Limita de curgere a materialelor metalice și factorii săi de influență

Limita de curgere se referă la materialul material care începe să producă deformare macro-plastică atunci când stresul. Pentru fenomenul de curgere este evident materialul, limita de curgere pe punctul de curgere a tensiunii - valoare de curgere; pentru fenomenul de curgere nu este material evident, de obicei va fi curba efort - deformare pentru a asigura apariția unei anumite cantități de deformare reziduală ca standard, cum ar fi de obicei 0.2% deformare reziduală a stresul ca limită de curgere, simbolul pentru σ0.2 sau σys.
Limita de curgere este de obicei folosită ca indice de evaluare a proprietăților mecanice ale materialelor solide și este limita de utilizare reală a materialului.
Factori intrinseci care afectează limita de curgere
Factorii intrinseci care afectează limita de curgere sunt:
1. natura metalului și tipul rețelei - Limita de curgere a unui monocristal metalic pur este determinată de rezistența la mișcarea de dislocare. Aceste rezistențe sunt diferențiate între rezistența rețelei și rezistența rezultată din interacțiunile dintre dislocații. Forțele rețelei sunt legate de lățimile de dislocare și de vectorii Bergner, ambii fiind, la rândul lor, legați de structura cristalină. Rezistența generată de interacțiunea între dislocații include rezistența generată de interacțiunea dintre dislocațiile paralele și rezistența generată de interacțiunea dintre dislocațiile în mișcare și dislocațiile forestiere. Se exprimă prin formula: T= Gb/L, unde este factorul de scalare, și deoarece densitatea ρ este proporțională cu 1/L2, deci, T= Gbρ1/2, care arată că o creștere a densității crește limita de curgere.
2. Dimensiunea și substructura granulelor - efectul mărimii granulelor este o reflectare a efectului granițelor granulelor, reducerea mărimii boabelor va crește numărul de bariere de mișcare a dislocației și va reduce lungimea grupului de blocare a dislocației în interiorul bobului, ceea ce va duce la o creștere a limitei de curgere. Multe metale și aliaje cu limita de curgere și dimensiunea granulelor ale relației sunt în concordanță cu formula lui Holpegger σs=σj + kyd-1/2, în care σj este dislocarea metalului de bază în mișcarea rezistența totală, cunoscută și sub denumirea de rezistență la frecare, care este determinată de structura cristalină și densitatea dislocațiilor; ky este o măsură a granițelor granulare cu privire la întărirea contribuției la dimensiunea constantei de fixare, sau că sfârșitul benzii de alunecare a coeficientului de concentrare a tensiunii; d pentru dimensiunea medie a boabelor. Limitele subgranulare acționează în mod similar cu granițele granulare și, de asemenea, împiedică mișcarea dislocațiilor.
3. elemente dizolvate - metal pur în atomii de soluție pentru a forma aliajul de soluție solidă interstițială sau de înlocuire va crește semnificativ puterea de curgere, aceasta este consolidarea soluției solide. Acest lucru se datorează în principal atomilor de dizolvat și atomilor de solvenți de diferite diametre, în soluția în jurul formării câmpului de stres de distorsiune rețelei, câmpul de stres produce interacțiune, astfel încât mișcarea de dislocare este blocată, crescând astfel puterea de curgere.

4. a doua fază - ingineria materialelor metalice a căror microstructură este în general multifazică. Efectul celei de-a doua faze asupra limitei de curgere este strâns legat de faptul dacă plasmele în sine se pot deforma în timpul deformării la curgere a materialului metalic. În consecință, plasmele de a doua fază pot fi împărțite în două categorii: nedeformabile și deformabile.
Conform teoriei dislocației, linia de dislocare poate ocoli doar plasmele neformabile de fază a doua și, din acest motiv, tensiunea liniei a dislocației de încovoiere trebuie depășită. Limita de curgere și stresul reologic al materialelor metalice cu plasme de fază a doua nedeformabile sunt determinate de distanța dintre plasmele de fază a doua. În cazul plasmelor de a doua fază deformabile, dislocațiile pot fi tăiate și deformate împreună cu matricea, crescând astfel și limita de curgere.
Efectul de întărire al celei de-a doua faze este, de asemenea, legat de mărimea, forma, numărul și distribuția sa, precum și de rezistența, plasticitatea și proprietățile de întărire corespunzătoare ale fazei a doua și ale matricei, potrivirea cristalografică dintre cele două faze și energia interfacială. . Pentru același raport de volum al fazei a doua, plasmele alungite influențează semnificativ mișcarea de dislocare, astfel încât limita de curgere a unui material metalic cu o astfel de organizare este mai mare decât cea a unuia sferic.
În rezumat, caracterizați urmele de metal rezistența la deformare plastică a limitei de curgere este o compoziție, organizarea este extrem de sensibilă la proprietățile mecanice ale indicelui, afectată de mulți factori intrinseci, modificarea compoziției aliajului sau procesul de tratament termic poate face ca puterea de curgere să producă schimbări semnificative.
Influența asupra limitei de curgere a factorilor extrinseci
1. temperatura - temperatura generală a curgerii materialului metalic scade, cu toate acestea, structura cristalină a materialului metalic este diferită, tendința de schimbare nu este aceeași.
2. rata de deformare - la întindere, viteza de încărcare crește, rata de deformare crește, rezistența materialului metalic va crește. Acest lucru se datorează în principal faptului că, orice tip de metal are propria viteză de propagare a deformării plastice, dacă viteza de încărcare este mai mare decât viteza propriei de propagare plastică, va duce inevitabil la o creștere a punctului de curgere. Acest lucru se datorează faptului că, dacă viteza de încărcare este prea rapidă, rotația planului cristalografic în direcția forței externe este insuficientă, iar alunecarea este împiedicată în creșterea și expansiunea specimenului, care se manifestă macroscopic sub forma unei creșteri. în rezistenţa la deformarea plastică iniţială. Aceasta este, odată cu generarea întăririi prin deformare, eliminarea spontană a întăririi răspunsului nu poate fi efectuată, iar întărirea prin deformare va împiedica dezvoltarea continuă a deformării, astfel încât pentru a obține deformarea reziduală dorită, este necesar să se continue crește forța exterioară, care se manifestă și ca o creștere a rezistenței la deformarea plastică inițială.

3. Starea de tensiune - starea de tensiune asupra limitei de curgere a materialelor metalice este, de asemenea, foarte importantă. Cu cât este mai mare componenta efortului de forfecare, cu atât este mai favorabilă deformarea plastică a materialului, cu atât limita de curgere este mai mică, deci torsiune decât limita de curgere a la tracțiune scăzută, la tracțiune decât limita de curgere la încovoiere scăzută, aceeași stare de efort a materialului limita de curgere este diferită, nu este o schimbare a naturii materialului, ci materialul în diferite condiții de performanță a comportamentului mecanic al diferitelor numai. De obicei spunem că limita de curgere a materialului se referă în general la limita de curgere în întinderea unidirecțională.
Cum să îmbunătățiți puterea de curgere
1. Modificarea aliajelor
Modificarea alierei este o metodă comună de îmbunătățire a limitei de curgere a metalelor. Prin adăugarea de elemente în metal, formarea de soluție solidă, fază de întărire prin precipitare sau soluție solidă interstițială, etc., pentru a îmbunătăți microstructura metalului, îmbunătățind astfel rezistența metalului. De exemplu, adăugarea de elemente de pământuri rare la aliajele de aluminiu poate crește semnificativ limita de curgere a acestora.
2. Tratament termic
Tratamentul termic include metode de recoacere, călire și revenire. Prin controlul temperaturii, timpului și vitezei de răcire a tratamentului termic, dimensiunea granulelor metalului este rafinată, limita granulelor este purificată și densitatea de dislocare este crescută, astfel încât să se îmbunătățească forța de curgere a metalului. De exemplu, călirea poate crește semnificativ limita de curgere și duritatea oțelului.
3. Călirea prin muncă la rece
Călirea prin lucru la rece se referă la creșterea densității de dislocare prin deformarea metalului prin lucru la rece și creșterea rezistenței și durității metalului prin împiedicarea mișcării dislocațiilor. Utilizați de obicei compresie, întindere, îndoire și alte metode de lucru la rece. De exemplu, cuprul își poate crește semnificativ limita de curgere după deformarea la tracțiune.
4. Ingineria limitelor cerealelor
Ingineria granițelor este o metodă de îmbunătățire a limitei de curgere a metalelor prin utilizarea efectului granițelor asupra proprietăților materialului. Prin controlul interacțiunii granițelor metalelor și a efectului de împiedicare al dislocațiilor, limita de curgere a metalelor poate fi îmbunătățită semnificativ. De exemplu, limita de curgere a cuprului poate fi îmbunătățită semnificativ prin ajustarea unghiului de graniță și a morfologiei graniței.
5. Tratarea suprafeței
Tratarea suprafeței este o metodă de îmbunătățire a limitei de curgere a metalului prin modificarea suprafeței. De exemplu, utilizarea tehnologiei chimice de placare cu cupru poate face ca suprafața de oțel să formeze un strat de acoperire uniformă de cupru, astfel încât suprafața de oțel să formeze o nouă structură și organizare, îmbunătățind astfel forța sa de curgere.
În rezumat, există diferite metode de îmbunătățire a limitei de curgere a materialelor metalice, inclusiv modificarea aliajelor, tratamentul termic, călirea prin lucru la rece, ingineria limitelor cerealelor și tratamentul suprafeței. În aplicarea practică, este necesar să se aleagă metode adecvate de îmbunătățire în funcție de diferitele tipuri de materiale și medii de utilizare.