Metallimateriaalien myötölujuus ja siihen vaikuttavat tekijät

Myötölujuus viittaa materiaaliin, joka alkaa tuottaa makroplastista muodonmuutosta jännityksen aikana. Sillä myötöraja on ilmeinen materiaali, myötöraja jännityksen myötöraja - myötöraja; koska myötöilmiö ei ole ilmeinen materiaali, se on yleensä jännitys-venymäkäyrä, jotta saadaan aikaan vakiona tietyn määrän jäännösmuodonmuutos, kuten tavallisesti 0,2 %:n jäännösmuodonmuutos. jännitys myötörajaksi, σ0.2 tai σys symboli.
Myötölujuutta käytetään yleensä kiinteiden materiaalien mekaanisten ominaisuuksien arviointiindeksinä, ja se on materiaalin todellinen käyttöraja.
Sisäiset myötölujuuteen vaikuttavat tekijät
Sisäiset myötölujuuteen vaikuttavat tekijät ovat:
1. metallin luonne ja hilan tyyppi - Puhtaan metallisen yksikiteen myötöraja määräytyy dislokaatioliikkeen vastustuksen perusteella. Nämä vastukset erotetaan hilaresistanssin ja dislokaatioiden välisistä vuorovaikutuksista johtuvan vastuksen välillä. Hilavoimat liittyvät dislokaatioleveyksiin ja Bergner-vektoreihin, jotka molemmat puolestaan ​​liittyvät kiderakenteeseen. Dislokaatioiden välisen vuorovaikutuksen synnyttämä resistanssi sisältää rinnakkaisten dislokaatioiden välisen vuorovaikutuksen synnyttämän resistenssin sekä liikkuvien dislokaatioiden ja metsädislokaatioiden välisen vuorovaikutuksen synnyttämän vastuksen. Se ilmaistaan ​​kaavalla: T= Gb/L, jossa on skaalauskerroin, ja koska tiheys ρ on verrannollinen 1/L2:een, siksi T= Gbρ1/2, joka osoittaa, että tiheyden kasvu lisää myötörajaa.
2. Raekoko ja alusrakenne - raekoon vaikutus heijastaa raerajojen vaikutusta, raekoon pienentäminen lisää dislokaatioliikkeen esteiden määrää ja vähentää jyvän sisällä olevan dislokaatiotukkeryhmän pituutta, mikä johtaa myötölujuuden kasvu. Monet metallit ja lejeeringit, joiden myötöraja ja raekoko ovat yhtäpitäviä Holpeggerin kaavan σs=σj + kyd-1/2 kanssa, jossa σj on dislokaatio perusmetallissa kokonaisvastus, joka tunnetaan myös nimellä kitkavastus, joka määräytyy kiderakenteen ja dislokaatioiden tiheyden mukaan; ky on raerajojen mitta, joka vaikuttaa sidosvakion koon panoksen vahvistumiseen tai jännityskonsentraatiokertoimen liukukaistan päähän; d jyvien keskimääräiselle koolle. Subgranulaariset rajat toimivat samalla tavalla kuin raeraajat ja estävät myös dislokaatioiden liikkumista.
3. liuenneet elementit - puhdasta metallia liuenneen aineen atomien muodostamiseksi interstitiaalista tai korvaavan tyyppistä kiinteää liuosta metalliseos lisää merkittävästi myötölujuutta, tämä on kiinteän liuoksen vahvistaminen. Tämä johtuu pääasiassa halkaisijaltaan erilaisten liuenneiden aineiden atomeista ja liuotinatomeista, hilan vääristymäjännityskentän muodostumisen ympärillä olevassa liuenneessa aineessa jännityskenttä tuottaa vuorovaikutusta, jolloin dislokaatioliike estyy, mikä lisää myötörajaa.

4. toinen vaihe - metallimateriaalien suunnittelu, joiden mikrorakenne on yleensä monivaiheinen. Toisen vaiheen vaikutus myötörajaan liittyy vahvasti siihen, voivatko plasmat itse deformoida metallimateriaalin myötölujuuden aikana. Tämän mukaisesti toisen vaiheen plasmat voidaan jakaa kahteen luokkaan: ei-deformoituva ja muotoutuva.
Dislokaatioteorian mukaan dislokaatioviiva voi ohittaa vain epämuodostumattomat toisen vaiheen plasmat, ja tästä syystä taivutusdislokaation viivajännitys on voitettava. Muodontumattomien toisen vaiheen plasman metallimateriaalien myötöraja ja reologinen jännitys määräytyvät toisen vaiheen plasman välisen etäisyyden perusteella. Muodonmuuttuvien toisen vaiheen plasmojen tapauksessa dislokaatiot voidaan leikata läpi ja muotoilla yhdessä matriisin kanssa, jolloin myös myötöraja kasvaa.
Toisen faasin vahvistava vaikutus liittyy myös sen kokoon, muotoon, lukumäärään ja jakautumiseen sekä toisen faasin ja matriisin lujuuteen, plastisuuteen ja vastaaviin kovettumisominaisuuksiin, kahden faasin väliseen kristallografiseen sovitukseen ja rajapintaenergiaan. . Toisen faasin samalla tilavuussuhteella pidentyneet plasmat vaikuttavat merkittävästi dislokaatioliikkeeseen, joten tällaisen rakenteen omaavan metallimateriaalin myötöraja on suurempi kuin pallomaisen.
Yhteenvetona voidaan todeta, että luonnehditaan myötörajan metallijäljen plastisen muodonmuutoksen kestävyyttä on koostumus, organisaatio on erittäin herkkä indeksin mekaanisille ominaisuuksille, joihin vaikuttavat monet luontaiset tekijät, seoksen koostumuksen muuttaminen tai lämpökäsittelyprosessi voi tehdä myötöraja tuottaa merkittäviä muutoksia.
Vaikutus ulkoisten tekijöiden myötörajaan
1. lämpötila - metallimateriaalin yleinen lämpötila myötöraja alenee, mutta metallimateriaalin kiderakenne on erilainen, muutostrendi ei ole sama.
2. venymänopeus - venyessään kuormitusnopeus kasvaa, venymänopeus kasvaa, metallimateriaalin lujuus kasvaa. Tämä johtuu pääasiassa siitä, että millä tahansa metallilla on oma plastisen muodonmuutoksen etenemisnopeus, jos kuormitusnopeus on suurempi kuin sen oma plastinen etenemisnopeus, johtaa väistämättä myötörajan nousuun. Tämä johtuu siitä, että jos latausnopeus on liian nopea, kristallografisen tason pyöriminen ulkoisen voiman suunnassa on riittämätön ja liukuminen estyy näytteen kasvussa ja laajenemisessa, mikä ilmenee makroskooppisesti lisäyksenä. alkavan plastisen muodonmuutoksen kestävyydessä. Tämä tarkoittaa sitä, että muodonmuutoskarkenemisen syntyessä vasteen kovettumisen spontaania eliminointia ei voida suorittaa, ja muodonmuutoskarkaisu estää muodonmuutosten jatkuvan kehittymisen, joten halutun jäännösmuodonmuutoksen saavuttamiseksi on tarpeen jatkaa lisätä ulkoista voimaa, mikä ilmenee myös vastustuskyvyn lisääntymisenä alkuperäistä plastista muodonmuutosta vastaan.

3. Jännitystila - metallimateriaalien myötölujuuden jännitystila on myös erittäin tärkeä. Mitä suurempi leikkausjännityksen komponentti, sitä suotuisampi materiaalin plastisille muodonmuutoksille, sitä pienempi myötöraja, joten vääntö kuin myötöraja pieni vetolujuus, vetolujuus kuin taivutuslujuus matala, sama materiaalin jännitystila myötöraja on erilainen, ei ole muutos materiaalin luonteessa, mutta materiaalin eri olosuhteissa suorituskykyä mekaanisen käyttäytymisen eri vain. Yleensä sanotaan, että materiaalin myötöraja viittaa yleensä myötörajaan yksisuuntaisessa venyttelyssä.
Kuinka parantaa myötölujuutta
1. Seostuksen muunnos
Lejeerausmuunnos on yleinen menetelmä metallien myötörajan parantamiseksi. Lisäämällä metalliin elementtejä muodostamalla kiinteää liuosta, saostuskovettuvaa vaihetta tai kiinteää interstitiaalista liuosta jne. metallin mikrorakenteen parantamiseksi, mikä parantaa metallin lujuutta. Esimerkiksi harvinaisten maametallien lisääminen alumiiniseoksiin voi merkittävästi lisätä niiden myötörajaa.
2. Lämpökäsittely
Lämpökäsittely sisältää hehkutus-, karkaisu- ja karkaisumenetelmät. Säätämällä lämpökäsittelyn lämpötilaa, aikaa ja jäähdytysnopeutta metallin raekokoa jalostetaan, raerajaa puhdistetaan ja dislokaatiotiheyttä kasvatetaan metallin myötörajan parantamiseksi. Esimerkiksi karkaisu voi lisätä merkittävästi teräksen myötörajaa ja kovuutta.
3. Kylmätyökarkaisu
Kylmätyökarkaisulla tarkoitetaan dislokaatiotiheyden lisääntymistä metallin kylmätyömuodonmuutoksen kautta ja metallin lujuuden ja kovuuden lisäämistä estämällä dislokaatioiden liikkumista. Käytä yleensä puristusta, venytystä, taivutusta ja muita kylmätyöskentelymenetelmiä. Esimerkiksi kupari voi merkittävästi lisätä myötörajaansa vetomuodonmuutoksen jälkeen.
4. Viljarajan suunnittelu
Raerajasuunnittelu on menetelmä metallien myötörajan parantamiseksi hyödyntämällä raerajajen vaikutusta materiaalin ominaisuuksiin. Hallitsemalla metalliraerajojen vuorovaikutusta ja dislokaatioiden estävää vaikutusta voidaan metallien myötörajaa merkittävästi parantaa. Esimerkiksi kuparin myötörajaa voidaan merkittävästi parantaa säätämällä raerajakulmaa ja raerajamorfologiaa.
5. Pintakäsittely
Pintakäsittely on menetelmä parantaa metallin myötörajaa pintaa modifioimalla. Esimerkiksi kemiallisen kuparipinnoitustekniikan käyttö voi saada teräspinnan muodostamaan yhtenäisen kuparipinnoitteen kerroksen, jolloin teräspinta muodostaa uuden rakenteen ja organisaation, mikä parantaa myötörajaansa.
Yhteenvetona voidaan todeta, että metallimateriaalien myötölujuuden parantamiseksi on olemassa erilaisia ​​menetelmiä, mukaan lukien seostuksen modifiointi, lämpökäsittely, kylmätyöstökarkaisu, raerajojen suunnittelu ja pintakäsittely. Käytännön sovelluksissa on tarpeen valita sopivia parannusmenetelmiä eri materiaalityyppien ja käyttöympäristöjen mukaan.