1. Penguatan deformasi (atau penguatan regangan, pengerasan kerja)
Definisi
Setelah material luluh, dengan meningkatnya derajat deformasi, kekuatan dan kekerasan material meningkat, dan fenomena penurunan plastisitas dan ketangguhan disebut penguatan deformasi atau pengerasan kerja.
Mekanisme
Saat deformasi plastis berlangsung, kerapatan dislokasi meningkat secara terus-menerus, sehingga pengiriman timbal balik dislokasi meningkat selama gerakan, menghasilkan hambatan seperti langkah tetap dan keterikatan dislokasi, yang meningkatkan ketahanan gerakan dislokasi dan menyebabkan deformasi. Peningkatan resistansi akan mempersulit deformasi plastis yang berlanjut, sehingga meningkatkan kekuatan logam: derajat deformasi meningkat, kekuatan dan kekerasan material meningkat, plastisitas dan ketangguhan menurun, dan kerapatan dislokasi terus meningkat. Berdasarkan gambar rumus, kekuatan dan kerapatan dislokasi dapat diketahui ρ sebanding dengan setengah daya, semakin besar vektor Burgers b dari dislokasi, semakin signifikan efek penguatannya.
metode
Deformasi dingin, seperti cold pressing, rolling, shot peening, dll.
Contoh
Kawat baja yang ditarik dingin dapat menggandakan kekuatannya.
Signifikansi praktis penguatan deformasi (keuntungan dan kerugian)
(1) Manfaat:
①Penguatan deformasi adalah metode yang efektif untuk memperkuat logam. Untuk beberapa material yang tidak dapat diperkuat dengan perlakuan panas, penguatan deformasi dapat digunakan untuk meningkatkan kekuatan material, yang dapat melipatgandakan kekuatan.
②Ini adalah faktor penting dalam pemrosesan dan pembentukan beberapa benda kerja atau produk setengah jadi, yang membuat logam berubah bentuk secara seragam dan memungkinkan pembentukan benda kerja atau produk setengah jadi, seperti kawat baja yang ditarik dingin dan pencetakan bagian.
③Penguatan deformasi juga dapat meningkatkan keamanan suku cadang atau komponen selama penggunaan. Ketika konsentrasi tegangan atau beban berlebih terjadi di bagian tertentu dari bagian tersebut, deformasi plastis akan terjadi di tempat itu, dan deformasi bagian yang kelebihan beban akan berhenti karena pengerasan kerja, sehingga meningkatkan keselamatan. seks.
(2) Kerugian:
①Penguatan deformasi juga membawa masalah pada produksi dan penggunaan material. Deformasi meningkatkan kekuatan dan mengurangi plastisitas, membuatnya sulit untuk melanjutkan deformasi dan membutuhkan lebih banyak konsumsi daya.
②Agar bahan terus berubah bentuk, anil rekristalisasi diperlukan di tengah, sehingga bahan dapat terus berubah bentuk tanpa retak, yang meningkatkan biaya produksi.
2. Penguatan solusi yang solid
Definisi
Dengan bertambahnya kandungan atom terlarut, kekuatan dan kekerasan larutan padat meningkat, dan fenomena penurunan plastisitas dan ketangguhan disebut penguatan larutan padat.
Mekanisme
(1) Pembubaran atom terlarut mendistorsi kisi larutan padat dan menghalangi pergerakan dislokasi pada bidang slip.
(2) Massa udara Coriolis yang dibentuk oleh atom-atom terlarut yang terpisah pada garis dislokasi dapat menjepit dislokasi dan meningkatkan ketahanan gerakan dislokasi.
(3) Pemisahan atom terlarut di daerah patahan susun menghambat pergerakan dislokasi yang diperluas. Semua faktor yang menghambat pergerakan dislokasi dan meningkatkan tahanan pergerakan dislokasi dapat meningkatkan kekuatan.
hukum
①Dalam kisaran kelarutan larutan padat, semakin besar fraksi massa elemen paduan, semakin besar efek penguatannya
②Semakin besar perbedaan ukuran antara atom terlarut dan atom pelarut, semakin signifikan efek penguatannya.
③Efek penguatan elemen terlarut yang membentuk larutan padat interstisial lebih besar daripada elemen yang membentuk larutan padat pengganti
④Semakin besar perbedaan jumlah elektron valensi antara atom terlarut dan atom pelarut, semakin besar efek penguatannya.
metode
Paduan, yaitu menambahkan elemen paduan.
Contoh
Kekuatan paduan tembaga-nikel lebih besar dari pada logam murni tembaga dan nikel.
3. Penguatan butiran halus
Definisi
Dengan berkurangnya ukuran butir, kekuatan dan kekerasan material meningkat, dan fenomena plastisitas dan ketangguhan juga meningkat disebut penguatan butir halus.
Mekanisme
Prinsipnya terletak pada efek pemblokiran batas butir pada slip dislokasi. Untuk polikristal, pergerakan dislokasi harus mengatasi hambatan batas butir. Hal ini karena orientasi dislokasi pada kedua sisi batas butir berbeda, sehingga pada butir tertentu, dislokasi yang tergelincir tidak dapat langsung melintasi batas butir dan memasuki batas butir yang berdekatan. Hanya ketika sejumlah besar dislokasi dikemas pada batas butir dan menyebabkan konsentrasi tegangan, pergerakan dislokasi yang ada pada butir yang berdekatan dapat distimulasi untuk menghasilkan slip. Jadi semakin halus butirannya, semakin tinggi kekuatan materialnya.
hukum
Semakin halus butir, semakin besar luas batas butir. Menurut gambar rumus Hall-Page, semakin kecil diameter rata-rata d butir, semakin tinggi kekuatan luluh σs bahan.
Metode pemurnian biji-bijian
① Selama proses kristalisasi, butiran kristal dapat dimurnikan dengan meningkatkan derajat supercooling, perlakuan modifikasi, getaran dan pengadukan untuk meningkatkan laju nukleasi;
② Untuk logam deformasi dingin, butiran dapat dimurnikan dengan mengontrol tingkat deformasi dan suhu anil;
③Biji-bijian dapat dimurnikan dengan metode perlakuan panas normalisasi dan anil;
④ Elemen paduan dapat ditambahkan ke baja untuk membentuk fase baru untuk menghambat pertumbuhan butir.
4. Penguatan tahap kedua
Definisi
Ada satu atau beberapa fase lain dalam matriks logam, dan keberadaan fase ini meningkatkan kekuatan logam. Karena proses yang berbeda untuk mendapatkan fase kedua, penguatan fase kedua dibagi menjadi ①penguatan presipitasi: fase kedua diperoleh melalui perlakuan panas perubahan fase ②perkuatan dispersi: fase kedua diperoleh melalui sintering bubuk atau oksidasi internal.
Mekanisme
Ketika dislokasi bertemu dengan fase kedua selama pergerakan, ia perlu melewati atau memotong fase kedua, sehingga fase kedua menghalangi pergerakan dislokasi dan meningkatkan kekuatan material.
Contoh
Kehadiran sementit dalam baja meningkatkan kekuatan baja.
