Po poddajnosti materiálu sa jav, kedy jeho pevnosť a tvrdosť zvyšuje, zatiaľ čo jeho plasticita a húževnatosť s rastúcou deformáciou klesá, sa nazýva deformačné spevnenie alebo deformačné spevnenie.
02
Mechanizmus
Ako postupuje plastická deformácia, hustota dislokácií sa neustále zvyšuje. Preto sa pretínanie dislokácií pri pohybe zintenzívňuje, čo má za následok fixné štiepenie, dislokačné zapletenia a iné prekážky. To zvyšuje odolnosť proti pohybu dislokácie, čo vedie k zvýšeniu odolnosti proti deformácii a sťažuje ďalšiu plastickú deformáciu, čím sa zvyšuje pevnosť kovu.
Pravidlo: S rastúcim stupňom deformácie sa zvyšuje pevnosť a tvrdosť materiálu, zatiaľ čo jeho plasticita a húževnatosť klesá. Hustota dislokácií sa neustále zvyšuje. Podľa vzorcového diagramu je sila priamo úmerná prvej mocnine hustoty dislokácie ρ. Čím väčší je Burgersov vektor b dislokácií, tým výraznejší je posilňujúci účinok.
03
Metódy
Deformácia za studena, ako je lisovanie za studena, valcovanie, brokovanie atď.
04
Príklad
Oceľový drôt ťahaný za studena- môže niekoľkonásobne zvýšiť svoju pevnosť.
05
Praktický význam posilňovania napätia (výhody a nevýhody)
(1) Výhody:
① Posilňovanie napätia je efektívna metóda na spevnenie kovov. U materiálov, ktoré sa nedajú spevniť tepelným spracovaním, môže spevnenie deformáciou niekoľkonásobne zvýšiť ich pevnosť.
② Je to dôležitý faktor pri tvarovaní určitých obrobkov alebo polotovarov-výrobkov, ktorý umožňuje rovnomernú deformáciu kovu a umožňuje tvarovanie obrobkov alebo polotovarov-hotových výrobkov, ako je napríklad oceľový drôt ťahaný za studena- a lisovanie dielov.
③ Posilnenie napätia môže tiež zlepšiť bezpečnosť častí alebo komponentov počas používania. Keď v určitých častiach dielu dôjde ku koncentrácii napätia alebo preťaženiu, dochádza v tomto mieste k plastickej deformácii. Pracovným spevnením sa deformácia preťaženého dielu zastaví, čím sa zvýši bezpečnosť.
(2) Nevýhody:
① Posilňovanie napätia tiež prináša problémy s výrobou a používaním materiálu. Deformácia zvyšuje pevnosť, ale znižuje plasticitu, čo sťažuje ďalšiu deformáciu a vyžaduje viac energie.
② Aby sa materiál ďalej deformoval, je potrebné medzi tým rekryštalizačné žíhanie, aby sa umožnilo materiálu pokračovať v deformácii bez praskania, čím sa zvyšujú výrobné náklady. Obrázok Obrázok II. Posilňovanie tuhých roztokov Image 01 Definícia Posilňovanie tuhého roztoku je jav, pri ktorom sa pevnosť a tvrdosť tuhého roztoku zvyšuje, zatiaľ čo jeho plasticita a húževnatosť klesá so zvyšujúcim sa obsahom atómov rozpustenej látky. 02 Mechanizmus (1) Rozpúšťanie atómov rozpustenej látky narúša kryštálovú mriežku tuhého roztoku a bráni pohybu dislokácií na klzných povrchoch. (2) Cotillardove atmosféry tvorené atómami rozpustenej látky segregovanými na dislokačných líniách kolíkov dislokácií, čím sa zvyšuje odolnosť voči pohybu dislokácií. (3) Segregácia atómov rozpustených látok v oblastiach s nahromadenými poruchami bráni pohybu rozšírených dislokácií. Všetky faktory, ktoré bránia pohybu dislokácie a zvyšujú odolnosť proti pohybu dislokácie, môžu zvýšiť pevnosť. 03 Pravidlá ① V rámci rozsahu rozpustnosti tuhého roztoku platí, že čím väčší je hmotnostný podiel legujúceho prvku, tým väčší je účinok zosilnenia. ② Čím väčší je rozdiel vo veľkosti medzi atómami rozpustenej látky a atómami rozpúšťadla, tým výraznejší je posilňujúci účinok. ③ Posilňujúci účinok prvkov rozpustenej látky tvoriacich intersticiálne tuhé roztoky je väčší ako účinok prvkov tvoriacich substitučné tuhé roztoky.
④ Čím väčší je rozdiel v počte valenčných elektrónov medzi atómami rozpustenej látky a atómami rozpúšťadla, tým väčší je posilňujúci účinok.
04
Metóda
Legovanie, tj pridávanie legujúcich prvkov.
05
Príklad
Pevnosť zliatin medi-niklu je väčšia ako pevnosť čistej medi a niklových kovov.
Obrázok Obrázok
III. Posilnenie zjemnenia zrna
Obrázok 01
Definícia
Jav, že pevnosť, tvrdosť, plasticita a húževnatosť materiálu sa zvyšuje so zmenšujúcou sa veľkosťou zrna, sa nazýva zjemňovanie zrna.
02
Mechanizmus
Princíp spočíva v brzdiacom účinku hraníc zŕn na dislokačný sklz. Pre polykryštalické materiály musí dislokačný pohyb prekonať odpor hraníc zŕn. Je to preto, že orientácie dislokácií na oboch stranách hranice zŕn sú rôzne. Preto v určitom zrne nemôže kĺzavá dislokácia priamo prekročiť hranicu zrna do susedného zrna. Až potom, čo sa na hranici zŕn nahromadí veľké množstvo dislokácií, ktoré spôsobujú koncentráciu napätia, môže byť stimulovaný pohyb existujúcich dislokácií v susedných zrnách, aby sa vytvoril sklz. Preto čím jemnejšia je veľkosť zrna, tým vyššia je pevnosť materiálu.
03
Pravidlo
Jemnejšie zrná vedú k väčším oblastiam hraníc zŕn. Podľa Hall-Page vzorca, čím menší je priemerný priemer zrna d, tým vyššia je medza klzu σs materiálu.
04
Spôsoby rafinácie zŕn
① Počas kryštalizácie je možné zrná zjemniť zvýšeným podchladením, úpravou úpravy, vibráciami a miešaním, aby sa zvýšila rýchlosť nukleácie.
② Pre kovy deformované za studena- možno zrná zjemniť riadením stupňa deformácie a teploty žíhania.
③ Zrná môžu byť zušľachtené normalizáciou a tepelným spracovaním žíhaním.
④ Legujúce prvky môžu byť pridané do ocele na vytvorenie nových fáz, čím sa inhibuje rast zŕn.
Obrázok Obrázok
IV. Druhá fáza posilňovania
Obrázok 01
Definícia
Prítomnosť jednej alebo viacerých ďalších fáz v kovovej matrici zvyšuje pevnosť kovu. V závislosti od procesu získania druhej fázy sa spevnenie druhej fázy delí na: ① Spevnenie zrážaním: získanie druhej fázy tepelným spracovaním s fázovou transformáciou; ② Disperzné spevnenie: získanie druhej fázy pomocou spekania prášku alebo vnútornej oxidácie.
02
Mechanizmus
Keď dislokácia počas svojho pohybu narazí na druhú fázu, musí druhú fázu obísť alebo preťať. Druhá fáza teda bráni pohybu dislokácie, čím sa zvyšuje pevnosť materiálu.
03
Príklad
Prítomnosť cementitu v oceli zvyšuje jej pevnosť.
