Meja tečenja kovinskih materialov in njeni vplivni dejavniki

Meja tečenja se nanaša na material, ki začne proizvajati makroplastično deformacijo, ko je napetost. Za pojav tečenja je očiten material, meja tečenja na meji tečenja napetosti - vrednost tečenja; ker pojav tečenja ni očiten material, bo običajno krivulja napetost-deformacija, da se zagotovi pojav določene količine preostale deformacije kot standarda, kot je običajno 0.2% preostale deformacije napetost kot meja tečenja, simbol za σ0.2 ali σys.
Meja tečenja se običajno uporablja kot indeks vrednotenja mehanskih lastnosti trdnih materialov in je dejanska meja uporabe materiala.
Intrinzični dejavniki, ki vplivajo na mejo tečenja
Intrinzični dejavniki, ki vplivajo na mejo tečenja, so:
1. narava kovine in vrsta mreže - Meja tečenja čistega kovinskega monokristala je določena z uporom proti gibanju dislokacij. Ti upornosti se razlikujejo med uporom rešetke in uporom, ki je posledica interakcij med dislokacijami. Rešetne sile so povezane s širinami dislokacij in Bergnerjevimi vektorji, ki sta posledično povezana s kristalno strukturo. Upor, ki nastane zaradi interakcije med dislokacijami, vključuje upor, ki nastane zaradi interakcije med vzporednimi dislokacijami, in upor, ki nastane zaradi interakcije med premikajočimi se dislokacijami in gozdnimi dislokacijami. Izraženo je s formulo: T= Gb/L, kjer je skalirni faktor, in ker je gostota ρ sorazmerna z 1/L2, torej T= Gbρ1/2, kar kaže, da povečanje gostote poveča mejo tečenja.
2. Velikost zrn in podstruktura - učinek velikosti zrn je odraz učinka meja zrn, zmanjšanje velikosti zrn bo povečalo število ovir za premikanje dislokacij in zmanjšalo dolžino skupine za zamašitev dislokacij znotraj zrna, kar bo povzročilo povečanje meje tečenja. Številne kovine in zlitine razmerja med mejo tečenja in velikostjo zrn so skladne s Holpeggerjevo formulo σs=σj + kyd-1/2, v kateri je σj dislokacija v osnovni kovini pri gibanju skupni upor, znan tudi kot torni upor, ki ga določata kristalna struktura in gostota dislokacij; ky je mera meja zrn pri krepitvi prispevka k velikosti konstante kalibriranja ali da je konec pasu zdrsa koeficienta koncentracije napetosti; d za povprečno velikost zrn. Subgranularne meje delujejo podobno kot meje zrn in prav tako ovirajo gibanje dislokacij.
3. raztopljeni elementi - čista kovina v raztopljene atome, da se tvori intersticijska ali nadomestna zlitina trdne raztopine, bo znatno povečala mejo tečenja, to je krepitev trdne raztopine. To je predvsem posledica atomov topljenca in atomov topila različnih premerov, v topljencu okoli tvorbe polja napetosti popačenja mreže, polje napetosti povzroča interakcijo, tako da je gibanje dislokacij blokirano, s čimer se poveča meja tečenja.

4. druga faza - inženiring kovinskih materialov, katerih mikrostruktura je praviloma večfazna. Učinek druge faze na mejo tečenja je močno povezan s tem, ali se plazma sama lahko deformira med deformacijo tečenja kovinskega materiala. V skladu s tem lahko plazmo druge faze razdelimo v dve kategoriji: nedeformabilno in deformabilno.
V skladu s teorijo dislokacij lahko dislokacijska črta obide le nedeformabilno plazmo druge faze, zato je treba premagati napetost črte upogibne dislokacije. Meja tečenja in reološka napetost kovinskih materialov z nedeformabilno plazmo druge faze sta določena z razmikom med plazmama druge faze. V primeru deformabilne plazme druge faze lahko dislokacije prerežemo in deformiramo skupaj z matriko, s čimer se poveča tudi meja tečenja.
Ojačitveni učinek druge faze je povezan tudi z njeno velikostjo, obliko, številom in porazdelitvijo, pa tudi z trdnostjo, plastičnostjo in ustreznimi lastnostmi utrjevanja druge faze in matrice, kristalografskim prileganjem med obema fazama in medfazno energijo. . Pri enakem volumskem razmerju druge faze podolgovate plazme pomembno vplivajo na gibanje dislokacij, tako da je meja tečenja kovinskega materiala s takšno organizacijo višja kot pri sferičnem.
Če povzamemo, karakterizirajte plastično deformacijo plastične deformacije plastične plasti tečenja je sestava, organizacija je izjemno občutljiva na mehanske lastnosti indeksa, na katere vplivajo številni intrinzični dejavniki, sprememba sestave zlitine ali postopek toplotne obdelave lahko poveča mejo tečenja za proizvodnjo pomembne spremembe.
Vpliv na mejo tečenja zunanjih dejavnikov
1. temperatura - splošna temperatura tečenja kovinskega materiala se zmanjša, vendar je kristalna struktura kovinskega materiala drugačna, trend spremembe ni enak.
2. hitrost deformacije - pri raztezanju se stopnja obremenitve poveča, stopnja deformacije se poveča, trdnost kovinskega materiala se bo povečala. To je predvsem zato, ker ima katera koli vrsta kovine lastno hitrost širjenja plastične deformacije, če je hitrost obremenitve večja od njene lastne hitrosti širjenja plastike, neizogibno vodi do povečanja meje tečenja. Če je stopnja obremenitve prehitra, je rotacija kristalografske ravnine v smeri zunanje sile nezadostna, zato je zdrs oviran pri rasti in širjenju vzorca, kar se makroskopsko kaže v obliki povečanja v odpornosti na začetno plastično deformacijo. To pomeni, da z nastankom deformacijskega utrjevanja spontane odprave utrjevanja odziva ni mogoče izvesti, deformacijsko utrjevanje pa bo preprečilo nadaljnji razvoj deformacije, zato je za doseganje želene preostale deformacije potrebno nadaljevati z povečati zunanjo silo, kar se kaže tudi kot povečanje upora na začetno plastično deformacijo.

3. Napetostno stanje - zelo pomembno je tudi napetostno stanje na mejo tečenja kovinskih materialov. Večja kot je komponenta strižne napetosti, bolj ugodno za plastično deformacijo materiala, nižja je meja tečenja, tako da je torzija kot natezna meja tečenja nizka, natezna kot upogibna meja tečenja nizka, enako napetostno stanje materiala meja tečenja je drugačna, ni sprememba v naravi materiala, ampak material v različnih pogojih izvedbe mehanskega obnašanja različnih. Običajno rečemo, da se meja tečenja materiala na splošno nanaša na mejo tečenja pri enosmernem raztezanju.
Kako izboljšati mejo tečenja
1. Modifikacija legiranja
Legirna modifikacija je običajna metoda za izboljšanje meje tečenja kovin. Z dodajanjem elementov v kovino, tvorbo trdne raztopine, faze strjevanja padavin ali intersticijske trdne raztopine itd., Da se izboljša mikrostruktura kovine, s čimer se izboljša trdnost kovine. Na primer, dodajanje redkih zemeljskih elementov aluminijevim zlitinam lahko znatno poveča njihovo mejo tečenja.
2. Toplotna obdelava
Toplotna obdelava vključuje metode žarjenja, kaljenja in popuščanja. Z nadzorovanjem temperature, časa in hitrosti hlajenja toplotne obdelave se velikost zrn kovine prečisti, meje zrn se prečistijo in gostota dislokacij se poveča, da se izboljša meja tečenja kovine. Na primer, kaljenje lahko znatno poveča mejo tečenja in trdoto jekla.
3. Utrjevanje v hladnem
Utrjevanje pri hladnem delu se nanaša na povečanje gostote dislokacij s hladno deformacijo kovine in povečanje trdnosti in trdote kovine z oviranjem gibanja dislokacij. Običajno uporabite stiskanje, raztezanje, upogibanje in druge metode hladnega dela. Na primer, baker lahko znatno poveča svojo mejo tečenja po natezni deformaciji.
4. Inženiring zrn
Inženiring meja zrn je metoda za izboljšanje meje tečenja kovin z uporabo učinka meja zrn na lastnosti materiala. Z nadzorovanjem medsebojnega delovanja meja kovinskih zrn in zaviralnega učinka dislokacij je mogoče znatno izboljšati mejo tečenja kovin. Na primer, mejo tečenja bakra je mogoče znatno izboljšati s prilagajanjem mejnega kota zrn in morfologije mej zrn.
5. Površinska obdelava
Površinska obdelava je metoda za izboljšanje meje tečenja kovine s površinsko modifikacijo. Na primer, uporaba tehnologije kemičnega bakrenja lahko povzroči, da jeklena površina tvori plast enakomerne bakrene prevleke, tako da jeklena površina oblikuje novo strukturo in organizacijo, s čimer se izboljša njena meja tečenja.
Če povzamemo, obstajajo različne metode za izboljšanje meje tečenja kovinskih materialov, vključno z modifikacijo zlitin, toplotno obdelavo, hladnim utrjevanjem, inženiringom zrnatih mej in površinsko obdelavo. V praktični uporabi je treba izbrati ustrezne metode za izboljšave glede na različne vrste materialov in okolja uporabe.