1. Tăng cường biến dạng (hoặc tăng cường sức căng, làm cứng)
Sự định nghĩa
Sau khi sản lượng vật liệu, khi mức độ biến dạng tăng lên, độ bền và độ cứng của vật liệu tăng lên, và hiện tượng độ dẻo và độ dẻo dai giảm được gọi là tăng cường biến dạng hoặc làm cứng.
cơ chế
Khi quá trình biến dạng dẻo diễn ra, mật độ trật khớp tăng liên tục, do đó, sự phân phối lẫn nhau của trật khớp tăng cường trong quá trình di chuyển, dẫn đến các chướng ngại vật như các bước cố định và vướng víu trật khớp, làm tăng lực cản của chuyển động trật khớp và gây ra biến dạng. Sự gia tăng điện trở sẽ gây khó khăn cho việc tiếp tục biến dạng dẻo, do đó cải thiện độ bền của kim loại: mức độ biến dạng tăng, độ bền và độ cứng của vật liệu tăng, độ dẻo và độ dai giảm, mật độ trật khớp tiếp tục tăng. Theo hình ảnh công thức, cường độ và mật độ trật khớp có thể được biết ρ tỷ lệ thuận với một nửa công suất, vectơ Burgers b của trật khớp càng lớn thì hiệu ứng tăng cường càng đáng kể.
Phương pháp
Biến dạng nguội, chẳng hạn như ép nguội, cán, bắn peening, v.v.
Ví dụ
Dây thép kéo nguội có thể tăng gấp đôi sức mạnh của nó.
Ý nghĩa thực tiễn của tăng cường biến dạng (ưu điểm và nhược điểm)
(1) Lợi ích:
①Tăng cường biến dạng là một phương pháp hiệu quả để tăng cường kim loại. Đối với một số vật liệu không thể tăng cường bằng xử lý nhiệt, có thể tăng cường độ biến dạng để tăng độ bền của vật liệu, có thể tăng gấp đôi độ bền.
②Đó là một yếu tố quan trọng trong quá trình xử lý và tạo hình một số phôi hoặc bán thành phẩm, làm cho kim loại biến dạng đồng đều và có thể tạo hình phôi hoặc bán thành phẩm, chẳng hạn như dây thép kéo nguội và dập các bộ phận.
③Tăng cường biến dạng cũng có thể cải thiện độ an toàn của các bộ phận hoặc bộ phận trong quá trình sử dụng. Khi tập trung ứng suất hoặc quá tải xảy ra ở một số phần của bộ phận, biến dạng dẻo sẽ xảy ra tại nơi đó và biến dạng của bộ phận quá tải sẽ dừng lại do làm cứng, do đó cải thiện độ an toàn. tình dục.
(2) Nhược điểm:
①Tăng cường biến dạng cũng gây rắc rối cho việc sản xuất và sử dụng vật liệu. Biến dạng làm tăng độ bền và giảm độ dẻo nên khó tiếp tục biến dạng và cần tiêu thụ nhiều điện năng hơn.
②Để vật liệu tiếp tục biến dạng, cần phải ủ kết tinh lại ở giữa để vật liệu có thể tiếp tục biến dạng mà không bị nứt, làm tăng chi phí sản xuất.
2. Tăng cường dung dịch rắn
Sự định nghĩa
Với sự gia tăng hàm lượng nguyên tử chất tan, độ bền và độ cứng của dung dịch rắn tăng lên, và hiện tượng độ dẻo và độ dai giảm được gọi là tăng cường dung dịch rắn.
cơ chế
(1) Sự phân ly của các nguyên tử chất tan làm biến dạng mạng tinh thể của dung dịch chất rắn và cản trở chuyển động của các chất lệch vị trí trên mặt trượt.
(2) Khối không khí Coriolis được hình thành bởi các nguyên tử chất tan tách biệt trên đường trật khớp có thể ghim chặt sự trật khớp và tăng lực cản của chuyển động trật khớp.
(3) Sự phân ly của các nguyên tử chất tan trong vùng đứt gãy xếp chồng cản trở sự di chuyển của các trật khớp mở rộng. Tất cả các yếu tố cản trở vận động của trật khớp và tăng lực cản của vận động trật khớp đều có thể làm tăng sức mạnh.
pháp luật
①Trong phạm vi độ hòa tan của dung dịch rắn, phần khối lượng của các nguyên tố hợp kim càng lớn thì hiệu quả tăng cường càng lớn
②Sự khác biệt về kích thước giữa các nguyên tử chất tan và các nguyên tử dung môi càng lớn thì hiệu quả tăng cường sẽ càng đáng kể.
③Hiệu quả tăng cường của các nguyên tố hòa tan tạo thành dung dịch rắn xen kẽ lớn hơn tác dụng của các nguyên tố tạo thành dung dịch rắn thay thế
④Sự khác biệt về số lượng electron hóa trị giữa các nguyên tử chất tan và nguyên tử dung môi càng lớn thì hiệu quả tăng cường càng lớn.
Phương pháp
Hợp kim hóa, nghĩa là thêm các nguyên tố hợp kim.
Ví dụ
Độ bền của hợp kim đồng-niken lớn hơn so với kim loại nguyên chất đồng và niken.
3. Tăng cường hạt mịn
Sự định nghĩa
Với việc giảm kích thước hạt, độ bền và độ cứng của vật liệu tăng lên, và hiện tượng độ dẻo và độ dai cũng được cải thiện được gọi là tăng cường hạt mịn.
cơ chế
Nguyên tắc nằm ở hiệu ứng chặn của các ranh giới hạt đối với trượt trật khớp. Đối với các đa tinh thể, chuyển động của các sai lệch phải vượt qua lực cản của các ranh giới hạt. Điều này là do sự định hướng của trật khớp ở cả hai bên của ranh giới hạt là khác nhau, vì vậy trong một hạt nhất định, trật tự trượt không thể trực tiếp vượt qua ranh giới hạt và đi vào ranh giới hạt liền kề. Chỉ khi một số lượng lớn các trật khớp được đóng gói ở ranh giới hạt và gây ra sự tập trung ứng suất, thì chuyển động của các trật khớp hiện có trong các hạt liền kề mới có thể được kích thích để tạo ra trượt. Vì vậy, hạt càng mịn thì độ bền của vật liệu càng cao.
pháp luật
Hạt càng mịn thì diện tích ranh giới hạt càng lớn. Theo công thức Hall-Page, đường kính trung bình d của hạt càng nhỏ thì cường độ chảy σs của vật liệu càng cao.
Phương pháp sàng lọc hạt
① Trong quá trình kết tinh, các hạt tinh thể có thể được tinh chế bằng cách tăng mức độ siêu lạnh, xử lý sửa đổi, rung và khuấy để tăng tốc độ tạo mầm;
② Đối với kim loại biến dạng nguội, có thể tinh chế ngũ cốc bằng cách kiểm soát mức độ biến dạng và nhiệt độ ủ;
③Các loại ngũ cốc có thể được tinh chế bằng phương pháp xử lý nhiệt bình thường hóa và ủ;
④ Các nguyên tố hợp kim có thể được thêm vào thép để tạo thành một pha mới nhằm ức chế sự phát triển của hạt.
4. Tăng cường giai đoạn thứ hai
Sự định nghĩa
Có một hoặc một số pha khác trong ma trận kim loại và sự có mặt của các pha này làm tăng độ bền của kim loại. Do các quy trình khác nhau để thu được pha thứ hai, quá trình tăng cường giai đoạn thứ hai được chia thành ①tăng cường kết tủa: giai đoạn thứ hai thu được thông qua xử lý nhiệt thay đổi pha ②tăng cường phân tán: giai đoạn thứ hai thu được thông qua quá trình thiêu kết bột hoặc oxy hóa bên trong.
cơ chế
Khi trật khớp gặp giai đoạn thứ hai trong quá trình di chuyển, nó cần bỏ qua hoặc cắt qua giai đoạn thứ hai, để giai đoạn thứ hai cản trở chuyển động của trật khớp và cải thiện độ bền của vật liệu.
Ví dụ
Sự hiện diện của xi măng trong thép làm tăng cường độ của thép.
