ठोस समाधान मजबूत करणे

1. व्याख्या

एक घटना ज्यामध्ये मिश्रधातूचे घटक बेस मेटलमध्ये विरघळले जातात ज्यामुळे विशिष्ट प्रमाणात जाळीचे विरूपण होते आणि त्यामुळे मिश्रधातूची ताकद वाढते.

2. तत्त्व

घन द्रावणात विरघळलेल्या विरघळलेल्या अणूंमुळे जाळीचे विरूपण होते, ज्यामुळे विघटन हालचालींचा प्रतिकार वाढतो, घसरणे कठीण होते आणि मिश्र धातुच्या घन द्रावणाची ताकद आणि कडकपणा वाढतो. घन द्रावण तयार करण्यासाठी विशिष्ट विद्राव्य घटक विरघळवून धातू मजबूत करण्याच्या या घटनेला घन द्रावण मजबूत करणे म्हणतात. जेव्हा विरघळलेल्या अणूंची एकाग्रता योग्य असते तेव्हा सामग्रीची ताकद आणि कडकपणा वाढवता येतो, परंतु त्याची कणखरता आणि प्लॅस्टिकिटी कमी होते.

3. प्रभावित करणारे घटक

विरघळलेल्या अणूंचा अणू अंश जितका जास्त असेल तितका बळकटीकरण प्रभाव जास्त असतो, विशेषत: जेव्हा अणू अंश खूपच कमी असतो तेव्हा बळकटीकरण प्रभाव अधिक लक्षणीय असतो.

विरघळणारे अणू आणि बेस मेटलच्या अणू आकारात जितका जास्त फरक असेल तितका बळकटीकरण प्रभाव जास्त.

इंटरस्टिशियल सोल्युट अणूंचा प्रतिस्थापन अणूंपेक्षा जास्त घन सोल्यूशन मजबूत करणारा प्रभाव असतो आणि शरीर-केंद्रित क्यूबिक क्रिस्टल्समधील इंटरस्टिशियल अणूंचे जाळीचे विरूपण असममित असल्यामुळे, त्यांचा मजबूत करणारा प्रभाव चेहरा-केंद्रित घन क्रिस्टल्सपेक्षा जास्त असतो; पण इंटरस्टिशियल अणू घन विद्राव्यता खूप मर्यादित आहे, त्यामुळे वास्तविक मजबूती प्रभाव देखील मर्यादित आहे.

सोल्युट अणू आणि बेस मेटलमधील व्हॅलेन्स इलेक्ट्रॉन्सच्या संख्येत जितका जास्त फरक असेल तितकाच घन द्रावण मजबूत करणारा प्रभाव अधिक स्पष्ट होईल, म्हणजेच, व्हॅलेन्स इलेक्ट्रॉन एकाग्रतेच्या वाढीसह घन द्रावणाची उत्पन्न शक्ती वाढते.

4. ठोस द्रावण मजबूत होण्याचे प्रमाण प्रामुख्याने खालील घटकांवर अवलंबून असते

मॅट्रिक्स अणू आणि विरघळणारे अणू यांच्यातील आकारमानातील फरक. आकारातील फरक जितका जास्त असेल तितका मूळ स्फटिकाच्या संरचनेत जास्त हस्तक्षेप होईल आणि डिस्लोकेशन स्लिपसाठी ते अधिक कठीण आहे.

मिश्रधातूंचे प्रमाण. मिश्रधातूचे घटक जितके जास्त जोडले जातात तितका मजबूत प्रभाव. जर बरेच अणू खूप मोठे किंवा खूप लहान असतील तर विद्राव्यता ओलांडली जाईल. यामध्ये आणखी एक बळकटीकरण यंत्रणा समाविष्ट आहे, विखुरलेली अवस्था मजबूत करणे.

इंटरस्टिशियल सोल्युट अणूंचा प्रतिस्थापन अणूंपेक्षा जास्त घन सोल्यूशन मजबूत करणारा प्रभाव असतो.

विरघळणारे अणू आणि बेस मेटल यांच्यातील व्हॅलेन्स इलेक्ट्रॉनच्या संख्येत जितका जास्त फरक असेल तितकाच घन द्रावण मजबूत करणारा प्रभाव अधिक लक्षणीय असेल.

5. प्रभाव

उत्पादन शक्ती, तन्य शक्ती आणि कडकपणा शुद्ध धातूंपेक्षा अधिक मजबूत आहेत;

बहुतेक प्रकरणांमध्ये, लवचिकता शुद्ध धातूपेक्षा कमी असते;

शुद्ध धातूपेक्षा चालकता खूपच कमी आहे;

क्रिप रेझिस्टन्स किंवा उच्च तापमानात शक्ती कमी होणे, सॉलिड सोल्यूशन मजबूत करून सुधारले जाऊ शकते.

कठोर परिश्रम करा

1. व्याख्या

शीत विकृतीची डिग्री वाढते म्हणून, धातूच्या पदार्थांची ताकद आणि कडकपणा वाढतो, परंतु प्लास्टिकपणा आणि कडकपणा कमी होतो.

2. परिचय

एक अशी घटना ज्यामध्ये धातूच्या पदार्थांची ताकद आणि कडकपणा वाढतो जेव्हा ते प्लास्टिकच्या पुनर्निर्मित तापमानाच्या खाली विकृत होतात, तर प्लॅस्टिकिटी आणि कडकपणा कमी होतो. कोल्ड वर्क हार्डनिंग म्हणूनही ओळखले जाते. याचे कारण असे की जेव्हा धातू प्लॅस्टिकली विकृत होते, तेव्हा क्रिस्टल दाणे घसरतात आणि विस्थापन अडकतात, ज्यामुळे क्रिस्टल दाणे वाढतात, तुटतात आणि फायबर बनतात आणि धातूमध्ये अवशिष्ट ताण निर्माण होतात. वर्क हार्डनिंगची डिग्री सामान्यत: प्रक्रिया करण्यापूर्वी पृष्ठभागाच्या थराच्या मायक्रोहार्डनेसच्या गुणोत्तराने आणि कठोर झालेल्या थराच्या खोलीच्या प्रमाणानुसार व्यक्त केली जाते.

3. अव्यवस्था सिद्धांताच्या दृष्टीकोनातून व्याख्या

(1) विघटन दरम्यान छेदनबिंदू उद्भवते, आणि परिणामी कट डिस्लोकेशनच्या हालचालीमध्ये अडथळा आणतात;

(२) निखळण्याच्या दरम्यान एक प्रतिक्रिया उद्भवते, आणि तयार झालेले निश्चित विस्थापन अव्यवस्थाच्या हालचालीमध्ये अडथळा आणते;

(३) विस्थापनाचा प्रसार होतो आणि विस्थापन घनतेत वाढ झाल्याने विस्थापन हालचालींचा प्रतिकार वाढतो.

4. हानी

वर्क हार्डनिंग मेटल पार्ट्सच्या पुढील प्रक्रियेत अडचणी आणते. उदाहरणार्थ, स्टील प्लेट कोल्ड-रोलिंगच्या प्रक्रियेत, ते रोल करणे कठीण आणि कठिण होईल, म्हणून प्रक्रिया प्रक्रियेदरम्यान इंटरमीडिएट ॲनिलिंगची व्यवस्था करणे आवश्यक आहे जेणेकरून ते गरम करून त्याचे काम कडक होईल. दुसरे उदाहरण म्हणजे कटिंग प्रक्रियेत वर्कपीसची पृष्ठभाग ठिसूळ आणि कठोर बनवणे, ज्यामुळे उपकरणाचा पोशाख वाढतो आणि कटिंग फोर्स वाढतो.

5. फायदे

हे धातूंचे सामर्थ्य, कडकपणा आणि पोशाख प्रतिरोध सुधारू शकते, विशेषत: शुद्ध धातू आणि विशिष्ट मिश्र धातुंसाठी जे उष्णता उपचाराने सुधारले जाऊ शकत नाहीत. उदाहरणार्थ, कोल्ड-ड्रान उच्च-शक्तीची स्टील वायर आणि कोल्ड-कॉइल केलेले स्प्रिंग, इत्यादी, त्याची ताकद आणि लवचिक मर्यादा सुधारण्यासाठी कोल्ड वर्किंग डिफॉर्मेशन वापरतात. दुसरे उदाहरण म्हणजे टँक, ट्रॅक्टर ट्रॅक, क्रशर जबडे आणि रेल्वे टर्नआउट्सचा कडकपणा आणि परिधान प्रतिरोधकता सुधारण्यासाठी वर्क हार्डनिंगचा वापर.

6. यांत्रिक अभियांत्रिकीमध्ये भूमिका

कोल्ड ड्रॉइंग, रोलिंग आणि शॉट पीनिंग (पृष्ठभाग मजबूत करणे पहा) आणि इतर प्रक्रियांनंतर, धातूचे साहित्य, भाग आणि घटकांची पृष्ठभागाची ताकद लक्षणीयरीत्या सुधारली जाऊ शकते;

भागांवर ताण दिल्यानंतर, काही भागांचा स्थानिक ताण अनेकदा सामग्रीच्या उत्पन्न मर्यादेपेक्षा जास्त असतो, ज्यामुळे प्लास्टिकचे विकृतीकरण होते. कामाच्या कडकपणामुळे, प्लास्टिकच्या विकृतीचा सतत विकास प्रतिबंधित आहे, ज्यामुळे भाग आणि घटकांची सुरक्षा सुधारू शकते;

जेव्हा धातूचा भाग किंवा घटक मुद्रांकित केला जातो, तेव्हा त्याचे प्लास्टिकचे विकृतीकरण मजबूत होते, जेणेकरून विकृती त्याच्या सभोवतालच्या कठोर भागामध्ये हस्तांतरित केली जाते. अशा वारंवार पर्यायी क्रिया केल्यानंतर, एकसमान क्रॉस-सेक्शनल विकृतीसह कोल्ड स्टॅम्पिंग भाग मिळू शकतात;

हे कमी कार्बन स्टीलचे कटिंग कार्यप्रदर्शन सुधारू शकते आणि चिप्स वेगळे करणे सोपे करू शकते. परंतु वर्क हार्डनिंगमुळे मेटल पार्ट्सच्या पुढील प्रक्रियेत अडचणी येतात. उदाहरणार्थ, वर्क हार्डनिंगमुळे कोल्ड-ड्राइंग स्टील वायर पुढील रेखांकनासाठी खूप ऊर्जा खर्च करते आणि तुटलेली देखील असू शकते. म्हणून, रेखांकन करण्यापूर्वी कामाची कठोरता दूर करण्यासाठी ते जोडणे आवश्यक आहे. दुसरे उदाहरण असे आहे की कटिंग दरम्यान वर्कपीसची पृष्ठभाग ठिसूळ आणि कठोर बनविण्यासाठी, री-कटिंग करताना कटिंग फोर्स वाढविला जातो आणि टूल वेअरला गती दिली जाते.

बारीक धान्य मजबूत करणे

1. व्याख्या

क्रिस्टल ग्रेन रिफाइन करून धातूच्या पदार्थांचे यांत्रिक गुणधर्म सुधारण्याच्या पद्धतीला क्रिस्टल रिफायनिंग स्ट्राँगिंग म्हणतात. उद्योगात, क्रिस्टल ग्रेन रिफाइन करून सामग्रीची ताकद सुधारली जाते.

2. तत्त्व

धातू हे सहसा अनेक क्रिस्टल धान्यांचे बनलेले पॉलीक्रिस्टल्स असतात. क्रिस्टल ग्रेन्सचा आकार प्रति युनिट व्हॉल्यूम क्रिस्टल धान्यांच्या संख्येने व्यक्त केला जाऊ शकतो. संख्या जितकी जास्त तितकी बारीक क्रिस्टल धान्य. प्रयोगांवरून असे दिसून आले आहे की खोलीच्या तपमानावर सूक्ष्म-दाणे असलेल्या धातूंमध्ये खडबडीत धातूंपेक्षा जास्त ताकद, कडकपणा, प्लॅस्टिकिटी आणि कडकपणा असतो. याचे कारण असे आहे की सूक्ष्म धान्य बाह्य शक्ती अंतर्गत प्लास्टिकचे विकृत रूप घेतात आणि अधिक धान्यांमध्ये विखुरले जाऊ शकतात, प्लास्टिकचे विरूपण अधिक एकसमान असते आणि ताण एकाग्रता कमी असते; याव्यतिरिक्त, धान्य जितके बारीक असेल तितके धान्य सीमा क्षेत्र मोठे आणि धान्याच्या सीमा अधिक कठीण. cracks च्या प्रसार अधिक प्रतिकूल. म्हणून, क्रिस्टल ग्रेन्स रिफाइन करून सामग्रीची ताकद सुधारण्याच्या पद्धतीला उद्योगात धान्य शुद्धीकरण मजबूती म्हणतात.

3. प्रभाव

धान्याचा आकार जितका लहान असेल तितका डिस्लोकेशन क्लस्टरमधील डिसलोकेशन (एन) ची संख्या कमी असेल. τ=nτ0 नुसार, ताण एकाग्रता जितकी लहान असेल तितकी सामग्रीची ताकद जास्त असेल;

सुक्ष्म-धान्याच्या बळकटीकरणाचा बळकट करणारा नियम असा आहे की जितके अधिक धान्य सीमा तितके बारीक धान्य. Hall-Peiqi संबंधानुसार, धान्याचे सरासरी मूल्य (d) जितके लहान असेल तितकी सामग्रीची उत्पादन शक्ती जास्त असेल.

4. धान्य शुद्धीकरणाची पद्धत

सबकोलिंगची डिग्री वाढवा;

खराब होणे उपचार;

कंप आणि ढवळत;

शीत-विकृत धातूंसाठी, क्रिस्टल दाणे विकृतीची डिग्री आणि ॲनिलिंग तापमान नियंत्रित करून परिष्कृत केले जाऊ शकतात.

दुसरा टप्पा मजबुतीकरण

1. व्याख्या

सिंगल-फेज मिश्र धातुंच्या तुलनेत, मल्टी-फेज मिश्रधातूंमध्ये मॅट्रिक्स फेज व्यतिरिक्त दुसरा टप्पा असतो. जेव्हा दुसरा टप्पा मॅट्रिक्स टप्प्यात बारीक विखुरलेल्या कणांसह समान रीतीने वितरीत केला जातो, तेव्हा त्याचा महत्त्वपूर्ण बळकटीकरण प्रभाव असतो. या बळकटीकरणाच्या प्रभावाला दुसरा टप्पा मजबुतीकरण म्हणतात.

2. वर्गीकरण

डिस्लोकेशनच्या हालचालीसाठी, मिश्रधातूमध्ये समाविष्ट असलेल्या दुसऱ्या टप्प्यात खालील दोन परिस्थिती आहेत:

(1) विकृत नसलेल्या कणांचे मजबुतीकरण (बायपास यंत्रणा).

(२) विकृत कणांचे मजबुतीकरण (कट-थ्रू मेकॅनिझम).

फैलाव मजबूत करणे आणि पर्जन्य मजबूत करणे हे दोन्ही दुसऱ्या टप्प्याच्या बळकटीकरणाची विशेष प्रकरणे आहेत.

3. प्रभाव

दुस-या टप्प्याच्या बळकटीकरणाचे मुख्य कारण म्हणजे त्यांच्यात आणि अव्यवस्था यांच्यातील परस्परसंवाद, जे अव्यवस्थाच्या हालचालीमध्ये अडथळा आणते आणि मिश्रधातूच्या विकृती प्रतिरोधनात सुधारणा करते.

बेरीज करणे

सामर्थ्य प्रभावित करणारे सर्वात महत्वाचे घटक म्हणजे सामग्रीची रचना, रचना आणि पृष्ठभागाची स्थिती; दुसरी शक्तीची स्थिती आहे, जसे की शक्तीचा वेग, लोड करण्याची पद्धत, साधी स्ट्रेचिंग किंवा वारंवार शक्ती, भिन्न शक्ती दर्शवेल; याव्यतिरिक्त, नमुन्याची भूमिती आणि आकार आणि चाचणी माध्यमाचा देखील मोठा प्रभाव असतो, कधीकधी निर्णायक देखील असतो. उदाहरणार्थ, हायड्रोजन वातावरणातील अति-उच्च-शक्तीच्या स्टीलची तन्य शक्ती झपाट्याने कमी होऊ शकते.

मेटल सामग्री मजबूत करण्याचे फक्त दोन मार्ग आहेत. एक म्हणजे मिश्रधातूची आंतरपरमाणु बंधन शक्ती वाढवणे, त्याची सैद्धांतिक ताकद वाढवणे आणि व्हिस्कर्ससारखे दोष नसलेले संपूर्ण क्रिस्टल तयार करणे. हे ज्ञात आहे की लोखंडी व्हिस्कर्सची ताकद सैद्धांतिक मूल्याच्या जवळ आहे. असे मानले जाऊ शकते की व्हिस्कर्समध्ये कोणतेही विघटन नसल्यामुळे किंवा केवळ विकृती प्रक्रियेदरम्यान वाढू शकत नाहीत अशा थोड्या प्रमाणात विस्थापन होते. दुर्दैवाने, जेव्हा व्हिस्करचा व्यास मोठा असतो तेव्हा ताकद झपाट्याने कमी होते. आणखी एक बळकटीकरणाचा दृष्टीकोन म्हणजे क्रिस्टलमध्ये मोठ्या प्रमाणात क्रिस्टल दोषांचा समावेश करणे, जसे की विस्थापन, बिंदू दोष, विषम अणू, धान्याच्या सीमा, अत्यंत विखुरलेले कण किंवा विभक्तता (जसे की विलगीकरण), इ. हे दोष अव्यवस्थांच्या हालचालीमध्ये अडथळा आणतात आणि तसेच धातूची ताकद लक्षणीयरीत्या सुधारते. वस्तुस्थितींनी सिद्ध केले आहे की धातूची ताकद वाढवण्याचा हा सर्वात प्रभावी मार्ग आहे. अभियांत्रिकी सामग्रीसाठी, सामान्यत: सर्वसमावेशक बळकटीकरण प्रभावांद्वारे चांगले सर्वसमावेशक कार्यप्रदर्शन प्राप्त केले जाते.