1. Verformungsverfestigung (oder Dehnungsverfestigung, Kaltverfestigung)
Definition
Nachdem das Material nachgibt, nehmen mit zunehmendem Verformungsgrad die Festigkeit und Härte des Materials zu, und das Phänomen, dass die Plastizität und Zähigkeit abnehmen, wird als Verformungsverfestigung oder Kaltverfestigung bezeichnet.
Mechanismus
Mit fortschreitender plastischer Verformung nimmt die Versetzungsdichte kontinuierlich zu, so dass sich die gegenseitige Abgabe von Versetzungen während der Bewegung intensiviert, was zu Hindernissen wie festen Stufen und Verwicklungen von Versetzungen führt, die den Widerstand der Versetzungsbewegung erhöhen und eine Verformung verursachen. Die Erhöhung des Widerstands erschwert die Fortsetzung der plastischen Verformung, wodurch die Festigkeit des Metalls verbessert wird: Der Verformungsgrad nimmt zu, die Festigkeit und Härte des Materials nehmen zu, die Plastizität und Zähigkeit nehmen ab und die Versetzungsdichte nimmt weiter zu. Gemäß dem Formelbild können Festigkeit und Versetzungsdichte bekannt sein ρ ist proportional zur halben Potenz, je größer der Burgers-Vektor b der Versetzung ist, desto größer ist die Verstärkungswirkung.
Methode
Kaltverformung, wie Kaltpressen, Walzen, Kugelstrahlen usw.
Beispiel
Der kaltgezogene Stahldraht kann seine Festigkeit verdoppeln.
Die praktische Bedeutung der Verformungsstärkung (Vor- und Nachteile)
(1) Vorteile:
①Die Verformungsverstärkung ist eine effektive Methode zur Verstärkung von Metallen. Bei einigen Materialien, die nicht durch Wärmebehandlung verfestigt werden können, kann eine Verformungsverfestigung verwendet werden, um die Festigkeit des Materials zu erhöhen, wodurch die Festigkeit verdoppelt werden kann.
②Es ist ein wichtiger Faktor bei der Verarbeitung und Formung einiger Werkstücke oder Halbzeuge, der das Metall gleichmäßig verformt und das Formen von Werkstücken oder Halbzeugen ermöglicht, wie z. B. kaltgezogener Stahldraht und Stanzen von Teilen.
③Verformungsverstärkung kann auch die Sicherheit von Teilen oder Komponenten während des Gebrauchs verbessern. Wenn in bestimmten Teilen des Teils eine Spannungskonzentration oder Überlastung auftritt, tritt an dieser Stelle eine plastische Verformung auf, und die Verformung des überlasteten Teils hört aufgrund der Kaltverfestigung auf, wodurch die Sicherheit verbessert wird. Sex.
(2) Nachteile:
①Verformungsverstärkung bringt auch Schwierigkeiten bei der Herstellung und Verwendung von Materialien mit sich. Die Verformung erhöht die Festigkeit und verringert die Plastizität, was es schwierig macht, die Verformung fortzusetzen, und einen höheren Energieverbrauch erfordert.
②Damit sich das Material weiter verformen kann, ist in der Mitte ein Rekristallisationsglühen erforderlich, damit sich das Material ohne Rissbildung weiter verformen kann, was die Produktionskosten erhöht.
2. Festigung der festen Lösung
Definition
Mit der Erhöhung des Gehalts an gelösten Atomen nehmen die Festigkeit und Härte der festen Lösung zu, und das Phänomen, dass die Plastizität und Zähigkeit abnehmen, wird Festigung der festen Lösung genannt.
Mechanismus
(1) Die Auflösung gelöster Atome verzerrt das Gitter der festen Lösung und behindert die Bewegung von Versetzungen auf der Gleitebene.
(2) Die durch die getrennten gelösten Atome auf der Versetzungslinie gebildete Coriolis-Luftmasse kann die Versetzung festhalten und den Widerstand der Versetzungsbewegung erhöhen.
(3) Die Segregation von gelösten Atomen in der Stapelfehlerregion behindert die Bewegung ausgedehnter Versetzungen. Alle Faktoren, die die Bewegung von Versetzungen behindern und den Widerstand der Versetzungsbewegung erhöhen, können die Stärke erhöhen.
Gesetz
①Im Bereich der Mischkristalllöslichkeit gilt: Je größer der Massenanteil an Legierungselementen, desto größer die Verfestigungswirkung
②Je größer der Größenunterschied zwischen gelösten Atomen und Lösungsmittelatomen ist, desto signifikanter wird der Verstärkungseffekt sein.
③Die Verstärkungswirkung von gelösten Elementen, die interstitielle feste Lösungen bilden, ist größer als die von Elementen, die feste Ersatzlösungen bilden
④Je größer der Unterschied in der Anzahl der Valenzelektronen zwischen gelösten Atomen und Lösungsmittelatomen ist, desto größer ist der Verstärkungseffekt.
Methode
Legieren, d. h. Hinzufügen von Legierungselementen.
Beispiel
Die Festigkeit von Kupfer-Nickel-Legierungen ist größer als die von Kupfer- und Nickel-Reinmetallen.
3. Feinkornverstärkung
Definition
Mit der Abnahme der Korngröße nehmen die Festigkeit und Härte des Materials zu, und das Phänomen, dass auch die Plastizität und Zähigkeit verbessert werden, wird Feinkornfestigung genannt.
Mechanismus
Das Prinzip liegt in der blockierenden Wirkung von Korngrenzen auf den Versetzungsschlupf. Bei Polykristallen muss die Bewegung von Versetzungen den Widerstand der Korngrenzen überwinden. Dies liegt daran, dass die Versetzungsorientierungen auf beiden Seiten der Korngrenzen unterschiedlich sind, so dass in einem bestimmten Korn die verschobenen Versetzungen die Korngrenze nicht direkt überqueren und in die benachbarte Korngrenze eintreten können. Nur wenn eine große Anzahl von Versetzungen an der Korngrenze gepackt ist und eine Spannungskonzentration verursacht, kann die Bewegung bestehender Versetzungen in benachbarten Körnern angeregt werden, um einen Schlupf zu erzeugen. Je feiner also die Körnung, desto höher die Festigkeit des Materials.
Gesetz
Je feiner das Korn, desto größer die Korngrenzenfläche. Je kleiner der mittlere Durchmesser d des Korns ist, desto höher ist nach dem Hall-Page-Formelbild die Streckgrenze σs des Materials.
Die Methode der Kornverfeinerung
① Während des Kristallisationsprozesses können die Kristallkörner verfeinert werden, indem der Grad der Unterkühlung, Modifikationsbehandlung, Vibration und Rühren erhöht wird, um die Keimbildungsrate zu erhöhen;
② Bei kaltverformten Metallen können Körner verfeinert werden, indem der Verformungsgrad und die Glühtemperatur gesteuert werden.
③Die Körner können durch Wärmebehandlungsmethoden des Normalisierens und Glühens verfeinert werden;
④ Legierungselemente können dem Stahl hinzugefügt werden, um eine neue Phase zu bilden, um das Kornwachstum zu hemmen.
4. Die zweite Phase Stärkung
Definition
Es gibt eine oder mehrere andere Phasen in der Metallmatrix, und das Vorhandensein dieser Phasen erhöht die Festigkeit des Metalls. Aufgrund der unterschiedlichen Verfahren zur Gewinnung der zweiten Phase wird die Zweitphasenverfestigung unterteilt in ①Ausscheidungshärtung: die zweite Phase wird durch Phasenwechselwärmebehandlung erhalten ②Dispersionsverfestigung: die zweite Phase wird durch Pulversintern oder innere Oxidation erhalten.
Mechanismus
Wenn die Versetzung während der Bewegung auf die zweite Phase trifft, muss sie die zweite Phase umgehen oder durchschneiden, sodass die zweite Phase die Bewegung der Versetzung behindert und die Festigkeit des Materials verbessert.
Beispiel
Das Vorhandensein von Zementit in Stahl erhöht seine Festigkeit von Stahl.
