Cryfhau toddiant solet

1. Diffiniad

Ffenomen lle mae elfennau aloi yn cael eu toddi yn y metel sylfaen i achosi rhywfaint o ystumio dellt ac felly cynyddu cryfder yr aloi.

2. Egwyddor

Mae'r atomau hydoddyn sydd wedi'u hydoddi yn y toddiant solet yn achosi ystumio dellt, sy'n cynyddu ymwrthedd symudiad dadleoliad, yn gwneud llithro'n anodd, ac yn cynyddu cryfder a chaledwch toddiant solet yr aloi. Gelwir y ffenomen hon o gryfhau'r metel trwy doddi elfen hydoddyn benodol i ffurfio toddiant solet yn gryfhau toddiant solet. Pan fo crynodiad yr atomau hydoddyn yn briodol, gellir cynyddu cryfder a chaledwch y deunydd, ond mae ei galedwch a'i blastigrwydd wedi lleihau.

3. Ffactorau dylanwadol

Po uchaf yw cyfran atomig atomau hydoddyn, y mwyaf yw'r effaith gryfhau, yn enwedig pan fo'r gyfran atomig yn isel iawn, mae'r effaith gryfhau yn fwy arwyddocaol.

Po fwyaf yw'r gwahaniaeth rhwng atomau'r hydoddyn a maint atomig y metel sylfaen, y mwyaf yw'r effaith gryfhau.

Mae gan atomau hydoddiant rhyngrstitial effaith cryfhau hydoddiant solet fwy nag atomau amnewid, ac oherwydd bod ystumio dellt atomau rhyngrstitial mewn crisialau ciwbig sy'n canolbwyntio ar y corff yn anghymesur, mae eu heffaith gryfhau yn fwy nag effaith crisialau ciwbig sy'n canolbwyntio ar yr wyneb; ond mae hydoddedd solid atomau rhyngrstitial yn gyfyngedig iawn, felly mae'r effaith gryfhau wirioneddol hefyd yn gyfyngedig.

Po fwyaf yw'r gwahaniaeth yn nifer yr electronau falens rhwng atomau'r hydoddiant a'r metel sylfaen, y mwyaf amlwg yw effaith cryfhau'r toddiant solet, hynny yw, mae cryfder cynnyrch y toddiant solet yn cynyddu gyda chynnydd crynodiad yr electronau falens.

4. Mae graddfa cryfhau'r toddiant solet yn dibynnu'n bennaf ar y ffactorau canlynol

Y gwahaniaeth maint rhwng atomau matrics ac atomau hydoddyn. Po fwyaf yw'r gwahaniaeth maint, y mwyaf yw'r ymyrraeth â'r strwythur crisial gwreiddiol, a'r anoddaf yw hi i lithro dadleoliad.

Swm yr elfennau aloi. Po fwyaf o elfennau aloi a ychwanegir, y mwyaf yw'r effaith cryfhau. Os yw gormod o atomau yn rhy fawr neu'n rhy fach, bydd y hydoddedd yn cael ei ragori. Mae hyn yn cynnwys mecanwaith cryfhau arall, sef cryfhau'r cyfnod gwasgaredig.

Mae gan atomau hydoddyn rhyngrstitial effaith cryfhau hydoddiant solet fwy nag atomau amnewid.

Po fwyaf yw'r gwahaniaeth yn nifer yr electronau falens rhwng atomau'r hydoddiant a'r metel sylfaen, y mwyaf arwyddocaol yw effaith cryfhau'r hydoddiant solet.

5. Effaith

Mae cryfder cynnyrch, cryfder tynnol a chaledwch yn gryfach na metelau pur;

Yn y rhan fwyaf o achosion, mae'r hydwythedd yn is na hydwythedd metel pur;

Mae'r dargludedd yn llawer is na metel pur;

Gellir gwella ymwrthedd i ymgripio, neu golli cryfder ar dymheredd uchel, trwy gryfhau toddiant solet.

Caledu gwaith

1. Diffiniad

Wrth i raddau'r anffurfiad oer gynyddu, mae cryfder a chaledwch deunyddiau metel yn cynyddu, ond mae'r plastigedd a'r caledwch yn lleihau.

2. Cyflwyniad

Ffenomen lle mae cryfder a chaledwch deunyddiau metel yn cynyddu pan gânt eu hanffurfio'n blastig islaw'r tymheredd ailgrisialu, tra bod y plastigedd a'r caledwch yn lleihau. Gelwir hyn hefyd yn galedu gwaith oer. Y rheswm yw pan fydd y metel yn cael ei anffurfio'n blastig, mae'r gronynnau crisial yn llithro ac mae dadleoliadau'n cael eu clymu, sy'n achosi i'r gronynnau crisial ymestyn, torri a ffibreiddio, a chynhyrchir straen gweddilliol yn y metel. Fel arfer, mynegir graddfa'r caledu gwaith gan gymhareb microgaledwch yr haen wyneb ar ôl prosesu i'r hyn cyn prosesu a dyfnder yr haen galedu.

3. Dehongliad o safbwynt damcaniaeth dadleoliad

(1) Mae croestoriad yn digwydd rhwng dadleoliadau, ac mae'r toriadau sy'n deillio o hynny'n rhwystro symudiad y dadleoliadau;

(2) Mae adwaith yn digwydd rhwng dadleoliadau, ac mae'r dadleoliad sefydlog a ffurfiwyd yn rhwystro symudiad y dadleoliad;

(3) Mae amlhau dadleoliadau yn digwydd, ac mae'r cynnydd yn nwysedd y dadleoliad yn cynyddu'r ymwrthedd i symudiad y dadleoliad ymhellach.

4. Niwed

Mae caledu gwaith yn dod ag anawsterau i brosesu rhannau metel ymhellach. Er enghraifft, yn ystod y broses o rolio'r plât dur yn oer, bydd yn mynd yn anoddach ac anoddach i'w rolio, felly mae angen trefnu anelio canolradd yn ystod y broses brosesu i ddileu ei galedu gwaith trwy wresogi. Enghraifft arall yw gwneud wyneb y darn gwaith yn frau ac yn galed yn ystod y broses dorri, a thrwy hynny gyflymu gwisgo offer a chynyddu grym torri.

5. Manteision

Gall wella cryfder, caledwch a gwrthiant gwisgo metelau, yn enwedig ar gyfer y metelau pur hynny a rhai aloion na ellir eu gwella trwy driniaeth wres. Er enghraifft, mae gwifren ddur cryfder uchel wedi'i thynnu'n oer a sbring wedi'i goilio'n oer, ac ati, yn defnyddio anffurfiad gweithio oer i wella ei gryfder a'i derfyn elastigedd. Enghraifft arall yw defnyddio caledu gwaith i wella caledwch a gwrthiant gwisgo tanciau, traciau tractor, genau malu a throadau rheilffordd.

6. Rôl mewn peirianneg fecanyddol

Ar ôl tynnu oer, rholio a phlethu ergydion (gweler cryfhau arwyneb) a phrosesau eraill, gellir gwella cryfder arwyneb deunyddiau, rhannau a chydrannau metel yn sylweddol;

Ar ôl i'r rhannau gael eu straenio, mae straen lleol rhannau penodol yn aml yn fwy na therfyn cynnyrch y deunydd, gan achosi anffurfiad plastig. Oherwydd caledu gwaith, mae datblygiad parhaus anffurfiad plastig yn gyfyngedig, a all wella diogelwch rhannau a chydrannau;

Pan gaiff rhan neu gydran fetel ei stampio, mae ei hanffurfiad plastig yn cyd-fynd â chryfhau, fel bod yr anffurfiad yn cael ei drosglwyddo i'r rhan galed heb ei gweithio o'i gwmpas. Ar ôl gweithredoedd bob yn ail dro ar ôl tro o'r fath, gellir cael rhannau stampio oer gydag anffurfiad trawsdoriadol unffurf;

Gall wella perfformiad torri dur carbon isel a gwneud y sglodion yn hawdd i'w gwahanu. Ond mae caledu gwaith hefyd yn dod ag anawsterau i brosesu rhannau metel ymhellach. Er enghraifft, mae gwifren ddur wedi'i thynnu'n oer yn defnyddio llawer o ynni ar gyfer tynnu ymhellach oherwydd caledu gwaith, a gall hyd yn oed gael ei thorri. Felly, rhaid ei anelio i ddileu caledu gwaith cyn tynnu. Enghraifft arall yw, er mwyn gwneud wyneb y darn gwaith yn frau ac yn galed yn ystod torri, mae'r grym torri yn cynyddu yn ystod ail-dorri, ac mae traul yr offeryn yn cael ei gyflymu.

Cryfhau grawn mân

1. Diffiniad

Gelwir y dull o wella priodweddau mecanyddol deunyddiau metel trwy fireinio'r gronynnau crisial yn gryfhau mireinio crisial. Yn y diwydiant, mae cryfder y deunydd yn cael ei wella trwy fireinio'r gronynnau crisial.

2. Egwyddor

Fel arfer, mae metelau'n bolygrisialau sy'n cynnwys llawer o ronynnau crisial. Gellir mynegi maint y ronynnau crisial gan nifer y ronynnau crisial fesul uned gyfaint. Po fwyaf yw'r nifer, y mwyaf manwl yw'r ronynnau crisial. Mae arbrofion yn dangos bod gan fetelau mân ar dymheredd ystafell gryfder, caledwch, plastigedd a chaledwch uwch na metelau bras. Mae hyn oherwydd bod y ronynnau mân yn cael eu hanffurfio'n blastig o dan rym allanol a gellir eu gwasgaru mewn mwy o ronynnau, mae'r anffurfiad plastig yn fwy unffurf, ac mae'r crynodiad straen yn llai; yn ogystal, po fwyaf manwl yw'r ronynnau, y mwyaf yw arwynebedd ffin y ronynnau a'r mwyaf troellog yw'r ffiniau ronynnau. Y mwyaf anffafriol yw lledaeniad craciau. Felly, gelwir y dull o wella cryfder y deunydd trwy fireinio'r ronynnau crisial yn gryfhau mireinio ronynnau yn y diwydiant.

3. Effaith

Po leiaf yw maint y grawn, y lleiaf yw nifer y dadleoliadau (n) yn y clwstwr dadleoliadau. Yn ôl τ=nτ0, y lleiaf yw crynodiad y straen, yr uchaf yw cryfder y deunydd;

Deddf cryfhau cryfhau grawn mân yw po fwyaf o ffiniau grawn, y mwyaf mân yw'r grawn. Yn ôl y berthynas Hall-Peiqi, y lleiaf yw gwerth cyfartalog (d) y grawn, yr uchaf yw cryfder cynnyrch y deunydd.

4. Y dull o fireinio grawn

Cynyddu gradd yr is-oeri;

Triniaeth dirywiad;

Dirgryniad a chymysgu;

Ar gyfer metelau sydd wedi'u hanffurfio'n oer, gellir mireinio'r grawn crisial trwy reoli graddfa'r anffurfiad a'r tymheredd anelio.

Atgyfnerthu ail gam

1. Diffiniad

O'i gymharu ag aloion un cam, mae gan aloion aml-gam ail gam yn ogystal â'r cam matrics. Pan fydd yr ail gam wedi'i ddosbarthu'n unffurf yn y cam matrics gyda gronynnau mân wedi'u gwasgaru, bydd ganddo effaith cryfhau sylweddol. Gelwir yr effaith gryfhau hon yn gryfhau'r ail gam.

2. Dosbarthiad

Ar gyfer symud dadleoliadau, mae gan yr ail gam sydd wedi'i gynnwys yn yr aloi y ddau sefyllfa ganlynol:

(1) Atgyfnerthu gronynnau anffurfiadwy (mecanwaith osgoi).

(2) Atgyfnerthu gronynnau anffurfiadwy (mecanwaith torri drwodd).

Mae cryfhau gwasgariad a chryfhau gwlybaniaeth ill dau yn achosion arbennig o gryfhau ail gam.

3. Effaith

Y prif reswm dros gryfhau'r ail gam yw'r rhyngweithio rhyngddynt a'r dadleoliad, sy'n rhwystro symudiad y dadleoliad ac yn gwella ymwrthedd anffurfiad yr aloi.

i grynhoi

Y ffactorau pwysicaf sy'n effeithio ar y cryfder yw cyfansoddiad, strwythur a chyflwr arwyneb y deunydd ei hun; yr ail yw cyflwr y grym, megis cyflymder y grym, y dull llwytho, ymestyn syml neu rym ailadroddus, a fydd yn dangos gwahanol gryfderau; Yn ogystal, mae gan geometreg a maint y sampl a'r cyfrwng prawf ddylanwad mawr hefyd, weithiau hyd yn oed yn bendant. Er enghraifft, gall cryfder tynnol dur cryfder uwch-uchel mewn awyrgylch hydrogen ostwng yn esbonyddol.

Dim ond dwy ffordd sydd i gryfhau deunyddiau metel. Un yw cynyddu grym bondio rhyngatomig yr aloi, cynyddu ei gryfder damcaniaethol, a pharatoi crisial cyflawn heb ddiffygion, fel mwstas. Gwyddys bod cryfder mwstas haearn yn agos at y gwerth damcaniaethol. Gellir ystyried bod hyn oherwydd nad oes unrhyw ddadleoliadau yn y mwstas, neu dim ond ychydig bach o ddadleoliadau na allant luosogi yn ystod y broses anffurfio. Yn anffodus, pan fydd diamedr y mwstas yn fwy, mae'r cryfder yn gostwng yn sydyn. Dull cryfhau arall yw cyflwyno nifer fawr o ddiffygion crisial i'r grisial, fel dadleoliadau, diffygion pwynt, atomau heterogenaidd, ffiniau grawn, gronynnau gwasgaredig iawn neu anghysondebau (megis gwahanu), ac ati. Mae'r diffygion hyn yn rhwystro symudiad dadleoliadau ac hefyd yn gwella cryfder y metel yn sylweddol. Mae ffeithiau wedi profi mai dyma'r ffordd fwyaf effeithiol o gynyddu cryfder metelau. Ar gyfer deunyddiau peirianneg, yn gyffredinol trwy effeithiau cryfhau cynhwysfawr y cyflawnir perfformiad cynhwysfawr gwell.