01. การเสริมความแข็งแกร่งให้กับโซลูชั่นที่เป็นของแข็ง
คำนิยาม
การเสริมสารละลายแข็งเป็นปรากฏการณ์ที่ธาตุผสมละลายลงในโลหะฐาน ทำให้เกิดการบิดเบี้ยวของโครงตาข่ายและเพิ่มความแข็งแรงของโลหะผสม
หลักการ
อะตอมของตัวถูกละลายที่ละลายลงในสารละลายของแข็งจะทำให้เกิดการบิดเบี้ยวของโครงตาข่าย ซึ่งจะเพิ่มความต้านทานต่อการเคลื่อนที่ของการเคลื่อนที่ และทำให้การลื่นยากขึ้น เป็นผลให้ความแข็งแรงและความแข็งของสารละลายของแข็งของโลหะผสมเพิ่มขึ้น กลไกการเสริมความแข็งแกร่งนี้อาศัยการละลายอะตอมของตัวถูกละลายเพื่อสร้างสารละลายของแข็ง ด้วยความเข้มข้นของตัวถูกละลายที่เหมาะสม ความแข็งแรงและความแข็งของวัสดุจะดีขึ้น แม้ว่าความเหนียวและความเหนียวอาจลดลงก็ตาม
ปัจจัยที่มีอิทธิพล
ยิ่งเศษส่วนอะตอมของอะตอมที่ถูกละลายยิ่งสูง ผลการเสริมสร้างความแข็งแกร่งก็จะยิ่งแข็งแกร่งขึ้น โดยเฉพาะที่ความเข้มข้นต่ำ
ยิ่งขนาดแตกต่างกันระหว่างอะตอมของตัวถูกละลายและอะตอมของโลหะฐานมากเท่าใด การเสริมกำลังก็จะยิ่งมีนัยสำคัญมากขึ้นเท่านั้น
อะตอมของตัวถูกละลายคั่นระหว่างหน้ามีผลการเสริมความแข็งแกร่งที่ดีกว่าอะตอมทดแทน ในผลึกลูกบาศก์ที่อยู่ตรงกลาง-ของร่างกาย อะตอมคั่นระหว่างหน้าทำให้เกิดการบิดเบี้ยวของโครงตาข่ายที่ไม่สมมาตร ส่งผลให้มีความแข็งแกร่งมากกว่าในผลึกลูกบาศก์ที่อยู่ตรงกลาง-ที่ใบหน้า อย่างไรก็ตามความสามารถในการละลายของอะตอมคั่นระหว่างหน้านั้นมีจำกัด
ยิ่งความแตกต่างในจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนระหว่างตัวถูกละลายและอะตอมฐานมากเท่าใด ผลการเสริมกำลังก็จะยิ่งแข็งแกร่งขึ้นเท่านั้น ความแข็งแรงของผลผลิตเพิ่มขึ้นตามความเข้มข้นของอิเล็กตรอน
ระดับความเข้มแข็งขึ้นอยู่กับ:
ความแตกต่างของขนาดระหว่างตัวถูกละลายและอะตอมฐาน: ขนาดที่ไม่ตรงกันที่มากขึ้นจะเพิ่มความต้านทานการเคลื่อนที่
ปริมาณของธาตุผสม: การผสมมากขึ้น=มีผลรุนแรงกว่า แต่ปริมาณที่มากเกินไปอาจเกินขีดจำกัดความสามารถในการละลาย และต้องใช้วิธีเสริมความแข็งแกร่งอื่นๆ เช่น การเสริมความแข็งแกร่งระยะที่สอง
อะตอมคั่นระหว่างหน้ามีความแข็งแกร่งมากกว่าอะตอมทดแทน
ความแตกต่างของวาเลนซ์อิเล็กตรอนระหว่างตัวถูกละลายและโลหะเมทริกซ์ช่วยเพิ่มความเข้มแข็ง
ผลกระทบ
ความแข็งแรงของผลผลิต ความต้านทานแรงดึง และความแข็งมีมากกว่าโลหะบริสุทธิ์
โดยทั่วไปความเหนียวจะต่ำกว่าเมื่อเทียบกับโลหะบริสุทธิ์
ค่าการนำไฟฟ้าต่ำกว่าโลหะบริสุทธิ์
ปรับปรุงความต้านทานการคืบคลานและความแรงของอุณหภูมิสูง-
02. การแข็งตัวของงาน (Strain Hardening)
คำนิยาม
เมื่อการเปลี่ยนรูปเย็นเพิ่มขึ้น ความแข็งแรงและความแข็งของโลหะจะเพิ่มขึ้น ในขณะที่ความเป็นพลาสติกและความเหนียวลดลง
ภาพรวม
เมื่อโลหะถูกเปลี่ยนรูปทางพลาสติกที่อุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิในการตกผลึก โลหะจะแข็งแรงขึ้นและแข็งขึ้น แต่จะมีความเหนียวและเหนียวน้อยลง เรียกอีกอย่างว่าการชุบแข็งด้วยความเย็น ในระหว่างการเสียรูปแบบพลาสติก การเคลื่อนตัวจะพันกัน เมล็ดข้าวจะยืดออก แตกหัก และกลายเป็นเส้นใย มีการแนะนำความเครียดตกค้าง ระดับของการชุบแข็งมักจะวัดโดยอัตราส่วนของความแข็งระดับไมโครของพื้นผิวก่อนและหลังการเปลี่ยนรูปและความลึกของชั้นที่ชุบแข็ง
คำอธิบายทฤษฎีความคลาดเคลื่อน
การเคลื่อนตัวจะตัดกันและก่อตัวเป็นขั้นตอน-เหมือนกับสิ่งกีดขวางในการเคลื่อนที่
ความคลาดเคลื่อนตอบสนองต่อรูปแบบการเคลื่อนที่ที่ไม่สามารถเคลื่อนที่ได้ซึ่งเป็นอุปสรรคต่อการเคลื่อนไหว
การคูณการเคลื่อนที่จะเพิ่มความหนาแน่น และขัดขวางการเคลื่อนไหวอีก
ข้อเสีย
การชุบแข็งงานทำให้การประมวลผลเพิ่มเติมยุ่งยาก ตัวอย่างเช่น เหล็กแผ่นรีดเย็น-มีความแข็งมากขึ้นเรื่อยๆ และใช้งานไม่ได้ โดยต้องมีการอบอ่อนขั้นกลางเพื่อทำให้อ่อนตัวลง ในการตัดเฉือน การชุบแข็งพื้นผิวจะเพิ่มแรงตัดและการสึกหรอของเครื่องมือ
ประโยชน์
ปรับปรุงความแข็งแรง ความแข็ง และความต้านทานต่อการสึกหรอของโลหะ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับโลหะบริสุทธิ์และโลหะผสมที่ไม่สามารถเสริมกำลังด้วยการบำบัดความร้อน (เช่น ลวดแรงดึงสูง-ดึงเย็นสูง- สปริงรีดเย็น- รางถัง ขากรรไกรบด สวิตช์รางรถไฟ)
การประยุกต์ในสาขาวิศวกรรมเครื่องกล
การดึงขึ้นรูปเย็น การรีด และการขัดผิวแบบ shot peening ช่วยเพิ่มความแข็งแรงของพื้นผิวของวัสดุและส่วนประกอบได้อย่างมาก
การเสียรูปพลาสติกเฉพาะจุดภายใต้ความเค้นอาจถูกจำกัดเนื่องจากการแข็งตัวของงาน ซึ่งช่วยเพิ่มความปลอดภัยของส่วนประกอบ
ในการปั๊ม บริเวณที่ชุบแข็งจะทำให้เกิดการเสียรูปโดยตรงไปยังบริเวณที่อ่อนกว่า ทำให้เกิดการเสียรูปสม่ำเสมอทั่วทั้งส่วนต่างๆ
เพิ่มความสามารถในการแปรรูปเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ-โดยทำให้เศษแยกได้ง่ายขึ้น อย่างไรก็ตาม จะเพิ่มการใช้พลังงานในการประมวลผลเพิ่มเติมและการสึกหรอของเครื่องมือในการตัดเฉือน
03. การเสริมความแข็งแกร่งของการปรับแต่งเกรน
คำนิยาม
การเสริมความแข็งแกร่งของการปรับแต่งเกรนปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกลโดยการลดขนาดเกรน
หลักการ
โลหะเป็นโพลีคริสตัลไลน์ เม็ดเล็ก (เช่น เม็ดมากขึ้นต่อหน่วยปริมาตร) ส่งผลให้มีความแข็งแรง ความแข็ง ความเหนียว และความเหนียวสูงขึ้น เมล็ดละเอียดกว่ากระจายการเสียรูปอย่างสม่ำเสมอ ลดความเข้มข้นของความเครียด และขัดขวางการแพร่กระจายของรอยแตกร้าว ดังนั้นการขัดเกลาธัญพืชจึงช่วยเพิ่มความแข็งแกร่ง
ผลกระทบ
เม็ดที่ละเอียดกว่าช่วยลดการเคลื่อนตัวของกอง-ความเครียด และเพิ่มความแข็งแกร่ง
ตามความสัมพันธ์ของฮอลล์-เพชร ขนาดเกรนที่เล็กลง ddd จะทำให้ผลผลิตมีความแข็งแรงมากขึ้น
วิธีการปรับแต่งธัญพืช
เพิ่มความเย็นอันเดอร์คูล
การบำบัดด้วยการฉีดวัคซีน
การสั่นสะเทือนและการกวนระหว่างการแข็งตัว
ในโลหะที่มีการเปลี่ยนรูปเย็น-: ควบคุมระดับการเสียรูปและอุณหภูมิการหลอม
04. การเสริมสร้างความเข้มแข็งระยะที่สอง
คำนิยาม
ในอัลลอยด์แบบหลายเฟส นอกจากเฟสเมทริกซ์แล้ว ยังมีเฟสที่สองอยู่ด้วย เมื่ออนุภาคเฟสที่สอง-ที่กระจายอย่างประณีตมีการกระจายอย่างสม่ำเสมอในเมทริกซ์ อนุภาคเหล่านี้จะเสริมความแข็งแกร่งให้กับโลหะผสมอย่างมาก สิ่งนี้เรียกว่าการเสริมความแข็งแกร่งระยะที่สอง-
ประเภท
จากมุมมองของการเคลื่อนที่ของการเคลื่อนที่ อนุภาคระยะที่สอง-ถูกแบ่งออกเป็น:
อนุภาคที่ไม่เปลี่ยนรูป-: การเสริมกำลังด้วยกลไกบายพาส (กลไกออโรวัน)
อนุภาคที่เปลี่ยนรูปได้: เสริมความแข็งแกร่งด้วยกลไกการตัด
การเสริมความแข็งแบบดิสเพอร์ซอยด์และการตกตะกอนเป็นรูปแบบเฉพาะของการเสริมกำลังระยะที่สอง-
ผลกระทบ
อนุภาคระยะที่สอง-มีปฏิสัมพันธ์กับความคลาดเคลื่อน ขัดขวางการเคลื่อนที่ และเพิ่มความต้านทานต่อการเสียรูปของโลหะผสม
ปัจจัยอื่นๆ ที่ส่งผลต่อความแข็งแกร่ง
องค์ประกอบของโลหะผสม โครงสร้างจุลภาค และสถานะพื้นผิว
สภาวะการโหลด: อัตรา โหมด (แรงดึงเทียบกับวงจร)
รูปทรงตัวอย่างและสภาพแวดล้อมการทดสอบ (เช่น การแตกตัวของไฮโดรเจนสามารถลดความแข็งแรงลงได้อย่างมาก)
สรุปแนวทางการเสริมสร้างความเข้มแข็ง
สองเส้นทางหลักในการเสริมความแข็งแกร่งให้กับโลหะ:
เพิ่มแรงยึดเหนี่ยวของอะตอมและสร้างผลึกอิสระ-ที่มีข้อบกพร่อง (เช่น หนวด)
ทำให้เกิดข้อบกพร่อง (การเคลื่อนที่ อะตอมของตัวถูกละลาย ขอบเขตของเกรน ฯลฯ) เพื่อขัดขวางการเคลื่อนที่ของการเคลื่อนที่ - ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพมากที่สุด
วัสดุทางวิศวกรรมมักอาศัยกลไกการเสริมความแข็งแกร่งร่วมกันเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงสุด
