Soluzio solidoa indartzea

1. Definizioa

Oinarrizko metalean aleazio-elementuak disolbatzen diren fenomenoa, sarearen distortsio-maila jakin bat eragin eta, horrela, aleazioaren indarra areagotzeko.

2. Printzipioa

Disoluzio solidoan disolbatutako atomo solutuek sarearen distortsioa eragiten dute, eta horrek dislokazio-mugimenduaren erresistentzia areagotzen du, irrist egitea zailtzen du eta aleazio-soluzio solidoaren indarra eta gogortasuna areagotzen du. Disoluzio solido bat osatzeko elementu solutu jakin bat disolbatuz metala sendotzeko fenomeno honi disoluzio solidoaren indartzea deitzen zaio. Solutuen atomoen kontzentrazioa egokia denean, materialaren indarra eta gogortasuna handitu daitezke, baina haren gogortasuna eta plastikotasuna gutxitu egin dira.

3. Eragin-faktoreak

Solutuen atomoen frakzio atomikoa zenbat eta handiagoa izan, orduan eta indartze-efektua handiagoa izango da, batez ere frakzio atomikoa oso baxua denean, indartze-efektua nabarmenagoa da.

Zenbat eta handiagoa izan solutuen atomoen eta oinarrizko metalaren tamaina atomikoaren arteko aldea, orduan eta indartze-efektua handiagoa izango da.

Solutu interstizialeko atomoek ordezko atomoek baino soluzio solido sendotzeko efektu handiagoa dute, eta gorputzean zentratutako kristal kubikoetako atomo interstizialen sarearen distortsioa asimetrikoa denez, haien indartze-efektua aurpegian zentratutako kristal kubikoena baino handiagoa da; baina atomo interstizialak Solidoen disolbagarritasuna oso mugatua da, beraz, benetako indartze efektua ere mugatua da.

Solutuaren atomoen eta oinarrizko metalaren arteko balentzia-elektroi-kopuruaren aldea zenbat eta handiagoa izan, orduan eta nabariagoa da disoluzio solidoaren indartze-efektua, hau da, disoluzio solidoaren etekin-indarra handitzen da balentzia-elektroi-kontzentrazioa handitzean.

4. Disoluzio solidoaren sendotze-maila, batez ere, ondoko faktoreen araberakoa da

Matrize-atomoen eta solutuen atomoen arteko tamaina-aldea. Zenbat eta tamaina aldea handiagoa izan, orduan eta interferentzia handiagoa izango da jatorrizko kristal-egiturarekin, eta orduan eta zailagoa da dislokazioaren irristaketa.

Aleazio-elementuen kopurua. Zenbat eta aleazio-elementu gehiago gehitu, orduan eta indartze-efektu handiagoa izango da. Atomo gehiegi handiegiak edo txikiegiak badira, disolbagarritasuna gaindituko da. Honek beste indartze-mekanismo bat dakar, fase sakabanatua indartzea.

Solutu interstizialeko atomoek ordezko atomoek baino disoluzio solidoen indartze efektu handiagoa dute.

Solutuaren atomoen eta oinarrizko metalaren arteko balentzia-elektroi-kopuruaren aldea zenbat eta handiagoa izan, orduan eta esanguratsuagoa da disoluzio solidoaren indartze-efektua.

5. Eragina

Etendura-indarra, trakzio-erresistentzia eta gogortasuna metal puruak baino indartsuagoak dira;

Kasu gehienetan, harikortasuna metal puruarena baino txikiagoa da;

Eroankortasuna metal hutsa baino askoz txikiagoa da;

Creep-erresistentzia edo tenperatura altuetan indar-galera hobetu daiteke soluzio solidoa indartuz.

Lan gogortzea

1. Definizioa

Hotzaren deformazio-maila handitzen den heinean, metalezko materialen indarra eta gogortasuna handitzen dira, baina plastikotasuna eta gogortasuna gutxitzen dira.

2. Sarrera

Material metalikoen erresistentzia eta gogortasuna birkristalizazio-tenperaturaren azpitik plastikoki deformatzen direnean handitzen den fenomenoa, plastikotasuna eta gogortasuna gutxitzen diren bitartean. Lan hotzean gogortzea bezala ere ezagutzen da. Arrazoia da metala plastikoki deformatzen denean, kristal-aleak irrist egiten direla eta dislokazioak korapilatzen direla, eta horrek kristal-aleak luzatzen, apurtzen eta zuntzen dira eta metalean hondar-esfortzuak sortzen dira. Lanaren gogortze-maila prozesatu ondoren gainazaleko geruzaren mikrogogortasunaren eta prozesatu aurretik eta geruza gogortuaren sakoneraren arteko proportzioan adierazten da.

3. Interpretazioa dislokazioaren teoriaren ikuspegitik

(1) Elkargunea dislokazioen artean gertatzen da, eta ondoriozko ebakiek dislokazioen mugimendua oztopatzen dute;

(2) Dislokazioen artean erreakzio bat gertatzen da, eta eratutako dislokazio finkoak dislokazioaren mugimendua oztopatzen du;

(3) Dislokazioen ugaltzea gertatzen da, eta dislokazio-dentsitatea handitzeak gehiago areagotzen du dislokazio-mugimenduarekiko erresistentzia.

4. Kalte

Lanaren gogortzeak zailtasunak ekartzen ditu metalezko piezak gehiago prozesatzeko. Esate baterako, altzairuzko plaka hotzean ijezteko prozesuan, gero eta zailagoa izango da ijezketa, beraz, beharrezkoa da prozesatzeko prozesuan bitarteko errekostea antolatzea berotuz egindako lana gogortzea kentzeko. Beste adibide bat ebaketa-prozesuan piezaren gainazala hauskorra eta gogorra egitea da, horrela erremintaren higadura bizkortuz eta ebaketa-indarra areagotuz.

5. Onurak

Metalen indarra, gogortasuna eta higadura-erresistentzia hobetu ditzake, batez ere tratamendu termikoaren bidez hobetu ezin diren metal puru eta aleazio jakin batzuetarako. Esate baterako, hotzean marraztutako erresistentzia handiko altzairuzko alanbreak eta hotzeko malgukiak, etab., laneko deformazio hotza erabiltzen dute bere indarra eta muga elastikoa hobetzeko. Beste adibide bat lan-gogotzea da tankeen, traktore-bideen, birringailuaren masailezurren eta trenbide-bideoen gogortasuna eta higadura-erresistentzia hobetzeko erabiltzea.

6. Eginkizuna ingeniaritza mekanikoan

Hotzeko marrazketa, ijezketa eta jaurtiketa (ikus gainazalaren indartzea) eta beste prozesu batzuen ondoren, metalezko material, piezen eta osagaien gainazaleko indarra nabarmen hobetu daiteke;

Piezak estutu ondoren, pieza batzuen tokiko tentsioak askotan materialaren etekin-muga gainditzen du, deformazio plastikoa eragiten du. Lanaren gogortzearen ondorioz, deformazio plastikoaren etengabeko garapena mugatuta dago, eta horrek piezen eta osagaien segurtasuna hobe dezake;

Metalezko pieza edo osagai bat estanpatuta dagoenean, haren deformazio plastikoa indartzearekin batera doa, deformazioa landu gabeko pieza gogortuari transferitzen zaiolarik. Halako txandakatze-ekintza errepikatu ondoren, sekzio-deformazio uniformea ​​duten estanpazio hotzeko piezak lor daitezke;

Karbono gutxiko altzairuaren ebaketa-errendimendua hobetu dezake eta txirbilak erraz bereizten ditu. Baina lanaren gogortzeak zailtasunak ere ekartzen ditu metalezko piezak gehiago prozesatzeko. Esaterako, hotzeko altzairuzko alanbreak energia asko kontsumitzen du tiraketa gehiago egiteko, lan gogortzearen ondorioz, eta apurtu ere egin daiteke. Hori dela eta, marraztu aurretik lanaren gogortasuna kentzeko errezibitu egin behar da. Beste adibide bat da piezaren gainazala hauskorra eta gogor bihurtzeko ebakitzean, ebaketa-indarra handitu egiten dela berriro ebakitzean eta erremintaren higadura bizkortzen dela.

Ale fina sendotzea

1. Definizioa

Material metalikoen propietate mekanikoak hobetzeko metodoari kristal-aleak fintuz kristal-finketa indartzea deitzen zaio. Industrian, materialaren indarra hobetzen da kristal-aleak finduz.

2. Printzipioa

Metalak, normalean, kristal ale askoz osatutako polikristalak dira. Kristal-aleen tamaina bolumen-unitateko kristal-ale kopuruaren arabera adieraz daiteke. Zenbat eta kopuru handiagoa, orduan eta finagoak dira kristal-aleak. Esperimentuek erakusten dute giro-tenperaturan ale fineko metalek ale lodiko metalek baino indar, gogortasun, plastikotasun eta gogortasun handiagoak dituztela. Hau da, ale finek deformazio plastikoa jasaten dutelako kanpoko indarraren ondorioz eta ale gehiagotan barreiatu daitezkeelako, deformazio plastikoa uniformeagoa da eta tentsio-kontzentrazioa txikiagoa da; gainera, aleak zenbat eta finagoak izan, orduan eta handiagoa izango da alearen muga-eremua eta orduan eta bihurrituagoak diren aleak. Zenbat eta desegokiagoa izan pitzadurak hedatzea. Hori dela eta, kristal-aleak finduz materialaren indarra hobetzeko metodoari aleen finketa indartzea deritzo industrian.

3. Eragina

Zenbat eta alearen tamaina txikiagoa izan, orduan eta dislokazio kopurua (n) txikiagoa izango da dislokazio-multzoan. τ=nτ0-ren arabera, zenbat eta tentsio-kontzentrazioa txikiagoa izan, orduan eta handiagoa izango da materialaren erresistentzia;

Ale finaren indartzearen lege indartzailea da zenbat eta ale-muga gehiago, orduan eta finagoak izango dira. Hall-Peiqi erlazioaren arabera, aleen batez besteko balioa (d) zenbat eta txikiagoa izan, orduan eta handiagoa izango da materialaren erresistentzia.

4. Alea fintzeko metodoa

Azpihozte-maila handitu;

Deterioro tratamendua;

Dardara eta nahastea;

Hotzean deformatutako metaletarako, kristal-aleak findu daitezke deformazio-maila eta errekostatzeko tenperatura kontrolatuz.

Bigarren faseko errefortzua

1. Definizioa

Aleazio monofasikoekin alderatuta, fase anitzeko aleazioek matrize faseaz gain bigarren fase bat dute. Bigarren fasea matrize-fasean uniformeki banatutako partikula finekin banatuta dagoenean, indartze-efektu nabarmena izango du. Indartze-efektu horri bigarren faseko indartzea deitzen zaio.

2. Sailkapena

Dislokazioen mugimendurako, aleazioan jasotako bigarren faseak bi egoera hauek ditu:

(1) Partikula ez deformagarriak indartzea (bypass mekanismoa).

(2) Partikula deformagarrien indartzea (ebaki-mekanismoa).

Dispertsioaren indartzea eta prezipitazioa indartzea bigarren faseko indartzearen kasu bereziak dira.

3. Eragina

Bigarren fasea indartzeko arrazoi nagusia hauen eta dislokazioaren arteko elkarrekintza da, eta horrek dislokazioaren mugimendua oztopatzen du eta aleazioaren deformazio-erresistentzia hobetzen du.

laburbiltzeko

Erresistentzian eragiten duten faktore garrantzitsuenak materialaren beraren osaera, egitura eta gainazaleko egoera dira; bigarrena indarraren egoera da, hala nola indarraren abiadura, kargatzeko metodoa, luzatze sinplea edo indar errepikatua, indar desberdinak erakutsiko ditu; Gainera, laginaren geometriak eta tamainak eta proba-euskarria ere eragin handia dute, batzuetan erabakigarria ere bai. Esaterako, hidrogeno-atmosferan erresistentzia ultra altuko altzairuaren trakzio-erresistentzia esponentzialki jaitsi daiteke.

Metalezko materialak sendotzeko bi modu baino ez daude. Bata da aleazioaren lotura interatomikoaren indarra handitzea, bere indar teorikoa handitzea eta akatsik gabeko kristal oso bat prestatzea, biboteak adibidez. Jakina da burdinazko biboteen indarra balio teorikotik hurbil dagoela. Biboteetan dislokaziorik ez dagoelako edo deformazio-prozesuan zehar ugaldu ezin diren dislokazio kopuru txiki bat baino ez dagoelako kontsidera daiteke. Zoritxarrez, bibotearen diametroa handiagoa denean, indarra nabarmen jaisten da. Indartzeko beste ikuspegi bat kristalean akats ugari sartzea da, hala nola, dislokazioak, akats puntualak, atomo heterogeneoak, ale-mugak, oso sakabanatuta dauden partikulak edo homogeneotasunak (bereizketak, esaterako), etab. Akats horiek dislokazioen mugimendua oztopatzen dute eta halaber, nabarmen hobetu metalaren indarra. Gertaerek frogatu dute hori dela metalen indarra handitzeko modurik eraginkorrena. Ingeniaritza materialen kasuan, orokorrean, indartze efektu integralen bidez egiten da errendimendu integral hobea lortzeko.