti, yükləmə üsulu, sadə uzanma və ya təkrarlanan qüvvə kimi qüvvənin vəziyyətidir, fərqli güclər göstərəcək; Bundan əlavə, nümunənin və sınaq mühitinin həndəsəsi və ölçüsü də böyük təsir göstərir, bəzən hətta həlledicidir. Məsələn, hidrogen atmosferində ultra yüksək möhkəmlikli poladın dartılma gücü eksponent olaraq azala bilər.

Metal materialları gücləndirmək üçün yalnız iki yol var. Bunlardan biri, ərintinin atomlararası bağlanma gücünü artırmaq, nəzəri gücünü artırmaq və bığ kimi qüsursuz tam kristal hazırlamaqdır. Məlumdur ki, dəmir bığların gücü nəzəri dəyərə yaxındır. Hesab etmək olar ki, bu, bığlarda dislokasiyaların olmaması və ya deformasiya prosesi zamanı çoxalmayan kiçik dislokasiyaların olmasıdır. Təəssüf ki, bığın diametri daha böyük olduqda, gücü kəskin şəkildə azalır. Digər gücləndirici yanaşma kristala dislokasiyalar, nöqtə qüsurları, heterojen atomlar, taxıl sərhədləri, yüksək dispers hissəciklər və ya qeyri-homogenliklər (məsələn, seqreqasiya) və s. kimi çoxlu sayda kristal qüsurlarının daxil edilməsidir. Bu qüsurlar dislokasiyaların hərəkətinə və həmçinin metalın gücünü əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırır. Faktlar sübut etdi ki, bu, metalların möhkəmliyini artırmaq üçün ən təsirli üsuldur. Mühəndislik materialları üçün, daha yaxşı hərtərəfli performansa nail olmaq üçün ümumiyyətlə hərtərəfli gücləndirici təsirlərdən keçir.