მყარი ხსნარის გაძლიერება

1. განმარტება

ფენომენი, რომლის დროსაც შენადნობის ელემენტები იხსნება საბაზისო ლითონში, რათა გამოიწვიოს მედის გარკვეული ხარისხის დამახინჯება და ამით გაზარდოს შენადნობის სიმტკიცე.

2. პრინციპი

მყარ ხსნარში გახსნილი ხსნარის ატომები იწვევენ გისოსის დამახინჯებას, რაც ზრდის დისლოკაციის მოძრაობის წინააღმდეგობას, ართულებს სრიალს და ზრდის შენადნობის მყარი ხსნარის სიმტკიცეს და სიმტკიცეს. ლითონის გამაგრების ამ ფენომენს გარკვეული ხსნადი ელემენტის დაშლით მყარი ხსნარის წარმოქმნით, ეწოდება მყარი ხსნარის გამაგრება. როდესაც გამხსნელი ნივთიერების ატომების კონცენტრაცია შესაბამისია, მასალის სიმტკიცე და სიმტკიცე შეიძლება გაიზარდოს, მაგრამ მისი სიმტკიცე და პლასტიურობა შემცირდა.

3. გავლენის ფაქტორები

რაც უფრო მაღალია გამხსნელი ნივთიერების ატომების ატომური ფრაქცია, მით უფრო დიდია გაძლიერების ეფექტი, განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც ატომური ფრაქცია ძალიან დაბალია, გაძლიერების ეფექტი უფრო მნიშვნელოვანია.

რაც უფრო დიდია განსხვავება ხსნარის ატომებსა და ძირითადი ლითონის ატომურ ზომას შორის, მით უფრო დიდია გამაძლიერებელი ეფექტი.

ინტერსტიციული ხსნარის ატომებს აქვთ მყარი ხსნარის გაძლიერების უფრო დიდი ეფექტი, ვიდრე შემცვლელ ატომებს, და რადგანაც სხეულზე ორიენტირებულ კუბურ კრისტალებში ინტერსტიციული ატომების ბადისებრი დამახინჯება ასიმეტრიულია, მათი გამაძლიერებელი ეფექტი უფრო დიდია, ვიდრე სახეზე ორიენტირებული კუბური კრისტალები; მაგრამ ინტერსტიციული ატომები მყარი ხსნადობა ძალიან შეზღუდულია, ამიტომ რეალური გამაძლიერებელი ეფექტიც შეზღუდულია.

რაც უფრო დიდია განსხვავება ვალენტურ ელექტრონებს შორის გამხსნელ ატომებსა და ძირითად ლითონს შორის, მით უფრო აშკარაა მყარი ხსნარის გაძლიერების ეფექტი, ანუ მყარი ხსნარის გამოსავლიანობა იზრდება ვალენტური ელექტრონის კონცენტრაციის მატებასთან ერთად.

4. მყარი ხსნარის გამაგრების ხარისხი ძირითადად დამოკიდებულია შემდეგ ფაქტორებზე

ზომის განსხვავება მატრიცის ატომებსა და ხსნარის ატომებს შორის. რაც უფრო დიდია ზომის განსხვავება, მით მეტია ჩარევა თავდაპირველ კრისტალურ სტრუქტურაში და მით უფრო რთულია დისლოკაციის სრიალი.

შენადნობი ელემენტების რაოდენობა. რაც უფრო მეტი შენადნობის ელემენტები დაემატება, მით მეტია გამაგრების ეფექტი. თუ ძალიან ბევრი ატომია ძალიან დიდი ან ძალიან პატარა, ხსნადობა გადააჭარბებს. ეს გულისხმობს გაძლიერების სხვა მექანიზმს, დისპერსიული ფაზის გაძლიერებას.

ინტერსტიციულ გამხსნელ ატომებს აქვთ მყარი ხსნარის გამაძლიერებელი ეფექტი, ვიდრე შემცვლელ ატომებს.

რაც უფრო დიდია განსხვავება ვალენტური ელექტრონების რაოდენობაში ხსნარის ატომებსა და ძირითად ლითონს შორის, მით უფრო მნიშვნელოვანი იქნება მყარი ხსნარის გაძლიერების ეფექტი.

5. ეფექტი

მოსავლიანობის სიმტკიცე, დაჭიმვის სიმტკიცე და სიმტკიცე უფრო ძლიერია ვიდრე სუფთა ლითონები;

უმეტეს შემთხვევაში, ელასტიურობა უფრო დაბალია ვიდრე სუფთა ლითონისა;

გამტარობა გაცილებით დაბალია ვიდრე სუფთა ლითონი;

ცოცვის წინააღმდეგობა, ან სიძლიერის დაკარგვა მაღალ ტემპერატურაზე, შეიძლება გაუმჯობესდეს მყარი ხსნარის გაძლიერებით.

სამუშაო გამკვრივება

1. განმარტება

ცივი დეფორმაციის ხარისხის მატებასთან ერთად იზრდება ლითონის მასალების სიმტკიცე და სიმტკიცე, მაგრამ მცირდება პლასტიურობა და სიმტკიცე.

2. შესავალი

ფენომენი, რომლის დროსაც ლითონის მასალების სიმტკიცე და სიმტკიცე იზრდება, როდესაც ისინი პლასტიკურად დეფორმირდება რეკრისტალიზაციის ტემპერატურის ქვემოთ, ხოლო პლასტიურობა და სიმტკიცე მცირდება. ასევე ცნობილია, როგორც ცივი სამუშაო გამკვრივება. მიზეზი ის არის, რომ როდესაც ლითონი პლასტიკურად დეფორმირებულია, ბროლის მარცვლები სრიალებს და დისლოკაციები იბნევა, რაც იწვევს ბროლის მარცვლების გახანგრძლივებას, მსხვრევას და ბოჭკოვანებას, ხოლო მეტალში წარმოიქმნება ნარჩენი ძაბვები. სამუშაო გამკვრივების ხარისხი ჩვეულებრივ გამოიხატება დამუშავების შემდეგ ზედაპირის ფენის მიკროსიხისტის შეფარდებით დამუშავებამდე და გამაგრებული ფენის სიღრმით.

3. ინტერპრეტაცია დისლოკაციის თეორიის პერსპექტივიდან

(1) კვეთა ხდება დისლოკაციების შორის და შედეგად მიღებული ჭრილობები აფერხებს დისლოკაციების მოძრაობას;

(2) რეაქცია ხდება დისლოკაციებს შორის და ჩამოყალიბებული ფიქსირებული დისლოკაცია აფერხებს დისლოკაციის მოძრაობას;

(3) ხდება დისლოკაციების გამრავლება და დისლოკაციის სიმკვრივის ზრდა კიდევ უფრო ზრდის დისლოკაციის მოძრაობის წინააღმდეგობას.

4. ზიანი

სამუშაო გამკვრივება სირთულეებს იწვევს ლითონის ნაწილების შემდგომ დამუშავებაში. მაგალითად, ფოლადის ფირფიტის ცივად გაბრტყელების პროცესში, ის უფრო და უფრო ძნელდება დასახვევად, ამიტომ დამუშავების პროცესში აუცილებელია შუალედური დამუშავების მოწყობა, რათა აღმოიფხვრას მისი სამუშაო გამკვრივება გახურებით. კიდევ ერთი მაგალითია სამუშაო ნაწილის ზედაპირი მყიფე და მყარი ჭრის პროცესში, რითაც აჩქარებს ხელსაწყოს ცვეთას და ზრდის ჭრის ძალას.

5. სარგებელი

მას შეუძლია გააუმჯობესოს ლითონების სიმტკიცე, სიმტკიცე და აცვიათ წინააღმდეგობა, განსაკუთრებით იმ სუფთა ლითონებისა და გარკვეული შენადნობებისთვის, რომელთა გაუმჯობესება შეუძლებელია თერმული დამუშავებით. მაგალითად, ცივად გამოყვანილი მაღალი სიმტკიცის ფოლადის მავთული და ცივად დახვეული ზამბარა და ა.შ. იყენებენ ცივ სამუშაო დეფორმაციას მისი სიძლიერისა და დრეკადობის ზღვრის გასაუმჯობესებლად. კიდევ ერთი მაგალითია სამუშაო გამკვრივების გამოყენება ტანკების, ტრაქტორის ლიანდაგების, გამანადგურებელი ყბების და რკინიგზის გადასახვევების სიხისტისა და აცვიათ წინააღმდეგობის გასაუმჯობესებლად.

6. როლი მანქანათმშენებლობაში

ცივი დახაზვის, გორვა და გასროლის (იხ. ზედაპირის გამაგრება) და სხვა პროცესების შემდეგ, ლითონის მასალების, ნაწილებისა და კომპონენტების ზედაპირის სიმტკიცე შეიძლება მნიშვნელოვნად გაუმჯობესდეს;

ნაწილების დაძაბულობის შემდეგ, გარკვეული ნაწილების ადგილობრივი სტრესი ხშირად აჭარბებს მასალის მოსავლიანობის ზღვარს, რაც იწვევს პლასტმასის დეფორმაციას. სამუშაო გამკვრივების გამო, პლასტიკური დეფორმაციის უწყვეტი განვითარება შეზღუდულია, რამაც შეიძლება გააუმჯობესოს ნაწილებისა და კომპონენტების უსაფრთხოება;

ლითონის ნაწილის ან კომპონენტის დაჭედვისას, მის პლასტიკურ დეფორმაციას თან ახლავს გამაგრება, რის გამოც დეფორმაცია გადადის მის ირგვლივ დაუმუშავებელ გამაგრებულ ნაწილზე. ასეთი განმეორებითი მონაცვლეობითი მოქმედებების შემდეგ შეიძლება მიღებულ იქნეს ცივი დაჭედვის ნაწილები ერთგვაროვანი განივი დეფორმაციით;

მას შეუძლია გააუმჯობესოს დაბალნახშირბადოვანი ფოლადის ჭრის შესრულება და ჩიპების ადვილად გამოყოფა. მაგრამ სამუშაო გამკვრივება ასევე იწვევს სირთულეებს ლითონის ნაწილების შემდგომ დამუშავებაში. მაგალითად, ცივად გამოყვანილი ფოლადის მავთული შრომის გამკვრივების გამო შემდგომი დახაზვისთვის დიდ ენერგიას ხარჯავს და შესაძლოა გატეხილიც კი იყოს. მაშასადამე, დახატვამდე სამუშაო გამკვრივების აღმოსაფხვრელად უნდა მოხდეს მისი ადუღება. კიდევ ერთი მაგალითი არის ის, რომ ჭრის დროს სამუშაო ნაწილის ზედაპირი მტვრევადი და მყარი რომ გახდეს, ხელახლა ჭრის დროს იზრდება ჭრის ძალა და აჩქარებულია ხელსაწყოს ცვეთა.

წვრილი მარცვლეულის გაძლიერება

1. განმარტება

ლითონის მასალების მექანიკური თვისებების გაუმჯობესების მეთოდს ბროლის მარცვლების დახვეწით ეწოდება კრისტალური რაფინირების გამაგრება. ინდუსტრიაში მასალის სიმტკიცე უმჯობესდება ბროლის მარცვლების დახვეწით.

2. პრინციპი

ლითონები, როგორც წესი, არის პოლიკრისტალები, რომლებიც შედგება მრავალი ბროლის მარცვლებისგან. ბროლის მარცვლების ზომა შეიძლება გამოისახოს ბროლის მარცვლების რაოდენობით ერთეულ მოცულობაზე. რაც მეტია რიცხვი, მით უფრო თხელია ბროლის მარცვლები. ექსპერიმენტებმა აჩვენა, რომ წვრილმარცვლოვან ლითონებს ოთახის ტემპერატურაზე უფრო მაღალი სიმტკიცე, სიმტკიცე, პლასტიურობა და გამძლეობა აქვთ, ვიდრე მსხვილმარცვლიან ლითონებს. ეს იმიტომ ხდება, რომ წვრილი მარცვლები გარეგანი ძალის ქვეშ განიცდიან პლასტმასის დეფორმაციას და შეიძლება გაიფანტონ მეტ მარცვლებში, პლასტიკური დეფორმაცია უფრო ერთგვაროვანია და დაძაბულობის კონცენტრაცია ნაკლებია; გარდა ამისა, რაც უფრო თხელია მარცვლები, მით უფრო დიდია მარცვლეულის საზღვრის ფართობი და უფრო დახრილი მარცვლის საზღვრები. მით უფრო არახელსაყრელია ბზარების გამრავლება. ამიტომ, კრისტალური მარცვლების დახვეწით მასალის სიმტკიცის გაუმჯობესების მეთოდს ინდუსტრიაში მარცვლეულის დახვეწის გაძლიერება ეწოდება.

3. ეფექტი

რაც უფრო მცირეა მარცვლის ზომა, მით უფრო მცირეა დისლოკაციების რაოდენობა (n) დისლოკაციის მტევანში. τ=nτ0-ის მიხედვით, რაც უფრო მცირეა დაძაბულობის კონცენტრაცია, მით მეტია მასალის სიმტკიცე;

წვრილმარცვლოვანი გამაგრების გაძლიერების კანონი ისაა, რომ რაც უფრო მეტი მარცვლეულის საზღვრებია, მით უფრო თხელია მარცვლები. ჰოლ-პეიკის ურთიერთობის მიხედვით, რაც უფრო მცირეა მარცვლების საშუალო მნიშვნელობა (დ), მით უფრო მაღალია მასალის მოსავლიანობა.

4. მარცვლის დახვეწის მეთოდი

ქვეგაგრილების ხარისხის გაზრდა;

გაუარესების მკურნალობა;

ვიბრაცია და მორევა;

ცივად დეფორმირებული ლითონებისთვის, ბროლის მარცვლების დახვეწა შესაძლებელია დეფორმაციის ხარისხისა და დამუშავების ტემპერატურის კონტროლით.

მეორე ეტაპის გაძლიერება

1. განმარტება

ერთფაზიან შენადნობებთან შედარებით, მრავალფაზიან შენადნობებს მატრიცის ფაზის გარდა მეორე ფაზა აქვთ. როდესაც მეორე ფაზა თანაბრად ნაწილდება მატრიცის ფაზაში წვრილი დისპერსიული ნაწილაკებით, მას ექნება მნიშვნელოვანი გამაძლიერებელი ეფექტი. ამ გამაძლიერებელ ეფექტს მეორე ფაზის გაძლიერება ეწოდება.

2. კლასიფიკაცია

დისლოკაციების გადაადგილებისთვის, შენადნობში შემავალ მეორე ფაზას აქვს შემდეგი ორი სიტუაცია:

(1) არადეფორმირებადი ნაწილაკების გამაგრება (შემოვლითი მექანიზმი).

(2) დეფორმირებადი ნაწილაკების გამაგრება (გაჭრის მექანიზმი).

დისპერსიული გამაგრებაც და ნალექების გაძლიერებაც მეორე ფაზის გაძლიერების განსაკუთრებული შემთხვევებია.

3. ეფექტი

მეორე ფაზის გაძლიერების ძირითადი მიზეზი არის მათსა და დისლოკაციის ურთიერთქმედება, რაც აფერხებს დისლოკაციის მოძრაობას და აუმჯობესებს შენადნობის დეფორმაციის წინააღმდეგობას.

შეჯამება

სიძლიერეზე მოქმედი ყველაზე მნიშვნელოვანი ფაქტორებია თავად მასალის შემადგენლობა, სტრუქტურა და ზედაპირის მდგომარეობა; მეორე არის ძალის მდგომარეობა, როგორიცაა ძალის სიჩქარე, დატვირთვის მეთოდი, მარტივი გაჭიმვა ან განმეორებითი ძალა, აჩვენებს სხვადასხვა სიძლიერეს; გარდა ამისა, ნიმუშის გეომეტრია და ზომა და ტესტის საშუალება ასევე დიდ გავლენას ახდენს, ზოგჯერ გადამწყვეტიც კი. მაგალითად, წყალბადის ატმოსფეროში ულტრამაღალი სიმტკიცის ფოლადის ელასტიურობა შეიძლება ექსპონენციალურად დაეცეს.

ლითონის მასალების გამაგრების მხოლოდ ორი გზა არსებობს. ერთი არის შენადნობის ატომთაშორისი შემაკავშირებელი ძალის გაზრდა, მისი თეორიული სიძლიერის გაზრდა და სრული კრისტალის მომზადება დეფექტების გარეშე, როგორიცაა ულვაში. ცნობილია, რომ რკინის ულვაშის სიძლიერე თეორიულ მნიშვნელობას უახლოვდება. შეიძლება ჩაითვალოს, რომ ეს არის იმის გამო, რომ ულვაშებში არ არის დისლოკაციები, ან მხოლოდ მცირე რაოდენობის დისლოკაციები, რომლებიც ვერ მრავლდებიან დეფორმაციის პროცესში. სამწუხაროდ, როდესაც ულვაშის დიამეტრი უფრო დიდია, ძალა მკვეთრად ეცემა. კიდევ ერთი გამაძლიერებელი მიდგომაა კრისტალში დიდი რაოდენობით დეფექტების შეტანა, როგორიცაა დისლოკაციები, წერტილოვანი დეფექტები, ჰეტეროგენული ატომები, მარცვლების საზღვრები, ძალიან გაფანტული ნაწილაკები ან არაჰომოგენურობა (როგორიცაა სეგრეგაცია) და ა.შ. ეს დეფექტები აფერხებს დისლოკაციების მოძრაობას და ასევე მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს ლითონის სიმტკიცეს. ფაქტებმა დაამტკიცა, რომ ეს არის ყველაზე ეფექტური გზა ლითონების სიმტკიცის ასამაღლებლად. საინჟინრო მასალებისთვის, ზოგადად, ყოვლისმომცველი გამაძლიერებელი ეფექტების საშუალებით ხდება უკეთესი ყოვლისმომცველი შესრულების მიღწევა.