Таҳкими маҳлули сахт

1. Таъриф

Ҳодисае, ки дар он элементҳои хӯлакунанда дар металлҳои асосӣ ҳал шуда, ба дараҷаи муайяни таҳрифи торҳо оварда мерасонанд ва ба ин васила қувваи хӯларо зиёд мекунанд.

2. Принсип

Атомҳои маҳлул, ки дар маҳлули сахт гудохта шудаанд, боиси таҳрифи торҳо мешаванд, ки муқовимати ҳаракати дислокатсияро зиёд мекунад, лағжишро душвор мегардонад ва қувват ва сахтии маҳлули сахти хӯларо зиёд мекунад. Ин падидаи мустаҳкам кардани металл тавассути об кардани як унсури ҳалшаванда барои ба вуҷуд овардани маҳлули сахт мустаҳкамкунии маҳлули сахт номида мешавад. Вақте ки консентратсияи атомҳои маҳлул мувофиқ аст, қувват ва сахтии маводро зиёд кардан мумкин аст, аммо сахтӣ ва пластикии он коҳиш ёфтааст.

3. Омилҳои таъсиркунанда

Ҳар қадаре ки фраксияи атомии атомҳои маҳлул баланд бошад, ҳамон қадар таъсири мустаҳкамкунанда зиёд мешавад, хусусан вақте ки фраксияи атомӣ хеле паст аст, таъсири мустаҳкамкунанда бештар аст.

Фарқи байни атомҳои маҳлул ва андозаи атомии металли асосӣ чӣ қадар зиёд бошад, таъсири мустаҳкамкунанда ҳамон қадар зиёд мешавад.

Атомҳои маҳлули байнихалқӣ нисбат ба атомҳои ивазкунанда таъсири мустаҳкамкунандаи маҳлули сахт доранд ва азбаски таҳрифи торҳои атомҳои фосилавӣ дар кристаллҳои кубии ба бадан мутамарказ асимметрӣ аст, таъсири мустаҳкамкунандаи онҳо нисбат ба кристаллҳои мукааби рӯ ба рӯи марказ нигаронидашуда зиёдтар аст; аммо атомҳои фосилавӣ Ҳалпазирии сахт хеле маҳдуд аст, бинобар ин, таъсири воқеии таҳким низ маҳдуд аст.

Ҳар қадар фарқияти шумораи электронҳои валентӣ байни атомҳои маҳлул ва металли асосӣ зиёд бошад, ҳамон қадар таъсири таҳкими маҳлули сахт равшантар мешавад, яъне қувваи ҳосилнокии маҳлули сахт бо зиёд шудани консентратсияи электронҳои валентӣ меафзояд.

4. Дараҷаи мустаҳкамкунии маҳлули сахт асосан аз омилҳои зерин вобаста аст

Фарқи андозаи байни атомҳои матритса ва атомҳои ҳалшаванда. Чӣ қадаре ки фарқияти андоза зиёд бошад, ҳамон қадар дахолат ба сохтори кристаллии аслӣ зиёдтар мешавад ва лағзиши дислокатсия ҳамон қадар мушкилтар мешавад.

Миқдори элементҳои хӯлакунанда. Чӣ қадаре ки элементҳои хӯлаи бештар илова карда шаванд, таъсири мустаҳкамкунанда ҳамон қадар зиёдтар мешавад. Агар атомҳои аз ҳад зиёд хеле калон ё хеле хурд бошанд, маҳлулият аз ҳад зиёд мешавад. Ин боз як механизми мустаҳкамкуниро дар бар мегирад, яъне таҳкими марҳилаи пароканда.

Атомҳои маҳлули байнихалқӣ нисбат ба атомҳои ивазкунанда таъсири бештари мустаҳкамкунандаи маҳлул доранд.

Чӣ қадаре ки фарқияти шумораи электронҳои валентӣ байни атомҳои маҳлул ва металли асосӣ зиёд бошад, таъсири таҳкими маҳлул ҳамон қадар назаррастар мешавад.

5. Таъсир

Қувваи ҳосилнокӣ, қувваи кашиш ва сахтӣ нисбат ба металлҳои пок қавӣ аст;

Дар аксари мавридҳо, тобоварӣ нисбат ба металли соф пасттар аст;

Ноқилӣ нисбат ба металли соф хеле пасттар аст;

Муқовимат ба хазандагон ё талафоти қувват дар ҳарорати баландро тавассути таҳкими маҳлули сахт беҳтар кардан мумкин аст.

Мустаҳкам кардани кор

1. Таъриф

Баробари баланд шудани дарачаи деформатсияи хунук қувват ва сахтии маводи металлӣ зиёд мешавад, аммо пластикӣ ва сахтгирӣ кам мешавад.

2. Муқаддима

Ҳодисае, ки дар он қувват ва сахтии маводи металлӣ ҳангоми деформатсияи пластикӣ дар зери ҳарорати рекристаллизатсия зиёд мешавад, дар ҳоле ки пластикӣ ва сахтгирӣ кам мешавад. Инчунин ҳамчун сахтгирии кори хунук маълум аст. Сабаб дар он аст, ки ҳангоми деформатсияи пластикии металл донаҳои кристалл лағжида ва дислокатсияҳо печида мешаванд, ки ин боиси дароз шудани донаҳои кристаллӣ, шикастан ва нахҳо мегардад ва дар металл фишорҳои боқимонда ба вуҷуд меоянд. Дараҷаи сахтшавии кор одатан бо таносуби микросахтии қабати рӯизаминӣ пас аз коркард ба дараҷаи пеш аз коркард ва умқи қабати сахтшуда ифода карда мешавад.

3. Тафсир аз нуқтаи назари назарияи дислокатсия

(1) Дар байни дислокатсияҳо буриш ба амал меояд ва буришҳои дар натиҷа ба ҳаракати дислокатсияҳо халал мерасонанд;

2) Дар байни дислокатсия реаксия ба амал меояд ва дислокатсияи собит ташаккулёфта ба харакати дислокатсия халал мерасонад;

(3) Паҳншавии дислокатсияҳо ба амал меояд ва афзоиши зичии дислокатсия муқовиматро ба ҳаракати дислокатсия боз ҳам зиёд мекунад.

4. Зарар

Сахтшавии кор ба коркарди минбаъдаи кисмхои металлй душворихо меорад. Масалан, дар процесси сард прокат кардани плитаи пулодй печонидани он торафт душвортар мешавад, бинобар ин хангоми коркард коркарди мобайниро ташкил кардан лозим аст, то ки сахтшавии кори он бо рохи гармкунй бартараф карда шавад. Мисоли дигар ин аст, ки дар раванди буридан дурушт ва дурушт гардонидани сатҳи қисмати коркардшуда ва бо ин суръат фарсудашавии асбобҳо ва зиёд кардани қувваи буридан мебошад.

5. Манфиатҳо

Он метавонад қувват, сахтӣ ва муқовимати фарсудашавии металлҳоро беҳтар созад, махсусан барои он металлҳои пок ва хӯлаҳои муайян, ки бо коркарди гармӣ беҳтар карда намешаванд. Масалан, сими пӯлоди сахти сард кашидашуда ва пружинаи хунуккардашуда ва ғайра барои беҳтар кардани қувва ва маҳдудияти чандирии он деформацияи кори хунукро истифода мебаранд. Мисоли дигар ин истифодаи сахтгиркунии кор барои беҳтар кардани сахтӣ ва фарсудашавии цистернаҳо, роҳҳои тракторҳо, даҳони майдакунакҳо ва буришҳои роҳи оҳан мебошад.

6. Роли мошинсозй

Пас аз кашидани хунук, печонидани прокат ва тирандозӣ (ниг. таҳкими рӯи замин) ва дигар равандҳо устувории сатҳи масолеҳи металлӣ, қисмҳо ва ҷузъҳоро хеле беҳтар кардан мумкин аст;

Пас аз фишори қисмҳо, фишори маҳаллии қисмҳои алоҳида аксар вақт аз маҳдудияти ҳосили мавод зиёд шуда, боиси деформатсияи пластикӣ мегардад. Бо сабаби сахтшавии кор, рушди минбаъдаи деформатсияи пластикӣ маҳдуд аст, ки метавонад бехатарии қисмҳо ва ҷузъҳоро беҳтар кунад;

Ҳангоми штамп кардани қисм ё ҷузъҳои металлӣ деформатсияи пластикии он бо мустаҳкамкунӣ ҳамроҳӣ мекунад, то деформатсия ба қисми сахтшудаи коркарднашудаи атрофи он мегузарад. Пас аз чунин амалҳои такрории ивазшаванда қисмҳои штампкунии хунукро бо деформатсияи якхелаи буриш ба даст овардан мумкин аст;

Он метавонад қобилияти буридани пӯлоди карбонро беҳтар кунад ва микросхемаҳои ҷудошударо осон кунад. Аммо сахтшавии кор ба коркарди минбаъдаи кисмхои металлй низ душворй меорад. Масалан, сими пӯлоди сард кашидашуда аз сабаби сахтшавии кор барои кашидани минбаъда энергияи зиёд сарф мекунад ва ҳатто метавонад шикаста шавад. Аз ин рӯ, пеш аз кашидан, он бояд гарм карда шавад, то сахтшавии корро бартараф созад. Мисоли дигар он аст, ки барои он ки дар вакти буридан дурушт ва дурушт гар-дондаии сатхи порчаи корхо-на дар вакти аз нав буридан кувваи буридан зиёд карда, фарсудашавии асбобхо тезонда мешавад.

Мустаҳкам кардани донаҳои маҳин

1. Таъриф

Усули баланд бардоштани хосиятҳои механикии масолеҳи металлӣ бо роҳи тоза кардани донаҳои кристалл мустаҳкамкунии кристаллӣ номида мешавад. Дар саноат кувваи масолех бо рохи тоза кардани донахои кристалл бехтар карда мешавад.

2. Принсип

Металлҳо одатан поликристалҳо мебошанд, ки аз бисёр донаҳои кристаллӣ иборатанд. Андозаи донаҳои кристаллро бо миқдори донаҳои кристалл дар як воҳиди ҳаҷм ифода кардан мумкин аст. Чӣ қадаре ки шумора зиёд бошад, донаҳои кристалл ҳамон қадар майдатар мешаванд. Тачрибахо нишон медиханд, ки металлхои майда-дона дар харорати хонагй нисбат ба металлхои майда-донаш мустахкам, сахтй, пластикй ва сахтгирй доранд. Ин дар он аст, ки донаҳои майда дар зери таъсири қувваи беруна деформатсияи пластикӣ мегузаранд ва метавонанд дар донаҳои бештар пароканда шаванд, деформатсияи пластикӣ яксонтар аст ва консентратсияи фишор камтар аст; ба гайр аз ин, донахо хар кадар майдатар бошанд, майдони сархади галла хамон кадар калонтар ва сархадхои дандонй хамон кадар печутобтар мешаванд. Дар номусоид бештар паҳншавии тарқишҳо. Аз ин рӯ, усули баланд бардоштани устувории мавод тавассути тоза кардани донаҳои булӯр дар саноат мустаҳкамкунии гандум номида мешавад.

3. Таъсир

Ҳаҷми дона хурдтар бошад, шумораи дислокатсияҳо (n) дар кластери дислокатсия камтар мешавад. Мувофиқи τ=nτ0, консентратсияи фишор ҳар қадар хурдтар бошад, мустаҳкамии мавод ҳамон қадар зиёд мешавад;

Конуни пурзуркунандаи мустахкам намудани донахои махин аз он иборат аст, ки сархади галла хар кадар зиёд бошад, донахо хамон кадар майдатар мешаванд. Мувофики муносибатхои Хол-Пейки, хар кадар кимати миёнаи донахо (г) хурд бошад, хосилнокии материал хамон кадар баланд мешавад.

4. Усули тозакунии ғалла

Баланд бардоштани дараҷаи зери хунуккунӣ;

Табобати бадшавӣ;

Вибрация ва шӯриш;

Барои металлҳои хунукшудаи деформатсияшуда донаҳои кристаллро тавассути назорати дараҷаи деформатсия ва ҳарорати гармкунӣ тоза кардан мумкин аст.

Марҳилаи дуюми таҳким

1. Таъриф

Дар муқоиса бо хӯлаҳои якфазавӣ, хӯлаҳои бисёрфазаӣ ба ғайр аз марҳилаи матритсавӣ марҳилаи дуюм доранд. Вақте ки марҳилаи дуюм дар марҳилаи матритса бо зарраҳои парокандаи пароканда яксон тақсим карда мешавад, он таъсири назарраси мустаҳкам мекунад. Ин таъсири пурқувваткунандаро таҳкими марҳилаи дуюм меноманд.

2. Тасниф

Барои ҳаракати дислокатсияҳо, марҳилаи дуюм, ки дар хӯла мавҷуд аст, ду ҳолати зерин дорад:

(1) Таҳкими зарраҳои ғайрифаъолшаванда (механизми гузариш).

(2) Таҳкими зарраҳои деформатсияшаванда (механизми буриш).

Ҳам таҳкими дисперсия ва ҳам таҳкими боришот ҳолатҳои махсуси таҳкими марҳилаи дуюм мебошанд.

3. Таъсир

Сабаби асосии мустадкам шудани фазаи дуюм таъсири мутакобилаи байни ондо ва дислокация мебошад, ки ба харакати дислокация халал мерасонад ва тобоварии деформатсияи хӯларо беҳтар мекунад.

Хулласи калом

Муҳимтарин омилҳое, ки ба қувват таъсир мерасонанд, таркиб, сохтор ва ҳолати сатҳи худи мавод мебошанд; дуюм - ҳолати қувва, ба монанди суръати қувва, усули боркунӣ, дароз кардани оддӣ ё қувваи такрорӣ, қувваҳои гуногунро нишон медиҳанд; Илова бар ин, геометрия ва андозаи намуна ва муҳити санҷиш низ таъсири бузург доранд, баъзан ҳатто ҳалкунанда. Масалан, қувваи кашиши пӯлоди ултра-баланд дар атмосфераи гидроген метавонад ба таври экспоненсиалӣ паст шавад.

Барои мустахкам намудани материалхои металлй танхо ду рох мавчуд аст. Яке аз он зиёд кардани қувваи пайвасти байниатомии хӯла, зиёд кардани қувваи назариявии он ва тайёр кардани кристаллҳои пурраи бе нуқсон, масалан, мӯйҳо мебошад. Маълум аст, ки кувваи муйлабхои оханин ба арзиши назариявй наздик аст. Чунин хисоб кардан мумкин аст, ки ин аз он сабаб дар он аст, ки дар муйлабхо дислокация вучуд надорад ва ё танхо микдори ками дислокацияхое, ки хангоми процесси деформатсия зиёд шуда наметавонанд. Мутаассифона, вақте ки диаметри муйлаб калонтар аст, қувват якбора паст мешавад. Равиши дигари пурзӯргардонӣ ба кристалл ворид кардани миқдори зиёди нуқсонҳои кристаллӣ, аз қабили дислокатсияҳо, нуқсонҳои нуқта, атомҳои гетерогенӣ, сарҳади донаҳо, зарраҳои хеле пароканда ё якхела (ба монанди сегрегатсия) ва ғайра мебошад. Ин камбудиҳо ба ҳаракати дислокатсияҳо ва инчунин мустахкамии металлро хеле бехтар кунанд. Фактхо исбот карданд, ки ин воситаи самарабахштарини зиёд кардани мустахкамии металлхо мебошад. Барои маводи муҳандисӣ, он одатан тавассути таъсири ҳамаҷонибаи таҳким барои ноил шудан ба иҷрои беҳтари ҳамаҷониба аст.