Soluzio solidoen indartzea

1. Definizioa

Aleazio-elementuak oinarrizko metalean disolbatzen diren fenomenoa, sare-distortsio maila jakin bat eragiteko eta, horrela, aleazioaren erresistentzia handitzeko.

2. Printzipioa

Soluzio solidoan disolbatutako soluto atomoek sare-distortsioa eragiten dute, eta horrek dislokazio-mugimenduaren erresistentzia handitzen du, irristatzea zailtzen du eta aleazio-soluzio solidoaren erresistentzia eta gogortasuna handitzen ditu. Metala indartzeko fenomeno horri, soluzio-elementu jakin bat disolbatuz eta soluzio solido bat sortuz, soluzio solidoaren indartzea deritzo. Soluto atomoen kontzentrazioa egokia denean, materialaren erresistentzia eta gogortasuna handitu daitezke, baina gogortasuna eta plastizitatea gutxitu egiten dira.

3. Eragile faktoreak

Zenbat eta handiagoa izan soluto atomoen frakzio atomikoa, orduan eta handiagoa da indartze efektua, batez ere frakzio atomikoa oso baxua denean, indartze efektua nabarmenagoa da.

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

Solutu interstizialen atomoek ordezko atomoek baino indartze-efektu handiagoa dute disoluzio solidoan, eta gorputz-zentratutako kristal kubikoetan atomo interstizialen sare-distortsioa asimetrikoa denez, haien indartze-efektua aurpegi-zentratutako kristal kubikoena baino handiagoa da; baina atomo interstizialen disolbagarritasun solidoa oso mugatua da, beraz, benetako indartze-efektua ere mugatua da.

Zenbat eta handiagoa izan balentzia elektroi kopuruaren aldea soluto atomoen eta oinarrizko metalaren artean, orduan eta nabarmenagoa da disoluzio solidoaren indartze efektua, hau da, disoluzio solidoaren etekin-indarra handitzen da balentzia elektroi kontzentrazioaren igoerarekin batera.

4. Soluzio solidoaren indartze-maila batez ere faktore hauen araberakoa da

Matrizearen atomoen eta solutuaren atomoen arteko tamaina-aldea. Zenbat eta tamaina-alde handiagoa izan, orduan eta interferentzia handiagoa izango da jatorrizko kristal-egiturarekiko, eta orduan eta zailagoa da dislokazio-irristatzea.

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

Solutu interstizialeko atomoek ordezko atomoek baino indartze-efektu handiagoa dute disoluzio solidoan.

Zenbat eta handiagoa izan balentzia elektroi kopuruaren aldea solutoaren atomoen eta oinarrizko metalaren artean, orduan eta nabarmenagoa da disoluzio solidoaren indartze-efektua.

5. Efektua

Erresistentzia etsigarria, trakzio-erresistentzia eta gogortasuna metal puruak baino sendoagoak dira;

Kasu gehienetan, harikortasuna metal puruarena baino txikiagoa da;

Eroankortasuna metal purua baino askoz txikiagoa da;

Marrazketa-erresistentzia, edo tenperatura altuetan dagoen indarraren galera, disoluzio solidoa indartuz hobetu daiteke.

Lanaren gogortzea

1. Definizioa

Deformazio hotzaren maila handitzen den heinean, metalezko materialen erresistentzia eta gogortasuna handitzen dira, baina plastizitatea eta gogortasuna gutxitzen dira.

2. Sarrera

Metalezko materialen erresistentzia eta gogortasuna handitzen diren fenomenoa da, birkristaltze-tenperaturatik behera plastikoki deformatzen direnean, eta plastikotasuna eta gogortasuna gutxitzen diren bitartean. Gogortze hotza bezala ere ezagutzen da. Arrazoia da metala plastikoki deformatzen denean, kristal-aleak irristatu eta dislokazioak korapilatzen direla, eta horrek kristal-aleak luzatu, hautsi eta zuntz bihurtu egiten dituela, eta hondar-tentsioak sortzen direla metalean. Gogortze-maila normalean prozesatu ondoren gainazaleko geruzaren mikrogogortasunaren eta prozesatu aurretikoaren arteko erlazioaren eta gogortutako geruzaren sakoneraren bidez adierazten da.

3. Interpretazioa dislokazio-teoriaren ikuspegitik

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

(2) Erreakzio bat gertatzen da dislokazioen artean, eta sortutako dislokazio finkoak dislokazioaren mugimendua oztopatzen du;

(3) Dislokazioen ugalketa gertatzen da, eta dislokazio-dentsitatearen igoerak dislokazio-mugimenduarekiko erresistentzia areagotzen du.

4. Kaltea

Gogortze lana zailtasunak dakartza metalezko piezen ondorengo prozesamenduan. Adibidez, altzairuzko xafla hotzean laminatzeko prozesuan, gero eta zailagoa izango da laminatzea, beraz, beharrezkoa da tarteko erreketa antolatzea prozesatzeko prozesuan, berotzearen bidez gogortzea saihesteko. Beste adibide bat piezaren gainazala hauskor eta gogor bihurtzea da ebaketa prozesuan, horrela erremintaren higadura bizkortuz eta ebaketa indarra handituz.

5. Abantailak

Metalen erresistentzia, gogortasuna eta higadura-erresistentzia hobetu ditzake, batez ere metal puruen eta tratamendu termiko bidez hobetu ezin diren aleazio batzuen kasuan. Adibidez, hotzean tiratutako erresistentzia handiko altzairuzko alanbrea eta hotzean kiribildutako malgukia, etab., lan-deformazio hotza erabiltzen dute erresistentzia eta elastikotasun-muga hobetzeko. Beste adibide bat gogortze-lanaren erabilera da tankeen, traktoreen errailen, birrintzeko masailezurren eta trenbideen bihurguneen gogortasuna eta higadura-erresistentzia hobetzeko.

6. Ingeniaritza mekanikoan duen eginkizuna

Hotzean marraztea, ijeztea eta jaurtiketa-leherketa (ikus gainazalaren indartzea) eta beste prozesu batzuk egin ondoren, metalezko materialen, piezen eta osagaien gainazalaren erresistentzia nabarmen hobetu daiteke;

Piezak tentsiopean jarri ondoren, pieza batzuen tokiko tentsioak materialaren etekin-muga gainditzen du askotan, eta horrek deformazio plastikoa eragiten du. Gogortze lanaren ondorioz, deformazio plastikoaren garapen jarraitua mugatzen da, eta horrek piezen eta osagaien segurtasuna hobetu dezake;

Metalezko pieza edo osagai bat estanpatzen denean, haren deformazio plastikoa indartzearekin batera gertatzen da, deformazioa inguruko landu gabeko pieza gogortura transferitzeko. Horrelako txandakako ekintza errepikatuen ondoren, zeharkako deformazio uniformea ​​duten estanpazio hotzeko piezak lor daitezke;

Karbono gutxiko altzairuaren ebaketa-errendimendua hobetu dezake eta txirbilak erraz bereiztea ahalbidetu. Baina gogortze-lanak zailtasunak ere ekartzen ditu metalezko piezen ondorengo prozesamenduan. Adibidez, hotzean tiratutako altzairuzko alanbrea energia asko kontsumitzen da ondorengo tiraketa egiteko gogortze-lanaren ondorioz, eta hautsi ere egin daiteke. Beraz, erregosi egin behar da tiraketa egin aurretik gogortzea ezabatzeko. Beste adibide bat da piezaren gainazala hauskorra eta gogorra izan dadin ebakitzean, ebaketa-indarra handitzen dela berriro ebakitzean, eta erremintaren higadura bizkortzen dela.

Ale finen indartzea

1. Definizioa

Kristal aleak finduz metal materialen propietate mekanikoak hobetzeko metodoari kristal fintze indartzea deritzo. Industrian, materialaren erresistentzia hobetzen da kristal aleak finduz.

2. Printzipioa

Metalak normalean kristal-ale askorekin osatutako polikristalak dira. Kristal-aleen tamaina bolumen-unitateko kristal-ale kopuruaren bidez adieraz daiteke. Zenbat eta kopuru handiagoa izan, orduan eta finagoak dira kristal-aleak. Esperimentuek erakusten dute giro-tenperaturan ale fineko metalek erresistentzia, gogortasun, plastizitate eta gogortasun handiagoa dutela ale lodiko metalek baino. Hau gertatzen da ale finek kanpoko indarraren pean deformazio plastikoa jasaten dutelako eta ale gehiagotan sakabanatu daitezkeelako, deformazio plastikoa uniformeagoa delako eta tentsio-kontzentrazioa txikiagoa delako; gainera, zenbat eta finagoak izan aleak, orduan eta handiagoa izango da ale-muga-eremua eta orduan eta bihurriagoak izango dira ale-mugak. Orduan eta desegokiagoa izango da pitzaduren hedapena. Beraz, kristal-aleak finduz materialaren erresistentzia hobetzeko metodoari ale-fintze indartzea deitzen zaio industrian.

3. Efektua

Zenbat eta ale-tamaina txikiagoa izan, orduan eta dislokazio-multzoko dislokazio-kopuru txikiagoa (n). τ=nτ0-ren arabera, zenbat eta tentsio-kontzentrazio txikiagoa izan, orduan eta handiagoa da materialaren erresistentzia;

Ale finen indartzearen legea da zenbat eta ale-muga gehiago izan, orduan eta finagoak direla aleak. Hall-Peiqi erlazioaren arabera, zenbat eta txikiagoa izan aleen batez besteko balioa (d), orduan eta handiagoa da materialaren etekin-erresistentzia.

4. Alea fintzeko metodoa

Azpihozte maila handitu;

Hondatzearen tratamendua;

Bibrazioa eta irabiadura;

Hotzean deformatutako metalen kasuan, kristal aleak findu daitezke deformazio maila eta erreketa tenperatura kontrolatuz.

Bigarren faseko indartzea

1. Definizioa

Fase bakarreko aleazioekin alderatuta, fase anitzeko aleazioek bigarren fase bat dute matrize-faseaz gain. Bigarren fasea matrize-fasean uniformeki banatzen denean partikula fin sakabanatuekin, indartze-efektu nabarmena izango du. Indartze-efektu horri bigarren faseko indartzea deritzo.

2. Sailkapena

Dislokazioen mugimenduari dagokionez, aleazioak duen bigarren faseak bi egoera hauek ditu:

(1) Deformatu ezin daitezkeen partikulen indartzea (saihesbide mekanismoa).

(2) Deforma daitezkeen partikulen indartzea (ebakitze-mekanismoa).

Bai dispertsioaren indartzea bai prezipitazioaren indartzea bigarren faseko indartzearen kasu bereziak dira.

3. Efektua

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

laburbiltzeko

Erresistentzian eragina duten faktore garrantzitsuenak materialaren beraren osaera, egitura eta gainazalaren egoera dira; bigarrena indarraren egoera da, hala nola indarraren abiadura, kargatzeko metodoa, luzatze sinplea edo indar errepikatua, indar desberdinak erakutsiko dituzte; Horrez gain, laginaren geometriak eta tamainak eta proba-euskarriak ere eragin handia dute, batzuetan erabakigarria ere izan daiteke. Adibidez, altzairu ultra-erresistentearen trakzio-erresistentzia hidrogeno-atmosferan esponentzialki jaitsi daiteke.

Metalezko materialak indartzeko bi modu baino ez daude. Bata, aleazioaren atomo arteko lotura-indarra handitzea, haren indar teorikoa handitzea eta kristal oso bat prestatzea da, akatsik gabe, hala nola biboteak. Jakina da burdinazko biboteen indarra balio teorikotik gertu dagoela. Esan daiteke hori gertatzen dela biboteetan dislokaziorik ez dagoelako, edo deformazio-prozesuan zehar ugaldu ezin diren dislokazio kopuru txiki bat besterik ez dagoelako. Zoritxarrez, bibotearen diametroa handiagoa denean, indarra nabarmen jaisten da. Beste indartze-hurbilketa bat kristal-akats kopuru handia sartzea da kristalean, hala nola dislokazioak, puntu-akatsak, atomo heterogeneoak, ale-mugak, partikula oso sakabanatuak edo homogeneotasun eza (hala nola segregazioa), etab. Akats hauek dislokazioen mugimendua oztopatzen dute eta, gainera, metalaren erresistentzia nabarmen hobetzen dute. Gertaerek frogatu dute hau dela metalen erresistentzia handitzeko modurik eraginkorrena. Ingeniaritza-materialetarako, oro har, indartze-efektu integralen bidez lortzen da errendimendu integral hobea.