Materiaalin myöntymisen jälkeen ilmiötä, jossa sen lujuus ja kovuus kasvavat, kun taas sen plastisuus ja sitkeys heikkenevät muodonmuutoksen lisääntyessä, kutsutaan jännityskarkaisuksi tai työkarkaisuksi.
02
Mekanismi
Plastisen muodonmuutoksen edetessä dislokaatiotiheys kasvaa jatkuvasti. Siksi dislokaatioiden leikkaaminen liikkeen aikana voimistuu, mikä johtaa kiinteisiin halkeamiin, sijoiltaan sotkeutumiseen ja muihin esteisiin. Tämä lisää vastustuskykyä dislokaatioliikkeelle, mikä lisää muodonmuutoskestävyyttä ja vaikeuttaa plastista muodonmuutosta, mikä lisää metallin lujuutta.
Sääntö: Kun muodonmuutosaste kasvaa, materiaalin lujuus ja kovuus kasvavat, kun taas sen plastisuus ja sitkeys heikkenevät. Dislokaatiotiheys kasvaa jatkuvasti. Kaavakaavion mukaan lujuus on suoraan verrannollinen dislokaatiotiheyden ρ ensimmäiseen potenssiin. Mitä suurempi on dislokaatioiden Burgers-vektori b, sitä merkittävämpi on vahvistava vaikutus.
03
menetelmät
Kylmä muodonmuutos, kuten kylmäpuristus, valssaus, rullaus jne.
04
Esimerkki
Kylmävedetyt{0}}teräslangat voivat lisätä sen lujuutta useita kertoja.
05
Jännitysten vahvistamisen käytännön merkitys (edut ja haitat)
(1) Edut:
① Vetovahvistus on tehokas menetelmä metallien vahvistamiseen. Sellaisten materiaalien, joita ei voida vahvistaa lämpökäsittelyllä, jännitysvahvistus voi lisätä niiden lujuutta useita kertoja.
② Se on tärkeä tekijä tiettyjen työkappaleiden tai -puolivalmiiden tuotteiden muotoilussa, mikä mahdollistaa metallin tasaisen muodonmuutoksen ja mahdollistaa työkappaleiden tai puolivalmiiden tuotteiden muodostamisen, kuten kylmävedetyn teräslangan ja osien leimaamisen.
③ Vedon vahvistaminen voi myös parantaa osien tai komponenttien turvallisuutta käytön aikana. Kun jännityskeskittymä tai ylikuormitus esiintyy osan tietyissä osissa, tapahtuu plastista muodonmuutosta kyseisessä kohdassa. Työkarkaisun seurauksena ylikuormitetun osan muodonmuutos pysähtyy, mikä parantaa turvallisuutta.
(2) Haitat:
① Vedonvahvistus vaikeuttaa myös materiaalin tuotantoa ja käyttöä. Muodonmuutos lisää lujuutta, mutta vähentää plastisuutta, mikä vaikeuttaa muodonmuutosta ja vaatii enemmän tehoa.
② Jotta materiaali jatkaa muodonmuutosta, tarvitaan uudelleenkiteytyshehkutusta välillä, jotta materiaali voi jatkaa muodonmuutosta ilman halkeilua, mikä lisää tuotantokustannuksia. Kuva Kuva II. Kiinteän liuoksen vahvistaminen Kuva 01 Määritelmä Kiinteän liuoksen lujittaminen on ilmiö, jossa kiinteän liuoksen lujuus ja kovuus kasvavat, kun taas sen plastisuus ja sitkeys pienenevät liuenneen aineen atomipitoisuuden kasvaessa. 02 Mekanismi (1) Liuenneiden aineiden liukeneminen vääristää kiinteän liuoksen kidehilaa, mikä estää sijoittumien liikkumisen liukupinnoilla. (2) Dislokaatiolinjoille erottuvien liuenneiden aineiden atomien muodostamat Cotillard-ilmakehät kiinnittävät dislokaatioita, mikä lisää vastustuskykyä dislokaatioliikkeelle. (3) Liuenneiden aineiden atomien erottuminen pinoutumisvika-alueilla estää laajennettujen dislokaatioiden liikkumista. Kaikki tekijät, jotka estävät dislokaatioliikettä ja lisäävät sijoiltaanmenon vastusta, voivat lisätä lujuutta. 03 Säännöt ① Kiinteän liuoksen liukoisuusalueella mitä suurempi seosaineen massaosuus on, sitä suurempi on vahvistava vaikutus. ② Mitä suurempi kokoero liuenneiden aineiden ja liuotinatomien välillä on, sitä merkittävämpi on vahvistava vaikutus. ③ Interstitiaalisia kiinteitä liuoksia muodostavien liuenneiden alkuaineiden vahvistava vaikutus on suurempi kuin korvaavia kiinteitä liuoksia muodostavien alkuaineiden.
④ Mitä suurempi ero valenssielektronien lukumäärässä liuenneiden aineiden ja liuotinatomien välillä on, sitä suurempi on vahvistava vaikutus.
04
Menetelmä
Lejeeraus eli seosaineiden lisääminen.
05
Esimerkki
Kupari{0}}nikkeliseosten lujuus on suurempi kuin puhtaan kuparin ja nikkelimetallien.
Kuva Kuva
III. Viljan jalostuksen vahvistaminen
Kuva 01
Määritelmä
Ilmiötä, jossa materiaalin lujuus, kovuus, plastisuus ja sitkeys lisääntyvät raekoon pienentyessä, kutsutaan raevahvistukseksi.
02
Mekanismi
Periaatteena on raerajajen estävä vaikutus dislokaatioliukumiseen. Monikiteisissä materiaaleissa dislokaatioliikkeen on voitettava raerajojen vastus. Tämä johtuu siitä, että dislokaatioiden suunnat raeraajan molemmilla puolilla ovat erilaisia. Siksi tietyssä jyvässä liukastuminen ei voi ylittää suoraan raerajaa viereiseen rakeeseen. Vasta sen jälkeen, kun suuri määrä dislokaatioita kerääntyy raerajalle aiheuttaen jännityskeskittymän, olemassa olevien dislokaatioiden liikettä viereisissä rakeissa voidaan stimuloida aiheuttamaan liukumista. Siksi mitä hienompi raekoko on, sitä suurempi on materiaalin lujuus.
03
Sääntö
Hienommat jyvät johtavat suurempiin raeraja-alueisiin. Hall{1}}Page-kaavan mukaan mitä pienempi keskimääräinen raehalkaisija d, sitä suurempi on materiaalin myötöraja σs.
04
Viljojen jalostusmenetelmät
① Kiteytymisen aikana jyviä voidaan jalostaa lisäämällä alijäähdytystä, modifiointikäsittelyä, tärinää ja sekoittamalla ytimen muodostumisnopeuden lisäämiseksi.
② Kylmä{0}}muodostuneiden metallien rakeita voidaan jalostaa säätämällä muodonmuutosastetta ja hehkutuslämpötilaa.
③ Jyviä voidaan jalostaa normalisoimalla ja hehkuttamalla lämpökäsittelyjä.
④ Teräkseen voidaan lisätä seosaineita uusien faasien muodostamiseksi, mikä estää rakeiden kasvua.
Kuva Kuva
IV. Toisen vaiheen vahvistaminen
Kuva 01
Määritelmä
Yhden tai useamman muun faasin läsnäolo metallimatriisissa lisää metallin lujuutta. Riippuen toisen vaiheen saamisprosessista, toisen vaiheen vahvistaminen jaetaan: ① Saostusvahvistus: toisen vaiheen saaminen faasimuunnoslämpökäsittelyllä; ② Dispersion vahvistaminen: toisen vaiheen saaminen jauhesintrauksella tai sisäisellä hapetuksella.
02
Mekanismi
Kun dislokaatio kohtaa toisen vaiheen liikkeensä aikana, sen on ohitettava tai leikattava toinen vaihe. Siten toinen vaihe estää sijoiltaan siirtymän liikettä, mikä lisää materiaalin lujuutta.
03
Esimerkki
Sementiitin läsnäolo teräksessä lisää sen lujuutta.
