ความแข็งแรงครากของวัสดุโลหะและปัจจัยที่มีอิทธิพล

ความแข็งแรงของผลผลิตหมายถึงวัสดุที่เริ่มสร้างการเสียรูปพลาสติกมาโครเมื่อเกิดความเครียด สำหรับปรากฏการณ์ผลผลิตเป็นวัสดุที่ชัดเจน ความแข็งแรงของผลผลิตบนจุดผลผลิตของความเครียด - มูลค่าผลผลิต; สำหรับปรากฏการณ์ผลผลิตไม่ใช่วัสดุที่ชัดเจน โดยปกติจะเป็นเส้นโค้งความเค้น - ความเครียดเพื่อให้เกิดการเสียรูปตกค้างจำนวนหนึ่งเป็นมาตรฐาน เช่น ปกติ 0.2% การเสียรูปที่เหลือของ ความเครียดเป็นความแรงของผลผลิต สัญลักษณ์สำหรับ σ0.2 หรือ σys
ความแข็งแรงของผลผลิตมักจะใช้เป็นดัชนีการประเมินคุณสมบัติทางกลของวัสดุที่เป็นของแข็ง และเป็นขีดจำกัดการใช้งานจริงของวัสดุ
ปัจจัยภายในที่ส่งผลต่อความแข็งแรงของผลผลิต
ปัจจัยภายในที่ส่งผลต่อความแข็งแรงของผลผลิตคือ:
1. ลักษณะโลหะและประเภทขัดแตะ - กำลังรับผลผลิตของผลึกเดี่ยวโลหะบริสุทธิ์ถูกกำหนดโดยความต้านทานต่อการเคลื่อนที่ของการเคลื่อนที่ ความต้านทานเหล่านี้มีความแตกต่างระหว่างความต้านทานขัดแตะและความต้านทานที่เกิดจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างการเคลื่อนที่ แรงขัดแตะมีความสัมพันธ์กับความกว้างของความคลาดเคลื่อนและเวกเตอร์ของเบิร์กเนอร์ ซึ่งทั้งสองอย่างนี้สัมพันธ์กับโครงสร้างผลึกตามลำดับ ความต้านทานที่เกิดจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างความคลาดเคลื่อนรวมถึงความต้านทานที่เกิดจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างความคลาดเคลื่อนแบบขนานและความต้านทานที่เกิดจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างการเคลื่อนที่และความคลาดเคลื่อนของป่า แสดงได้โดยสูตร: T= Gb/L โดยที่ คือปัจจัยมาตราส่วน และเนื่องจากความหนาแน่น ρ เป็นสัดส่วนกับ 1/L2 ดังนั้น T= Gbρ1/2 ซึ่งแสดงว่า การเพิ่มความหนาแน่นจะเพิ่มความแข็งแรงของผลผลิต
2. ขนาดเกรนและโครงสร้างย่อย - ผลกระทบของขนาดเกรนเป็นการสะท้อนผลกระทบของขอบเขตเกรน การลดขนาดเกรนจะเพิ่มจำนวนอุปสรรคในการเคลื่อนที่ของการเคลื่อนที่ และลดความยาวของกลุ่มการเสียบความคลาดเคลื่อนภายในเกรน ซึ่งจะส่งผลให้ การเพิ่มขึ้นของผลผลิต โลหะและโลหะผสมหลายชนิดที่มีกำลังครากของผลผลิตและขนาดเกรนของความสัมพันธ์นั้นสอดคล้องกับสูตรของโฮลเพ็กเกอร์ σs=σj + kyd-1/2 โดยที่ σj คือความคลาดเคลื่อนในโลหะฐานในการเคลื่อนที่ของ ความต้านทานรวมหรือที่เรียกว่าความต้านทานแรงเสียดทานซึ่งกำหนดโดยโครงสร้างผลึกและความหนาแน่นของการเคลื่อนที่ ky คือการวัดขอบเขตของเกรนในการเสริมสร้างการมีส่วนร่วมกับขนาดของค่าคงที่การตรึงหรือจุดสิ้นสุดของแถบสลิปของค่าสัมประสิทธิ์ความเข้มข้นของความเครียด d สำหรับขนาดเฉลี่ยของเมล็ดพืช ขอบเขตย่อยทำหน้าที่คล้ายกับขอบเขตของเกรนและยังขัดขวางการเคลื่อนที่ของการเคลื่อนตัวอีกด้วย
3. องค์ประกอบตัวถูกละลาย - โลหะบริสุทธิ์เข้าไปในอะตอมของตัวถูกละลายเพื่อสร้างโลหะผสมสารละลายของแข็งคั่นระหว่างหน้าหรือทดแทนจะเพิ่มความแข็งแรงของผลผลิตอย่างมีนัยสำคัญ นี่คือการเสริมสร้างความแข็งแกร่งของสารละลายของแข็ง สาเหตุหลักมาจากอะตอมของตัวถูกละลายและอะตอมของตัวทำละลายที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่างกัน ในตัวถูกละลายที่อยู่รอบๆ การก่อตัวของสนามความเครียดจากการบิดเบือนของโครงตาข่าย สนามความเครียดจะสร้างปฏิสัมพันธ์ ดังนั้นการเคลื่อนที่ของความคลาดเคลื่อนจะถูกบล็อก ซึ่งจะเป็นการเพิ่มความแข็งแรงของผลผลิต

4. ระยะที่สอง - วิศวกรรมวัสดุโลหะที่มีโครงสร้างจุลภาคโดยทั่วไปมีหลายเฟส ผลกระทบของระยะที่สองต่อความแข็งแรงของผลผลิตมีความสัมพันธ์อย่างมากกับว่าพลาสมาสามารถเปลี่ยนรูปได้ในระหว่างการเปลี่ยนรูปของผลผลิตของวัสดุโลหะหรือไม่ ดังนั้นพลาสมาระยะที่สองจึงสามารถแบ่งได้เป็นสองประเภท: ไม่สามารถเปลี่ยนรูปได้และไม่สามารถเปลี่ยนรูปได้
ตามทฤษฎีความคลาดเคลื่อน เส้นความคลาดเคลื่อนสามารถข้ามพลาสมาเฟสที่สองที่ไม่สามารถเปลี่ยนรูปแบบได้เท่านั้น และด้วยเหตุนี้ จะต้องเอาชนะความตึงของเส้นของการเคลื่อนตัวของการโค้งงอ ความแข็งแรงของครากและความเค้นรีโอโลจีของวัสดุโลหะที่มีพลาสมาเฟสที่สองที่ไม่สามารถเปลี่ยนรูปได้จะถูกกำหนดโดยระยะห่างระหว่างพลาสมาเฟสที่สอง ในกรณีของพลาสมาเฟสที่สองที่เปลี่ยนรูปได้ การเคลื่อนตัวสามารถตัดผ่านและทำให้เสียรูปไปพร้อมกับเมทริกซ์ได้ ซึ่งจะเป็นการเพิ่มความแข็งแรงของผลผลิตด้วย
ผลการเสริมความแข็งแกร่งของระยะที่ 2 ยังเกี่ยวข้องกับขนาด รูปร่าง จำนวน และการกระจาย เช่นเดียวกับความแข็งแรง ความเป็นพลาสติก และคุณสมบัติการแข็งตัวที่สอดคล้องกันของเฟสที่ 2 และเมทริกซ์ ความพอดีของผลึกศาสตร์ระหว่างทั้งสองเฟสและพลังงานที่เชื่อมต่อระหว่างผิว . สำหรับอัตราส่วนปริมาตรเดียวกันของเฟสที่สอง พลาสมาที่ยืดออกจะส่งผลต่อการเคลื่อนที่ของการเคลื่อนที่อย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้นความแข็งแรงของผลผลิตของวัสดุโลหะที่มีการจัดเรียงดังกล่าวจะสูงกว่าของการเคลื่อนที่แบบทรงกลม
โดยสรุป ลักษณะของความต้านทานการเปลี่ยนรูปพลาสติกร่องรอยโลหะของความแข็งแรงของผลผลิตเป็นองค์ประกอบ องค์กรมีความไวอย่างมากต่อคุณสมบัติเชิงกลของดัชนี ซึ่งได้รับผลกระทบจากปัจจัยภายในหลายอย่าง การเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของโลหะผสมหรือกระบวนการบำบัดความร้อนสามารถทำให้ความแข็งแรงของผลผลิตในการผลิต การเปลี่ยนแปลงที่สำคัญ
อิทธิพลต่อความแข็งแกร่งของผลผลิตของปัจจัยภายนอก
1. อุณหภูมิ - อุณหภูมิทั่วไปของความแข็งแรงของผลผลิตของวัสดุโลหะลดลง อย่างไรก็ตาม โครงสร้างผลึกของวัสดุโลหะจะแตกต่างกัน แนวโน้มของการเปลี่ยนแปลงจะไม่เหมือนกัน
2. อัตราความเครียด - เมื่อยืดออก อัตราการโหลดจะเพิ่มขึ้น อัตราความเครียดเพิ่มขึ้น ความแข็งแรงของวัสดุโลหะจะเพิ่มขึ้น สาเหตุหลักมาจากโลหะทุกชนิดมีความเร็วการแพร่กระจายการเสียรูปพลาสติกของตัวเอง หากความเร็วในการโหลดมากกว่าความเร็วในการแพร่กระจายพลาสติกของตัวเอง ก็จะทำให้จุดผลผลิตเพิ่มขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ เนื่องจากหากอัตราการโหลดเร็วเกินไป การหมุนของระนาบผลึกศาสตร์ในทิศทางของแรงภายนอกจะไม่เพียงพอ และการลื่นไถลถูกขัดขวางในการเติบโตและการขยายตัวของชิ้นงานทดสอบ ซึ่งแสดงออกมาในขนาดมหภาคในรูปแบบของการเพิ่มขึ้น ในการต้านทานการเสียรูปพลาสติกที่เริ่มต้น นี่คือด้วยการสร้างการแข็งตัวของการเปลี่ยนรูปทำให้ไม่สามารถกำจัดการตอบสนองที่แข็งตัวได้เองและการแข็งตัวของการเปลี่ยนรูปจะป้องกันการพัฒนาของการเสียรูปอย่างต่อเนื่องดังนั้นเพื่อให้บรรลุการเสียรูปที่เหลือตามที่ต้องการจึงจำเป็นต้องดำเนินการต่อไป เพิ่มแรงภายนอกซึ่งแสดงออกมาว่าเป็นการเพิ่มความต้านทานต่อการเสียรูปพลาสติกครั้งแรก

3. สถานะความเครียด - สถานะความเครียดต่อความแข็งแรงครากของวัสดุโลหะก็มีความสำคัญเช่นกัน ยิ่งส่วนประกอบของแรงเฉือนเฉือนมากเท่าไรก็ยิ่งเอื้อต่อการเปลี่ยนรูปพลาสติกของวัสดุมากขึ้นเท่านั้น ความแรงของผลผลิตที่ต่ำกว่า ดังนั้นแรงบิดมากกว่าความแข็งแรงของผลผลิตของแรงดึงต่ำ แรงดึงมากกว่าความแข็งแรงของผลผลิตของการดัดต่ำ สถานะความเครียดเดียวกันของวัสดุ ความแข็งแรงของผลผลิตจะแตกต่างกันไม่ใช่การเปลี่ยนแปลงลักษณะของวัสดุ แต่เป็นวัสดุในสภาวะการทำงานของพฤติกรรมทางกลที่แตกต่างกันเท่านั้น เรามักจะกล่าวว่าความแข็งแรงของผลผลิตของวัสดุโดยทั่วไปหมายถึงความแข็งแรงของผลผลิตในการยืดแบบทางเดียว
วิธีการปรับปรุงความแข็งแรงของผลผลิต
1. การปรับเปลี่ยนโลหะผสม
การดัดแปลงโลหะผสมเป็นวิธีการทั่วไปในการปรับปรุงความแข็งแรงของผลผลิตของโลหะ ผ่านการเติมองค์ประกอบในโลหะ การก่อตัวของสารละลายของแข็ง ขั้นตอนการตกตะกอนแข็งตัว หรือสารละลายของแข็งคั่นระหว่างหน้า ฯลฯ เพื่อปรับปรุงโครงสร้างจุลภาคของโลหะ จึงปรับปรุงความแข็งแรงของโลหะ ตัวอย่างเช่น การเพิ่มธาตุหายากลงในโลหะผสมอะลูมิเนียมจะช่วยเพิ่มความแข็งแรงของผลผลิตได้อย่างมาก
2. การรักษาความร้อน
การอบชุบด้วยความร้อนประกอบด้วยวิธีการอบอ่อน การชุบแข็ง และการอบคืนสภาพ โดยการควบคุมอุณหภูมิ เวลา และอัตราการทำความเย็นของการบำบัดความร้อน ขนาดเกรนของโลหะได้รับการขัดเกลา ขอบเขตของเกรนจะถูกทำให้บริสุทธิ์ และความหนาแน่นของความคลาดเคลื่อนจะเพิ่มขึ้น เพื่อปรับปรุงความแข็งแรงของผลผลิตของโลหะ ตัวอย่างเช่น การชุบแข็งสามารถเพิ่มความแข็งแรงของผลผลิตและความแข็งของเหล็กได้อย่างมาก
3. การชุบแข็งงานเย็น
การชุบแข็งงานเย็นหมายถึงการเพิ่มความหนาแน่นของการเคลื่อนที่ผ่านการเปลี่ยนรูปของโลหะในงานเย็น และการเพิ่มความแข็งแรงและความแข็งของโลหะโดยการขัดขวางการเคลื่อนที่ของการเคลื่อนที่ มักใช้การบีบอัด การยืด การดัด และวิธีการทำงานเย็นอื่นๆ ตัวอย่างเช่น ทองแดงสามารถเพิ่มความแข็งแรงของผลผลิตได้อย่างมากหลังจากการเสียรูปของแรงดึง
4. วิศวกรรมขอบเขตเกรน
วิศวกรรมขอบเขตเกรนเป็นวิธีการปรับปรุงความแข็งแรงของผลผลิตของโลหะโดยการใช้ผลกระทบของขอบเขตเกรนต่อคุณสมบัติของวัสดุ ด้วยการควบคุมปฏิสัมพันธ์ของขอบเขตของเกรนโลหะและผลขัดขวางของการเคลื่อนตัว ทำให้ความแข็งแรงของผลผลิตของโลหะดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ตัวอย่างเช่น ความแข็งแรงของผลผลิตของทองแดงสามารถปรับปรุงได้อย่างมีนัยสำคัญโดยการปรับมุมขอบเขตของเกรนและสัณฐานวิทยาของขอบเขตเกรน
5. การรักษาพื้นผิว
การรักษาพื้นผิวเป็นวิธีหนึ่งในการปรับปรุงความแข็งแรงของผลผลิตของโลหะโดยการปรับเปลี่ยนพื้นผิว ตัวอย่างเช่น การใช้เทคโนโลยีการชุบทองแดงด้วยสารเคมีสามารถทำให้พื้นผิวเหล็กเป็นชั้นของการเคลือบทองแดงที่สม่ำเสมอ เพื่อให้พื้นผิวเหล็กสร้างโครงสร้างและองค์กรใหม่ ซึ่งจะช่วยปรับปรุงความแข็งแรงของผลผลิต
โดยสรุป มีวิธีการต่างๆ มากมายในการปรับปรุงความแข็งแรงของผลผลิตของวัสดุโลหะ รวมถึงการดัดแปลงอัลลอยด์ การบำบัดความร้อน การชุบแข็งในงานเย็น วิศวกรรมขอบเขตของเกรน และการบำบัดพื้นผิว ในการใช้งานจริง จำเป็นต้องเลือกวิธีการปรับปรุงที่เหมาะสมตามประเภทวัสดุและสภาพแวดล้อมการใช้งานที่แตกต่างกัน