Mez kluzu kovových materiálů a její ovlivňující faktory

Mez kluzu označuje materiál materiálu, který při namáhání začíná produkovat makroplastickou deformaci. Pro jev kluzu je zřejmý materiál, mez kluzu na meze kluzu napětí - hodnota kluzu; protože jev kluzu není zřejmý materiál, obvykle to bude křivka napětí - deformace, aby se standardně zajistil výskyt určité zbytkové deformace, jako je obvykle 0.2% zbytková deformace napětí jako mez kluzu, symbol pro σ0.2 nebo σys.
Mez kluzu se obvykle používá jako hodnotící index mechanických vlastností pevných materiálů a je skutečným limitem použití materiálu.
Vnitřní faktory ovlivňující mez kluzu
Vnitřní faktory ovlivňující mez kluzu jsou:
1. povaha kovu a typ mřížky - Mez kluzu čistého kovového monokrystalu je určena odolností vůči dislokačnímu pohybu. Tyto odpory se rozlišují mezi odporem mřížky a odporem vyplývajícím z interakcí mezi dislokacemi. Síly v mřížce souvisejí s šířkami dislokací a Bergnerovými vektory, přičemž oba souvisejí s krystalovou strukturou. Odpor generovaný interdislokační interakcí zahrnuje odpor generovaný interakcí mezi paralelními dislokacemi a odpor generovaný interakcí mezi pohybujícími se dislokacemi a lesními dislokacemi. Vyjadřuje se vzorcem: T= Gb/L, kde je faktor měřítka, a protože hustota ρ je úměrná 1/L2, tak T= Gbρ1/2, což ukazuje, že zvýšení hustoty zvyšuje mez kluzu.
2. Velikost zrna a substruktura - vliv velikosti zrna je odrazem vlivu hranic zrn, snížení velikosti zrna zvýší počet bariér pohybu dislokací a zkrátí délku skupiny ucpávající dislokaci uvnitř zrna, což bude mít za následek zvýšení meze kluzu. Mnoho kovů a slitin mez kluzu a velikosti zrna vztahu je v souladu s Holpeggerovým vzorcem σs=σj + kyd-1/2, ve kterém σj je dislokace v základním kovu při pohybu celkový odpor, také známý jako třecí odpor, který je určen krystalovou strukturou a hustotou dislokací; ky je míra hranic zrn na zesílení příspěvku k velikosti fixační konstanty nebo konce skluzového pásma koeficientu koncentrace napětí; d pro průměrnou velikost zrn. Subgranulární hranice působí podobně jako hranice zrn a také brání pohybu dislokací.
3. rozpuštěné prvky - čistý kov do atomů rozpuštěné látky za účelem vytvoření intersticiální nebo náhradní slitiny pevného roztoku výrazně zvýší mez kluzu, to je zpevnění pevného roztoku. To je způsobeno především atomy rozpuštěné látky a atomy rozpouštědla o různých průměrech, v rozpuštěné látce kolem vytvoření pole deformačního napětí mřížky vytváří pole napětí interakci, takže pohyb dislokace je blokován, čímž se zvyšuje mez kluzu.

4. druhá fáze - strojírenské kovové materiály, jejichž mikrostruktura je obecně vícefázová. Vliv druhé fáze na mez kluzu silně souvisí s tím, zda se samotná plazma může deformovat během deformace na mezi kluzu kovového materiálu. Podle toho lze plazma druhé fáze rozdělit do dvou kategorií: nedeformovatelné a deformovatelné.
Podle dislokační teorie může dislokační čára pouze obejít nedeformovatelné plazma druhé fáze a z tohoto důvodu musí být překonáno čárové napětí ohybové dislokace. Mez kluzu a reologické napětí kovových materiálů s nedeformovatelným plazmatem druhé fáze jsou určeny vzdáleností mezi plazmaty druhé fáze. V případě deformovatelných plazmat druhé fáze mohou být dislokace proříznuty a deformovány společně s matricí, čímž se také zvýší mez kluzu.
Zpevňovací účinek druhé fáze také souvisí s její velikostí, tvarem, počtem a rozložením, stejně jako s pevností, plasticitou a odpovídajícími vlastnostmi vytvrzování druhé fáze a matrice, krystalografickým přizpůsobením mezi dvěma fázemi a mezifázovou energií. . Při stejném objemovém poměru druhé fáze protáhlá plazma výrazně ovlivňují pohyb dislokace, takže mez kluzu kovového materiálu s takovou organizací je vyšší než kulového.
Stručně řečeno, charakterizovat stopu kovu odolnost proti plastické deformaci meze kluzu je složení, organizace je extrémně citlivá na mechanické vlastnosti indexu, ovlivněné mnoha vnitřními faktory, změna složení slitiny nebo proces tepelného zpracování může způsobit mez kluzu pro výrobu významné změny.
Vliv vnějších faktorů na mez kluzu
1. teplota - obecná teplota kovového materiálu klesá, avšak krystalová struktura kovového materiálu je odlišná, trend změn není stejný.
2. rychlost deformace - při natahování se zvyšuje rychlost zatěžování, zvyšuje se rychlost deformace, zvyšuje se pevnost kovového materiálu. Je to hlavně proto, že jakýkoli druh kovu má svou vlastní rychlost šíření plastické deformace, pokud je rychlost zatěžování větší než jeho vlastní rychlost šíření plastu, nevyhnutelně to povede ke zvýšení meze kluzu. Je to proto, že pokud je rychlost zatěžování příliš vysoká, rotace krystalografické roviny ve směru vnější síly je nedostatečná a v růstu a expanzi vzorku je znemožněno prokluzování, což se makroskopicky projevuje ve formě nárůstu. v odolnosti proti iniciační plastické deformaci. To znamená, že při generování deformačního zpevnění nelze provést spontánní eliminaci zpevnění odezvy a deformační zpevnění zabrání dalšímu rozvoji deformace, takže pro dosažení požadované zbytkové deformace je nutné pokračovat zvýšit vnější sílu, což se projevuje i zvýšením odolnosti proti počáteční plastické deformaci.

3. Stav napjatosti - velmi důležitý je také stav napjatosti na mezi kluzu kovových materiálů. Čím větší je složka smykového napětí, tím více napomáhá plastické deformaci materiálu, tím nižší je mez kluzu, takže kroucení než mez kluzu malá, tahová než mez kluzu malá, stejný stav napětí materiálu mez kluzu je různá, nejde o změnu povahy materiálu, ale o materiál v různých podmínkách výkonu o mechanickém chování pouze o různé. Obvykle říkáme, že mez kluzu materiálu obecně odkazuje na mez kluzu při jednosměrném protahování.
Jak zlepšit mez kluzu
1. Legovací úprava
Modifikace legování je běžnou metodou ke zlepšení meze kluzu kovů. Přidáním prvků do kovu, tvorbou tuhého roztoku, precipitační vytvrzovací fáze nebo intersticiálního tuhého roztoku atd. se zlepší mikrostruktura kovu, čímž se zlepší pevnost kovu. Například přidání prvků vzácných zemin do hliníkových slitin může výrazně zvýšit jejich mez kluzu.
2. Tepelné zpracování
Tepelné zpracování zahrnuje metody žíhání, kalení a temperování. Řízením teploty, času a rychlosti ochlazování tepelného zpracování se zjemňuje velikost zrna kovu, hranice zrna se čistí a hustota dislokací se zvyšuje, aby se zlepšila mez kluzu kovu. Například kalení může výrazně zvýšit mez kluzu a tvrdost oceli.
3. Kalení za studena
Zpevňování za studena se týká zvýšení hustoty dislokací prostřednictvím deformace kovu tvářením za studena a zvýšení pevnosti a tvrdosti kovu zabráněním pohybu dislokací. Obvykle používejte kompresi, natahování, ohýbání a další metody zpracování za studena. Měď může například výrazně zvýšit svou mez kluzu po deformaci v tahu.
4. Inženýrství hranic zrn
Inženýrství hranic zrn je metoda ke zlepšení meze kluzu kovů využitím vlivu hranic zrn na vlastnosti materiálu. Řízením interakce hranic kovových zrn a brzdícího účinku dislokací lze výrazně zlepšit mez kluzu kovů. Například mez kluzu mědi lze výrazně zlepšit úpravou úhlu hranice zrn a morfologie hranic zrn.
5. Povrchová úprava
Povrchová úprava je metoda ke zlepšení meze kluzu kovu úpravou povrchu. Například použití technologie chemického pokovování mědí může způsobit, že ocelový povrch vytvoří vrstvu jednotného měděného povlaku, takže ocelový povrch vytvoří novou strukturu a organizaci, čímž se zlepší jeho mez kluzu.
Stručně řečeno, existují různé metody pro zlepšení meze kluzu kovových materiálů, včetně legovací modifikace, tepelného zpracování, zpevňování za studena, inženýrství na hranici zrn a povrchové úpravy. Při praktické aplikaci je nutné zvolit vhodné metody pro zlepšení podle různých typů materiálů a prostředí použití.