Penguatan larutan padat

1. Definisi

Fenomena ing ngendi unsur paduan dilarutake ing logam dasar kanggo nyebabake distorsi kisi tartamtu lan kanthi mangkono nambah kekuatan paduan kasebut.

2. Prinsip

Atom-atom zat terlarut sing larut ing larutan padat nyebabake distorsi kisi, sing nambah resistensi gerakan dislokasi, nggawe slip angel, lan nambah kekuatan lan kekerasan larutan padat paduan. Fenomena nguatake logam kanthi nglarutake unsur zat terlarut tartamtu kanggo mbentuk larutan padat iki diarani penguatan larutan padat. Nalika konsentrasi atom zat terlarut cocog, kekuatan lan kekerasan materi bisa ditambah, nanging ketangguhan lan plastisitas wis mudhun.

3. Faktor-faktor sing mengaruhi

Saya dhuwur fraksi atom atom terlarut, saya gedhe efek penguatan, utamane nalika fraksi atom sithik banget, efek penguatan luwih signifikan.

Saya gedhe bedane antarane atom zat terlarut lan ukuran atom logam dasar, saya gedhe efek penguatan.

Atom zat terlarut interstitial duwé èfèk panguatan larutan padat sing luwih gedhé tinimbang atom panggantos, lan amarga distorsi kisi atom interstitial ing kristal kubik sing berpusat ing awak asimetris, èfèk panguatané luwih gedhé tinimbang kristal kubik sing berpusat ing rai; nanging atom interstitial Kelarutan padat winates banget, mula èfèk panguatan sing nyata uga winates.

Saya gedhe bedane jumlah elektron valensi antarane atom zat terlarut lan logam dasar, saya jelas efek penguatan larutan padat, yaiku, kekuatan luluh larutan padat mundhak kanthi nambah konsentrasi elektron valensi.

4. Tingkat penguatan larutan padat utamane gumantung saka faktor-faktor ing ngisor iki

Bentenane ukuran antarane atom matriks lan atom zat terlarut. Saya gedhe bedane ukuran, saya gedhe gangguan marang struktur kristal asli, lan saya angel kanggo slip dislokasi.

Jumlah unsur paduan. Saya akeh unsur paduan sing ditambahake, saya gedhe efek penguatan. Yen atom sing gedhe banget utawa cilik banget, kelarutan bakal ngluwihi. Iki kalebu mekanisme penguatan liyane, yaiku penguatan fase terdispersi.

Atom zat terlarut interstisial duwé èfèk panguatan larutan padat sing luwih gedhé tinimbang atom pangganti.

Saya gedhe bedane jumlah elektron valensi antarane atom zat terlarut lan logam dasar, saya signifikan efek penguatan larutan padat.

5. Efek

Kekuwatan luluh, kekuatan tarik, lan kekerasan luwih kuwat tinimbang logam murni;

Ing pirang-pirang kasus, daktilitas luwih murah tinimbang logam murni;

Konduktivitasé luwih murah tinimbang logam murni;

Resistensi creep, utawa ilang kekuatan ing suhu dhuwur, bisa ditingkatake kanthi nguatake larutan padat.

Pengerasan kerja

1. Definisi

Nalika tingkat deformasi adhem mundhak, kekuwatan lan kakerasan bahan logam mundhak, nanging plastisitas lan ketangguhan mudhun.

2. Pambuka

Fenomena ing ngendi kekuwatan lan kakerasan bahan logam mundhak nalika dideformasi sacara plastis ing ngisor suhu rekristalisasi, dene plastisitas lan ketangguhan mudhun. Uga dikenal minangka pengerasan kerja adhem. Alesane yaiku nalika logam dideformasi sacara plastis, butiran kristal kepleset lan dislokasi dadi kusut, sing nyebabake butiran kristal dawa, pecah, lan dadi serat, lan tegangan sisa diasilake ing logam. Tingkat pengerasan kerja biasane dituduhake dening rasio mikrokekerasan lapisan permukaan sawise diproses karo sadurunge diproses lan ambane lapisan sing dikeratake.

3. Interpretasi saka perspektif teori dislokasi

(1) Persimpangan kedadeyan antarane dislokasi, lan potongan sing diasilake ngalangi gerakan dislokasi;

(2) Reaksi kedadeyan antarane dislokasi, lan dislokasi tetep sing kawangun ngalangi gerakan dislokasi;

(3) Proliferasi dislokasi kedadeyan, lan paningkatan kapadhetan dislokasi luwih nambah resistensi marang gerakan dislokasi.

4. Cilaka

Pengerasan kerja nggawa kesulitan kanggo pangolahan luwih lanjut saka bagean logam. Contone, ing proses rolling adhem pelat baja, bakal saya angel digulung, mula perlu diatur annealing menengah sajrone proses pangolahan kanggo ngilangi pengerasan kerja kanthi pemanasan. Conto liyane yaiku nggawe permukaan benda kerja rapuh lan atos ing proses pemotongan, saengga nyepetake keausan alat lan nambah gaya pemotongan.

5. Keuntungan

Iki bisa ningkatake kekuwatan, kekerasan, lan ketahanan aus logam, utamane kanggo logam murni lan paduan tartamtu sing ora bisa ditingkatake kanthi perawatan panas. Contone, kawat baja kekuatan dhuwur sing ditarik adhem lan pegas sing digulung adhem, lan liya-liyane, nggunakake deformasi kerja adhem kanggo ningkatake kekuwatan lan wates elastis. Conto liyane yaiku panggunaan pengerasan kerja kanggo ningkatake kekerasan lan ketahanan aus tangki, trek traktor, rahang crusher, lan belokan rel.

6. Perané ing teknik mesin

Sawise nggambar adhem, nggulung lan shot peening (waca penguatan permukaan) lan proses liyane, kekuatan permukaan bahan logam, bagean lan komponen bisa ditingkatake kanthi signifikan;

Sawisé bagean-bagean kasebut ditekan, tekanan lokal bagean-bagean tartamtu asring ngluwihi wates luluh bahan kasebut, nyebabake deformasi plastik. Amarga pengerasan kerja, perkembangan deformasi plastik sing terus-terusan diwatesi, sing bisa ningkatake keamanan bagean lan komponen;

Nalika bagean utawa komponen logam dicap, deformasi plastik kasebut dibarengi karo pengukuhan, saengga deformasi kasebut ditransfer menyang bagean sing durung dikerjakake lan dikuatake ing sakubenge. Sawise tumindak bola-bali kasebut, bagean stamping adhem kanthi deformasi penampang sing seragam bisa dipikolehi;

Iki bisa ningkatake kinerja pemotongan baja karbon rendah lan nggampangake cipratane dipisahake. Nanging pengerasan kerja uga nggawa kesulitan kanggo proses luwih lanjut saka bagean logam. Contone, kawat baja sing ditarik adhem ngonsumsi akeh energi kanggo penarikan luwih lanjut amarga pengerasan kerja, lan malah bisa rusak. Mulane, kudu dipanasake kanggo ngilangi pengerasan kerja sadurunge ditarik. Conto liyane yaiku supaya permukaan benda kerja rapuh lan atos nalika ngethok, gaya pemotongan ditambah nalika ngethok maneh, lan keausan alat saya cepet.

Penguatan butiran halus

1. Definisi

Cara kanggo ningkatake sifat mekanik bahan logam kanthi nyaring butiran kristal diarani penguatan pemurnian kristal. Ing industri, kekuwatan bahan ditingkatake kanthi nyaring butiran kristal.

2. Prinsip

Logam biasane polikristal sing kasusun saka akeh butiran kristal. Ukuran butiran kristal bisa dituduhake kanthi jumlah butiran kristal saben unit volume. Sing luwih akeh jumlahe, sing luwih alus butiran kristale. Eksperimen nuduhake yen logam berbutir alus ing suhu ruangan duwe kekuatan, kekerasan, plastisitas, lan ketangguhan sing luwih dhuwur tinimbang logam berbutir kasar. Iki amarga butiran alus ngalami deformasi plastik ing sangisore gaya eksternal lan bisa kasebar ing luwih akeh butiran, deformasi plastik luwih seragam, lan konsentrasi stres luwih sithik; saliyane iku, sing luwih alus butirane, sing luwih gedhe area wates butiran lan sing luwih berliku-liku wates butiran. Sing luwih ora becik panyebaran retakan. Mulane, cara kanggo ningkatake kekuatan materi kanthi nyaring butiran kristal diarani penguatan penyempurnaan butiran ing industri.

3. Efek

Saya cilik ukuran butir, saya cilik jumlah dislokasi (n) ing kluster dislokasi. Miturut τ=nτ0, saya cilik konsentrasi stres, saya dhuwur kekuwatan materi kasebut;

Hukum penguatan saka penguatan butiran alus yaiku yen luwih akeh wates butiran, luwih alus butirane. Miturut hubungan Hall-Peiqi, luwih cilik nilai rata-rata (d) butiran, luwih dhuwur kekuatan luluh bahan kasebut.

4. Cara nyaring biji-bijian

Nambah derajat subcooling;

Perawatan kerusakan;

Getaran lan pangadukan;

Kanggo logam sing deformasi adhem, butiran kristal bisa dimurnikake kanthi ngontrol tingkat deformasi lan suhu anil.

Penguatan fase kapindho

1. Definisi

Dibandhingake karo paduan fase tunggal, paduan multi-fase duwe fase kapindho saliyane fase matriks. Nalika fase kapindho kasebar rata ing fase matriks kanthi partikel sing kasebar alus, bakal duwe efek penguatan sing signifikan. Efek penguatan iki diarani penguatan fase kapindho.

2. Klasifikasi

Kanggo gerakan dislokasi, fase kapindho sing ana ing paduan kasebut nduweni rong kahanan ing ngisor iki:

(1) Panguatan partikel sing ora bisa dideformasi (mekanisme bypass).

(2) Panguatan partikel sing bisa dideformasi (mekanisme pemotongan).

Penguatan dispersi lan penguatan presipitasi minangka kasus khusus saka penguatan fase kapindho.

3. Efek

Alesan utama kanggo nguatake fase kapindho yaiku interaksi antarane lan dislokasi, sing ngalangi gerakan dislokasi lan nambah resistensi deformasi paduan.

kanggo ngringkes

Faktor sing paling penting sing mengaruhi kekuatan yaiku komposisi, struktur, lan kahanan permukaan materi kasebut dhewe; sing nomer loro yaiku kahanan gaya, kayata kecepatan gaya, cara pemuatan, peregangan sederhana utawa gaya bola-bali, bakal nuduhake kekuatan sing beda-beda; Kajaba iku, geometri lan ukuran sampel lan medium uji uga duwe pengaruh gedhe, kadhangkala malah nemtokake. Contone, kekuatan tarik baja kekuatan ultra-tinggi ing atmosfer hidrogen bisa mudhun kanthi eksponensial.

Mung ana rong cara kanggo nguatake bahan logam. Sing pertama yaiku nambah gaya ikatan interatomik saka paduan, nambah kekuatan teoretis, lan nyiyapake kristal lengkap tanpa cacat, kayata kumis. Dikenal yen kekuatan kumis wesi cedhak karo nilai teoretis. Bisa dianggep iki amarga ora ana dislokasi ing kumis, utawa mung sawetara dislokasi sing ora bisa berkembang biak sajrone proses deformasi. Sayange, nalika diameter kumis luwih gedhe, kekuatane mudhun banget. Pendekatan penguatan liyane yaiku ngenalake akeh cacat kristal menyang kristal, kayata dislokasi, cacat titik, atom heterogen, wates butir, partikel sing nyebar banget utawa inhomogenitas (kayata segregasi), lan liya-liyane. Cacat kasebut ngalangi gerakan dislokasi lan uga nambah kekuatan logam kanthi signifikan. Kasunyatan wis mbuktekake yen iki minangka cara sing paling efektif kanggo nambah kekuatan logam. Kanggo bahan teknik, umume liwat efek penguatan komprehensif kanggo entuk kinerja komprehensif sing luwih apik.