Катуу эритмени бекемдөө

1. Аныктама

Легирлөөчү элементтер негизги металлда эрип, торчолордун белгилүү бир деңгээлде бузулушуна алып келип, ошону менен эритменин бекемдигин жогорулаткан кубулуш.

2. Принцип

Катуу эритмеде эриген эриген атомдор торчолордун бузулушуна алып келет, бул дислокациянын кыймылына каршылыгын жогорулатат, тайгаланууну кыйындатат жана эритменин катуу эритмесинин бекемдигин жана катуулугун жогорулатат. Катуу эритмени пайда кылуу үчүн белгилүү бир эриген элементти эритүү менен металлды бекемдөөнүн бул кубулушу катуу эритмени бекемдөө деп аталат. Эриген атомдордун концентрациясы ылайыктуу болгондо, материалдын бекемдигин жана катуулугун жогорулатууга болот, бирок анын бышыктыгы жана пластикалуулугу төмөндөйт.

3. Таасир этүүчү факторлор

Эриген заттын атомдорунун атомдук үлүшү канчалык жогору болсо, күчөтүү таасири ошончолук чоң болот, айрыкча атомдук үлүшү өтө төмөн болгондо, күчөтүү таасири ошончолук маанилүү болот.

Эриген заттын атомдору менен негизги металлдын атомдук өлчөмүнүн ортосундагы айырма канчалык чоң болсо, бекемдөөчү таасир ошончолук күчтүү болот.

Аралык эриген заттын атомдору алмаштыруучу атомдорго караганда катуу эритмени күчөтүүчү таасирге ээ жана денеге борборлоштурулган куб кристаллдардагы аралык атомдордун торчосунун бурмаланышы асимметриялык болгондуктан, алардын күчөтүүчү таасири бетке борборлоштурулган куб кристаллдарга караганда жогору; бирок аралык атомдор Катуу эригичтиги өтө чектелүү, андыктан чыныгы күчөтүүчү таасири да чектелүү.

Эриген заттын атомдору менен негизги металлдын ортосундагы валенттүүлүк электрондорунун санындагы айырма канчалык чоң болсо, катуу эритменин бекемдөөчү таасири ошончолук айкын болот, башкача айтканда, катуу эритменин сыйымдуулук күчү валенттүүлүк электронунун концентрациясынын жогорулашы менен жогорулайт.

4. Катуу эритменин бекемделүү даражасы негизинен төмөнкү факторлорго көз каранды

Матрица атомдору менен эриген зат атомдорунун ортосундагы өлчөмдөгү айырма. Өлчөмдүн айырмасы канчалык чоң болсо, баштапкы кристаллдык түзүлүшкө ошончолук чоң интерференция болот жана дислокациянын тайгаланышы ошончолук кыйын болот.

Легирлөөчү элементтердин саны. Легирлөөчү элементтер канчалык көп кошулса, бекемдөө таасири ошончолук жогору болот. Эгерде өтө көп атомдор өтө чоң же өтө кичине болсо, эригичтиги ашып түшөт. Бул дагы бир бекемдөө механизмин, дисперстик фазанын бекемделишин камтыйт.

Орун басар атомдорго караганда аралык эриген заттын атомдору катуу эритмени күчөтүү таасирине көбүрөөк ээ.

Эриген заттын атомдору менен негизги металлдын ортосундагы валенттүүлүк электрондорунун санындагы айырма канчалык чоң болсо, катуу эритменин бекемдөө эффектиси ошончолук маанилүү болот.

5. Эффект

Ичүүгө туруктуулук, созулууга туруктуулук жана катуулук таза металлдарга караганда күчтүүрөөк;

Көпчүлүк учурларда, ийкемдүүлүк таза металлдыкына караганда төмөн;

Өткөргүчтүк таза металлга караганда бир топ төмөн;

Катуу эритмени бекемдөө менен сойлоп жүрүүгө туруктуулукту же жогорку температурадагы бекемдиктин жоголушун жакшыртууга болот.

Жумуштун катууланышы

1. Аныктама

Муздак деформациянын даражасы жогорулаган сайын металл материалдарынын бекемдиги жана катуулугу жогорулайт, бирок пластикалуулугу жана бышыктыгы төмөндөйт.

2. Киришүү

Металл материалдарынын бекемдиги жана катуулугу кайра кристаллдашуу температурасынан төмөн пластикалык деформацияланганда жогорулап, ал эми пластикалуулугу жана бышыктыгы төмөндөгөн кубулуш. Муздак катуулануу деп да аталат. Себеби, металл пластикалык деформацияланганда, кристалл бүртүкчөлөрү тайгаланып, дислокациялар чырмалышып калат, бул кристалл бүртүкчөлөрүнүн узарышына, сынышына жана булаланышына алып келет, ал эми металлда калдык чыңалуулар пайда болот. Жумуш катуулануу даражасы, адатта, иштетилгенден кийинки беттик катмардын микрокатуулугунун иштетүүгө чейинкиге болгон катышы жана катууланган катмардын тереңдиги менен көрсөтүлөт.

3. Дислокация теориясынын көз карашынан чечмелөө

(1) Чыгып кетүүлөрдүн ортосунда кесилишкен жер пайда болот жана натыйжада пайда болгон кесилиштер чыгып кетүүлөрдүн кыймылына тоскоол болот;

(2) Дислокациялардын ортосунда реакция жүрөт, ал эми пайда болгон фиксацияланган дислокация дислокациянын кыймылына тоскоол болот;

(3) Чыгып кетүүлөрдүн көбөйүшү байкалат, ал эми чыгып кетүү тыгыздыгынын жогорулашы чыгып кетүү кыймылына туруктуулукту ого бетер жогорулатат.

4. Зыян

Иште катуулануу металл тетиктерин андан ары иштетүүдө кыйынчылыктарды жаратат. Мисалы, болот плитаны муздак прокаттоо процессинде аны прокаттоо барган сайын катуулай берет, андыктан иштетүү процессинде анын ысытуу менен катууланышын жок кылуу үчүн ортоңку күйгүзүүнү уюштуруу керек. Дагы бир мисал, кесүү процессинде даярдалуучу бөлүктүн бетин морт жана катуу кылуу, ошону менен шаймандын эскирүүсүн тездетүү жана кесүү күчүн жогорулатуу.

5. Артыкчылыктар

Ал металлдардын, айрыкча жылуулук менен иштетүү менен жакшыртууга мүмкүн болбогон таза металлдардын жана айрым эритмелердин бекемдигин, катуулугун жана эскирүүгө туруктуулугун жакшырта алат. Мисалы, муздак тартылган жогорку бекемдиктеги болот зым жана муздак спираль менен оролгон пружина ж.б., анын бекемдигин жана серпилгичтик чегин жакшыртуу үчүн муздак иштетүү деформациясын колдонот. Дагы бир мисал - цистерналардын, трактор рельстеринин, майдалагычтын жаактарынын жана темир жол бурулуштарынын катуулугун жана эскирүүгө туруктуулугун жакшыртуу үчүн жумушчу катуулукту колдонуу.

6. Машина куруудагы ролу

Муздак тартуудан, прокаттоодон жана дробировкалоодон (беттик бекемдөөнү караңыз) жана башка процесстерден кийин металл материалдарынын, тетиктеринин жана компоненттеринин беттик бекемдигин бир кыйла жакшыртууга болот;

Тетиктерге күч келгенден кийин, айрым тетиктердин жергиликтүү чыңалуусу көп учурда материалдын түшүү чегинен ашып, пластикалык деформацияга алып келет. Жумуштун катуулашынан улам, пластикалык деформациянын уланып өнүгүшү чектелет, бул тетиктердин жана компоненттердин коопсуздугун жакшыртат;

Металл тетиги же компоненти штампталганда, анын пластикалык деформациясы бекемдөө менен коштолот, ошондуктан деформация анын айланасындагы иштетилбеген катууланган бөлүккө өткөрүлүп берилет. Мындай кайталанган кезектешип аракеттерден кийин, бирдей кесилиш деформациясы бар муздак штамптоочу бөлүктөрдү алууга болот;

Ал аз көмүртектүү болоттун кесүү көрсөткүчүн жакшыртып, сыныктарды бөлүүнү жеңилдетет. Бирок катуулануу металл тетиктерин андан ары иштетүүдө да кыйынчылыктарды жаратат. Мисалы, муздак тартылган болот зым катуулануудан улам андан ары тартуу үчүн көп энергияны сарптайт жана ал тургай сынышы мүмкүн. Ошондуктан, тартуудан мурун катууланууну жок кылуу үчүн аны күйгүзүү керек. Дагы бир мисал, кесүү учурунда бөлүктүн бетин морт жана катуу кылуу үчүн, кайра кесүү учурунда кесүү күчү көбөйөт жана шаймандын эскириши тездейт.

Майда данды бекемдөө

1. Аныктама

Кристалл бүртүкчөлөрүн тазалоо аркылуу металл материалдарынын механикалык касиеттерин жакшыртуу ыкмасы кристаллдарды тазалоону күчөтүү деп аталат. Өнөр жайда материалдын бекемдиги кристалл бүртүкчөлөрүн тазалоо менен жакшыртылат.

2. Принцип

Металлдар, адатта, көптөгөн кристалл бүртүкчөлөрүнөн турган поликристалдар болуп саналат. Кристалл бүртүкчөлөрүнүн өлчөмүн көлөм бирдигиндеги кристалл бүртүкчөлөрүнүн саны менен көрсөтүүгө болот. Сан канчалык көп болсо, кристалл бүртүкчөлөрү ошончолук майда болот. Эксперименттер бөлмө температурасында майда бүртүкчөлүү металлдардын бекемдиги, катуулук, ийкемдүүлүк жана бышыктыгы ири бүртүкчөлүү металлдарга караганда жогору экенин көрсөтүп турат. Себеби, майда бүртүкчөлөр тышкы күчтүн таасири астында пластикалык деформацияга дуушар болот жана көбүрөөк бүртүкчөлөргө чачырап кетиши мүмкүн, пластикалык деформация бир калыпта болот жана чыңалуу концентрациясы азыраак болот; андан тышкары, бүртүкчөлөр канчалык майда болсо, бүртүкчөлөрдүн чек ара аянты ошончолук чоң жана бүртүкчөлөрдүн чек аралары ийри-буйру болот. Жаракалардын таралышы ошончолук жагымсыз. Ошондуктан, кристалл бүртүкчөлөрүн тазалоо аркылуу материалдын бекемдигин жогорулатуу ыкмасы өнөр жайда бүртүкчөлөрдү тазалоону күчөтүү деп аталат.

3. Эффект

Бүртүктүн өлчөмү канчалык кичине болсо, дислокациялык кластердеги дислокациялардын саны (n) ошончолук аз болот. τ=nτ0 боюнча, чыңалуу концентрациясы канчалык кичине болсо, материалдын бекемдиги ошончолук жогору болот;

Майда данды бекемдөөнүн бекемдөө мыйзамы боюнча, дандын чек аралары канчалык көп болсо, дандар ошончолук майда болот. Холл-Пейки катышына ылайык, дандардын орточо мааниси (d) канчалык кичине болсо, материалдын ийилүүчү бекемдиги ошончолук жогору болот.

4. Данды тазалоо ыкмасы

Субмуздатуу даражасын жогорулатыңыз;

Начарлоону дарылоо;

Вибрация жана аралаштыруу;

Муздак деформацияланган металлдар үчүн кристалл бүртүкчөлөрүн деформация даражасын жана күйгүзүү температурасын көзөмөлдөө менен тазалоого болот.

Экинчи фазадагы арматура

1. Аныктама

Бир фазалуу эритмелерге салыштырмалуу, көп фазалуу эритмелерде матрицалык фазадан тышкары экинчи фаза бар. Экинчи фаза майда дисперстүү бөлүкчөлөр менен матрицалык фазада бирдей бөлүштүрүлгөндө, ал олуттуу бекемдөөчү таасирге ээ болот. Бул бекемдөөчү таасир экинчи фазанын бекемделиши деп аталат.

2. Классификация

Дислокациялардын кыймылы үчүн, эритмедеги экинчи фаза төмөнкү эки кырдаалга ээ:

(1) Деформацияланбаган бөлүкчөлөрдү бекемдөө (айланып өтүү механизми).

(2) Деформациялануучу бөлүкчөлөрдү бекемдөө (кесүү механизми).

Дисперсиялык күчөш да, жаан-чачындын күчөшү да экинчи фазадагы күчөштүн өзгөчө учурлары болуп саналат.

3. Эффект

Экинчи фазанын күчөшүнүн негизги себеби - алардын жана дислокациянын ортосундагы өз ара аракеттенүү, ал дислокациянын кыймылына тоскоол болуп, эритменин деформацияга туруктуулугун жакшыртат.

кыскача айтканда

Бышыкка таасир этүүчү эң маанилүү факторлор - бул материалдын курамы, түзүлүшү жана беттик абалы; экинчиси - күчтүн абалы, мисалы, күчтүн ылдамдыгы, жүктөө ыкмасы, жөнөкөй созуу же кайталанган күч ар кандай күчтүүлүктөрдү көрсөтөт; Мындан тышкары, үлгүнүн жана сыноо чөйрөсүнүн геометриясы жана өлчөмү да чоң таасир этет, кээде ал тургай чечүүчү. Мисалы, суутек атмосферасындагы өтө жогорку бекемдиктеги болоттун созулууга туруктуулугу экспоненциалдуу түрдө төмөндөшү мүмкүн.

Металл материалдарын бекемдөөнүн эки гана жолу бар. Биринчиси - эритменин атомдор аралык байланыш күчүн жогорулатуу, анын теориялык бекемдигин жогорулатуу жана мурут сыяктуу кемчиликтери жок толук кристалл даярдоо. Темир муруттардын бекемдиги теориялык мааниге жакын экени белгилүү. Мунун себеби муруттарда дислокация жок же деформация процессинде көбөйө албаган аз гана дислокациялар бар деп эсептесе болот. Тилекке каршы, муруттун диаметри чоңураак болгондо, бекемдик кескин төмөндөйт. Дагы бир бекемдөө ыкмасы - кристаллга дислокациялар, чекиттик кемчиликтер, гетерогендик атомдор, дан чек аралары, жогорку дисперстүү бөлүкчөлөр же бир тектүү эместиктер (мисалы, сегрегация) ж.б. сыяктуу көп сандаган кристаллдык кемчиликтерди киргизүү. Бул кемчиликтер дислокациялардын кыймылына тоскоол болот жана ошондой эле металлдын бекемдигин бир кыйла жакшыртат. Фактылар бул металлдардын бекемдигин жогорулатуунун эң натыйжалуу жолу экенин далилдеди. Инженердик материалдар үчүн, жалпысынан алганда, комплекстүү бекемдөө эффекттери аркылуу жакшыраак комплекстүү көрсөткүчтөргө жетишүүгө болот.