Dopo che un materiale cede, il fenomeno in cui la sua resistenza e durezza aumentano mentre la sua plasticità e tenacità diminuiscono con l'aumentare della deformazione è chiamato incrudimento o incrudimento.
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Meccanismo
Man mano che la deformazione plastica progredisce, la densità delle dislocazioni aumenta continuamente. Pertanto, l’intersezione delle dislocazioni durante il movimento si intensifica, determinando scollature fisse, intrecci di lussazioni e altri ostacoli. Ciò aumenta la resistenza al movimento di dislocazione, portando ad una maggiore resistenza alla deformazione e rendendo difficile un'ulteriore deformazione plastica, aumentando così la resistenza del metallo.
Regola: All'aumentare del grado di deformazione, la resistenza e la durezza del materiale aumentano, mentre diminuiscono la sua plasticità e tenacità. La densità delle dislocazioni aumenta continuamente. Secondo il diagramma della formula, la forza è direttamente proporzionale alla prima potenza della densità di dislocazione ρ. Maggiore è il vettore di Burgers b delle dislocazioni, più significativo è l'effetto di rafforzamento.
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Metodi
Deformazione a freddo, come pressatura a freddo, laminazione, pallinatura, ecc.
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Esempio
Il filo d'acciaio-trafilato a freddo può aumentare la propria resistenza più volte.
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Il significato pratico del rafforzamento della tensione (vantaggi e svantaggi)
(1) Vantaggi:
① Il rafforzamento della tensione è un metodo efficace per rafforzare i metalli. Per i materiali che non possono essere rinforzati mediante trattamento termico, il rinforzo alla deformazione può aumentarne la resistenza di diverse volte.
② Si tratta di un fattore importante nella formatura di determinati pezzi o prodotti semi-lavorati, poiché consente la deformazione uniforme del metallo e rende possibile la formatura di pezzi o prodotti semifiniti{-come filo di acciaio trafilato a freddo-e lo stampaggio di parti.
③ Il rafforzamento della tensione può anche migliorare la sicurezza di parti o componenti durante l'uso. Quando si verifica una concentrazione di sollecitazioni o un sovraccarico in alcune parti di una parte, in quella posizione si verifica la deformazione plastica. Grazie all'incrudimento, la deformazione della parte sovraccaricata si arresta, migliorando così la sicurezza.
(2) Svantaggi:
① Il rafforzamento della tensione crea problemi anche alla produzione e all'uso dei materiali. La deformazione aumenta la resistenza ma diminuisce la plasticità, rendendo difficile un'ulteriore deformazione e richiedendo più potenza.
② Affinché il materiale continui a deformarsi, è necessaria una ricottura di ricristallizzazione intermedia per consentire al materiale di continuare a deformarsi senza rompersi, aumentando i costi di produzione. Immagine Immagine II. Rafforzamento della soluzione solida Immagine 01 Definizione Il rafforzamento della soluzione solida è il fenomeno per cui la forza e la durezza di una soluzione solida aumentano mentre la sua plasticità e tenacità diminuiscono con l'aumento del contenuto di atomi di soluto. 02 Meccanismo (1) La dissoluzione degli atomi di soluto distorce il reticolo cristallino della soluzione solida, ostacolando il movimento delle dislocazioni sulle superfici di scorrimento. (2) Atmosfere di Cotillard formate da atomi di soluto che si segregano sulle linee di dislocazione perno dislocazioni, aumentando la resistenza al movimento delle dislocazioni. (3) La segregazione degli atomi di soluto nelle regioni di faglia di impilamento ostacola il movimento di dislocazioni estese. Tutti i fattori che ostacolano il movimento della dislocazione e aumentano la resistenza al movimento della dislocazione possono aumentare la resistenza. 03 Regole ① All'interno dell'intervallo di solubilità della soluzione solida, maggiore è la frazione di massa dell'elemento di lega, maggiore è l'effetto rinforzante. ② Maggiore è la differenza dimensionale tra gli atomi di soluto e gli atomi di solvente, più significativo è l'effetto di rafforzamento. ③ L'effetto rinforzante degli elementi soluti che formano soluzioni solide interstiziali è maggiore di quello degli elementi che formano soluzioni solide sostitutive.
④ Maggiore è la differenza nel numero di elettroni di valenza tra gli atomi di soluto e gli atomi di solvente, maggiore è l'effetto di rafforzamento.
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Metodo
Lega, cioè aggiunta di elementi di lega.
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Esempio
La resistenza delle leghe di rame-nichel è maggiore di quella dei metalli puri di rame e nichel.
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III. Raffinamento della raffinazione del grano
Immagine 01
Definizione
Il fenomeno per cui la resistenza, la durezza, la plasticità e la tenacità di un materiale aumentano al diminuire della dimensione del grano è chiamato rafforzamento dell'affinamento del grano.
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Meccanismo
Il principio risiede nell’effetto ostacolante dei bordi di grano sullo scorrimento delle dislocazioni. Per i materiali policristallini, il movimento delle dislocazioni deve superare la resistenza dei bordi dei grani. Questo perché gli orientamenti delle dislocazioni su entrambi i lati del bordo del grano sono diversi. Pertanto, in un certo grano, una dislocazione scivolante non può attraversare direttamente il confine del grano in un grano adiacente. Solo dopo che un gran numero di dislocazioni si sono accumulate al confine dei grani, causando la concentrazione degli sforzi, è possibile stimolare il movimento delle dislocazioni esistenti nei grani adiacenti per produrre scorrimento. Pertanto, quanto più fine è la granulometria, tanto maggiore è la resistenza del materiale.
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Regola
I grani più fini danno luogo ad aree di confine dei grani più grandi. Secondo la formula di Hall-Page, minore è il diametro medio dei grani d, maggiore è il carico di snervamento σs del materiale.
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Metodi per raffinare i cereali
① Durante la cristallizzazione, i grani possono essere raffinati aumentando il sottoraffreddamento, il trattamento di modifica, la vibrazione e l'agitazione per aumentare la velocità di nucleazione.
② Per i metalli-deformati a freddo, i grani possono essere raffinati controllando il grado di deformazione e la temperatura di ricottura.
③ I grani possono essere raffinati mediante trattamenti termici di normalizzazione e ricottura.
④ Gli elementi leganti possono essere aggiunti all'acciaio per formare nuove fasi, inibendo così la crescita del grano.
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IV. Rafforzamento della seconda fase
Immagine 01
Definizione
La presenza di una o più altre fasi nella matrice metallica aumenta la resistenza del metallo. A seconda del processo di ottenimento della seconda fase, il rinforzo della seconda fase si divide in: ① Rinforzo per precipitazione: ottenimento della seconda fase attraverso trattamento termico di trasformazione di fase; ② Rafforzamento della dispersione: ottenimento della seconda fase tramite sinterizzazione delle polveri o ossidazione interna.
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Meccanismo
Quando una lussazione incontra una seconda fase durante il suo movimento, deve aggirare o tagliare la seconda fase. Pertanto, la seconda fase ostacola il movimento della dislocazione, aumentando così la resistenza del materiale.
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Esempio
La presenza di cementite nell'acciaio ne aumenta la resistenza.
