Тақвияти маҳлули сахт

1. Таъриф

Падидае, ки дар он унсурҳои хӯлакунанда дар металли асосӣ ҳал шуда, дараҷаи муайяни таҳрифи шабакаро ба вуҷуд меоранд ва бо ин васила мустаҳкамии хӯларо зиёд мекунанд.

2. Принсип

Атомҳои ҳалшаванда дар маҳлули сахт боиси таҳрифи шабака мешаванд, ки муқовимати ҳаракати дислокатсияро зиёд мекунад, лағжишро душвор мегардонад ва мустаҳкамӣ ва сахтии маҳлули сахти хӯларо зиёд мекунад. Ин падидаи мустаҳкам кардани металл тавассути ҳал кардани унсури муайяни ҳалшаванда барои ташкил кардани маҳлули сахт мустаҳкамкунии маҳлули сахт номида мешавад. Вақте ки консентратсияи атомҳои ҳалшаванда мувофиқ аст, мустаҳкамӣ ва сахтии маводро зиёд кардан мумкин аст, аммо сахтӣ ва пластикии он коҳиш ёфтааст.

3. Омилҳои таъсиррасон

Ҳар қадар фраксияи атомии атомҳои ҳалшуда баландтар бошад, ҳамон қадар таъсири тақвияткунанда зиёдтар аст, хусусан вақте ки фраксияи атомӣ хеле паст аст, таъсири тақвияткунанда назаррастар аст.

Ҳар қадар фарқи байни атомҳои ҳалшаванда ва андозаи атомии металли асосӣ зиёдтар бошад, ҳамон қадар таъсири мустаҳкамкунанда зиёдтар мешавад.

Атомҳои ҳалшавандаи байниқаторӣ нисбат ба атомҳои ивазкунанда таъсири бештари тақвияти маҳлули сахт доранд ва азбаски таҳрифи шабакавии атомҳои байниқаторӣ дар кристаллҳои мукаабии ба бадан марказёфта носимметрӣ аст, таъсири тақвияти онҳо нисбат ба кристаллҳои мукаабии ба рӯй марказёфта бештар аст; аммо атомҳои байниқаторӣ Ҳалшавандагии сахт хеле маҳдуд аст, аз ин рӯ таъсири тақвияти воқеӣ низ маҳдуд аст.

Ҳар қадар фарқияти шумораи электронҳои валентӣ байни атомҳои ҳалшаванда ва металли асосӣ зиёдтар бошад, ҳамон қадар таъсири мустаҳкамкунии маҳлули сахт равшантар мешавад, яъне қувваи маҳлули сахт бо афзоиши консентратсияи электронҳои валентӣ меафзояд.

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

Тафовути андоза байни атомҳои матритса ва атомҳои ҳалшуда. Ҳар қадар фарқияти андоза калонтар бошад, ҳамон қадар дахолат ба сохтори аслии кристаллӣ зиёдтар мешавад ва лағжиши дислокатсия ҳамон қадар душвортар аст.

Миқдори унсурҳои хӯлакунанда. Ҳар қадар унсурҳои хӯлакунанда бештар илова карда шаванд, таъсири мустаҳкамкунанда ҳамон қадар зиёдтар мешавад. Агар шумораи аз ҳад зиёди атомҳо хеле калон ё хеле хурд бошанд, ҳалшавандагӣ аз ҳад зиёд мешавад. Ин механизми дигари мустаҳкамкунанда, яъне мустаҳкамкунии фазаи парокандаро дар бар мегирад.

Атомҳои ҳалшавандаи байнисоҳавӣ нисбат ба атомҳои ивазкунанда таъсири бештари тақвияти маҳлули сахт доранд.

Ҳар қадар фарқияти шумораи электронҳои валентӣ байни атомҳои ҳалшаванда ва металли асосӣ зиёдтар бошад, ҳамон қадар таъсири мустаҳкамкунии маҳлули сахт назаррастар мешавад.

5. Таъсир

Қувваи ҳамворӣ, қувваи кашиш ва сахтӣ нисбат ба металлҳои холис қавитаранд;

Дар аксари мавридҳо, чандирӣ нисбат ба металли холис пасттар аст;

Ноқилияти барқ ​​нисбат ба металли холис хеле пасттар аст;

Муқовимати хазидан ё аз даст додани қувват дар ҳарорати баландро бо роҳи мустаҳкам кардани маҳлули сахт беҳтар кардан мумкин аст.

Сахтшавии кор

1. Таъриф

Бо афзоиши дараҷаи деформатсияи хунук, мустаҳкамӣ ва сахтии маводҳои металлӣ меафзояд, аммо пластикӣ ва устуворӣ коҳиш меёбад.

2. Муқаддима

Падидае, ки дар он мустаҳкамӣ ва сахтии маводҳои металлӣ ҳангоми деформатсияи пластикӣ дар зери ҳарорати кристаллизатсия меафзояд, дар ҳоле ки пластикӣ ва сахтӣ коҳиш меёбад. Инчунин бо номи сахтшавии кори хунук маълум аст. Сабаб дар он аст, ки ҳангоми деформатсияи пластикӣ, донаҳои кристаллӣ лағжида, ҷудошавӣ ба ҳам печида мешаванд, ки боиси дароз шудан, шикастан ва нахдор шудани донаҳои кристалл мегардад ва дар металл фишорҳои боқимонда ба вуҷуд меоянд. Дараҷаи сахтшавии кор одатан бо таносуби микросахтии қабати рӯизаминӣ пас аз коркард ба сахтии пеш аз коркард ва умқи қабати сахтшуда ифода карда мешавад.

3. Тафсир аз нигоҳи назарияи дислокатсия

(1) Буриш байни буришҳо ба амал меояд ва буришҳои ҳосилшуда ба ҳаракати буришҳо халал мерасонанд;

(2) Дар байни дислокатсияҳо реаксия ба амал меояд ва дислокатсияи собити ташаккулёфта ба ҳаракати дислокатсия халал мерасонад;

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

4. Зарар

Сахтшавии кор барои коркарди минбаъдаи қисмҳои металлӣ мушкилот эҷод мекунад. Масалан, дар раванди ғелонидани плитаи пӯлод бо роҳи хунук, ғелонидани он душвортар ва душвортар мешавад, аз ин рӯ, дар раванди коркард барои аз байн бурдани сахтшавии кори он тавассути гармкунӣ, гармкунии миёнаро ташкил кардан лозим аст. Мисоли дигар ин аст, ки сатҳи кор дар раванди буриш шикананда ва сахт карда шавад, ки бо ин фарсудашавии асбобро суръат мебахшад ва қувваи буришро афзоиш медиҳад.

5. Манфиатҳо

Он метавонад мустаҳкамӣ, сахтӣ ва муқовимати фарсудашавии металлҳоро, махсусан барои он металлҳои холис ва баъзе хӯлаҳоеро, ки бо коркарди гармӣ беҳтар карда намешаванд, беҳтар созад. Масалан, сими пӯлоди баландқуввати хунуккашидашуда ва пружинаи хунукпечонидашуда ва ғайра, барои беҳтар кардани мустаҳкамӣ ва ҳадди эластикии худ аз деформатсияи кори хунук истифода мебаранд. Мисоли дигар истифодаи сахткунии корӣ барои беҳтар кардани сахтӣ ва муқовимати фарсудашавии зарфҳо, роҳҳои трактор, ҷоғҳои майдакунак ва гардишҳои роҳи оҳан мебошад.

6. Нақш дар муҳандисии механикӣ

Пас аз кашидани хунук, ғелондан ва сӯрохкунии тирӣ (нигаред ба мустаҳкамкунии сатҳ) ва дигар равандҳо, мустаҳкамии сатҳи маводҳои металлӣ, қисмҳо ва ҷузъҳои онро ба таври назаррас беҳтар кардан мумкин аст;

Пас аз фишор овардан ба қисмҳо, фишори маҳаллии баъзе қисмҳо аксар вақт аз ҳадди ҳосилнокии мавод зиёдтар мешавад ва боиси деформатсияи пластикӣ мегардад. Аз сабаби сахтшавии кор, рушди минбаъдаи деформатсияи пластикӣ маҳдуд мешавад, ки метавонад бехатарии қисмҳо ва ҷузъҳоро беҳтар созад;

Ҳангоми штамп кардани қисм ё ҷузъи металлӣ, деформатсияи пластикии он бо мустаҳкамкунӣ ҳамроҳ мешавад, то ки деформатсия ба қисми сахтшудаи коркарднашудаи атрофи он интиқол дода шавад. Пас аз чунин амалҳои такрории ивазшаванда, қисмҳои штампкунии хунук бо деформатсияи якхелаи буриши уфуқӣ ба даст оварда шаванд;

Он метавонад самаранокии буриши пӯлоди камкарбонро беҳтар кунад ва ҷудо кардани пораҳои онро осон гардонад. Аммо сахтшавии кор инчунин барои коркарди минбаъдаи қисмҳои металлӣ мушкилот эҷод мекунад. Масалан, сими пӯлоди хунук кашидашуда аз сабаби сахтшавии кор барои кашидани минбаъда энергияи зиёд сарф мекунад ва ҳатто метавонад шикаста шавад. Аз ин рӯ, пеш аз кашидан, онро бояд гарм кард, то сахтшавии кор бартараф карда шавад. Мисоли дигар ин аст, ки барои он ки сатҳи кор ҳангоми буридан шикананда ва сахт шавад, қувваи буриш ҳангоми буридани дубора зиёд мешавад ва фарсудашавии асбоб суръат мегирад.

Тақвияти ғалладонагиҳои майда

1. Таъриф

Усули беҳтар кардани хосиятҳои механикии маводҳои металлӣ тавассути тоза кардани донаҳои булӯрӣ мустаҳкамкунии тозакунии кристалл номида мешавад. Дар саноат, мустаҳкамии мавод бо тоза кардани донаҳои булӯрӣ беҳтар карда мешавад.

2. Принсип

Металлҳо одатан поликристаллҳо мебошанд, ки аз донаҳои зиёди кристаллӣ иборатанд. Андозаи донаҳои кристаллӣ метавонад бо шумораи донаҳои кристаллӣ дар як воҳиди ҳаҷм ифода карда шавад. Ҳар қадар ин адад зиёд бошад, донаҳои кристаллӣ ҳамон қадар нозуктар мешаванд. Таҷрибаҳо нишон медиҳанд, ки металлҳои нозук дар ҳарорати хонагӣ нисбат ба металлҳои нозук мустаҳкамӣ, сахтӣ, пластикӣ ва устувории баландтар доранд. Ин аз он сабаб аст, ки донаҳои нозук таҳти таъсири қувваи беруна деформатсияи пластикиро аз сар мегузаронанд ва метавонанд дар донаҳои бештар пароканда шаванд, деформатсияи пластикӣ яксонтар аст ва консентратсияи фишор камтар аст; илова бар ин, ҳар қадар донаҳо нозуктар бошанд, масоҳати сарҳади донаҳо ҳамон қадар калонтар ва сарҳадҳои донаҳои печидатар мешаванд. Паҳншавии тарқишҳо ҳамон қадар номусоидтар аст. Аз ин рӯ, усули беҳтар кардани мустаҳкамии мавод тавассути тоза кардани донаҳои кристаллӣ дар саноат тақвияти тозакунии донаҳо номида мешавад.

3. Таъсир

Ҳар қадар андозаи донача хурдтар бошад, ҳамон қадар шумораи дислокатсияҳо (n) дар кластери дислокатсия камтар мешавад. Мувофиқи τ=nτ0, ҳар қадар консентратсияи фишор камтар бошад, ҳамон қадар мустаҳкамии мавод баландтар аст;

Қонуни мустаҳкамкунии мустаҳкамкунии донаҳои майда чунин аст, ки ҳар қадар сарҳадҳои донаҳо зиёд бошанд, донаҳо ҳамон қадар майдатар мешаванд. Мувофиқи муносибати Холл-Пейки, ҳар қадар арзиши миёнаи (d)-и донаҳо хурдтар бошад, ҳамон қадар қувваи маҳсулнокии мавод баландтар аст.

4. Усули тозакунии ғалладонагиҳо

Дараҷаи хунуккунии зеризаминиро зиёд кунед;

Табобати бадшавӣ;

Ларзиш ва омехтакунӣ;

Барои металлҳои деформатсияи хунук, донаҳои кристаллиро бо назорати дараҷаи деформатсия ва ҳарорати гармкунӣ тоза кардан мумкин аст.

Тақвияти марҳилаи дуюм

1. Таъриф

Дар муқоиса бо хӯлаҳои якфаза, хӯлаҳои бисёрфаза илова бар фазаи матритсавӣ фазаи дуюм доранд. Вақте ки фазаи дуюм дар фазаи матритсавӣ бо зарраҳои майдаи пароканда баробар тақсим мешавад, он таъсири назарраси мустаҳкамкунанда хоҳад дошт. Ин таъсири мустаҳкамкунандаро мустаҳкамкунии фазаи дуюм меноманд.

2. Таснифот

Барои ҳаракати дислокатсияҳо, фазаи дуюми дар хӯла мавҷудбуда ду ҳолати зеринро дорад:

(1) Тақвияти зарраҳои ғайридеформатсионӣ (механизми гузариш).

(2) Тақвияти зарраҳои деформатсияшаванда (механизми буридан).

Ҳам тақвияти парокандагӣ ва ҳам тақвияти боришот ҳолатҳои махсуси тақвияти фазаи дуюм мебошанд.

3. Таъсир

Сабаби асосии тақвияти фазаи дуюм таъсири мутақобилаи байни онҳо ва дислокатсия мебошад, ки ҳаракати дислокатсияро бозмедорад ва муқовимати деформатсияи хӯларо беҳтар мекунад.

Хулласи калом

Омилҳои муҳимтарине, ки ба мустаҳкамӣ таъсир мерасонанд, таркиб, сохтор ва ҳолати сатҳии худи мавод мебошанд; дуввумӣ ҳолати қувва аст, ба монанди суръати қувва, усули боркунӣ, кашиши оддӣ ё қувваи такрорӣ, қувваҳои гуногунро нишон медиҳанд; Илова бар ин, геометрия ва андозаи намуна ва муҳити озмоишӣ низ таъсири калон доранд, баъзан ҳатто ҳалкунанда. Масалан, қувваи кашиши пӯлоди ултрабаланд дар атмосфераи гидроген метавонад ба таври экспоненсиалӣ коҳиш ёбад.

Танҳо ду роҳ барои мустаҳкам кардани маводҳои металлӣ вуҷуд дорад. Яке аз онҳо афзоиши қувваи пайванди байниатомии хӯла, афзоиши қувваи назариявии он ва тайёр кардани кристалли пурра бе нуқсонҳо, ба монанди мӯйлабҳо мебошад. Маълум аст, ки қувваи мӯйлабҳои оҳанин ба арзиши назариявӣ наздик аст. Метавон фикр кард, ки ин аз он сабаб аст, ки дар мӯйлабҳо ягон дислокатсия вуҷуд надорад ё танҳо миқдори ками дислокатсияҳо вуҷуд доранд, ки дар раванди деформатсия афзоиш ёфта наметавонанд. Мутаассифона, вақте ки диаметри мӯйлаб калонтар аст, қувват якбора паст мешавад. Роҳи дигари мустаҳкамкунӣ ворид кардани шумораи зиёди нуқсонҳои кристалл ба кристалл, ба монанди дислокатсияҳо, нуқсонҳои нуқтаӣ, атомҳои гетерогенӣ, сарҳадҳои доначаҳо, зарраҳои хеле пароканда ё нобаробарӣ (масалан, ҷудошавӣ) ва ғайра мебошад. Ин нуқсонҳо ҳаракати дислокатсияҳоро бозмедоранд ва инчунин қувваи металлро ба таври назаррас беҳтар мекунанд. Далелҳо исбот кардаанд, ки ин роҳи муассиртарини афзоиши қувваи металлҳо мебошад. Барои маводҳои муҳандисӣ, одатан тавассути таъсири мустаҳкамкунии ҳамаҷониба ба даст овардани иҷрои беҳтари ҳамаҷониба имконпазир аст.