1. Renforcement par déformation (ou renforcement par déformation, écrouissage)
Définition
Une fois que le matériau a cédé, à mesure que le degré de déformation augmente, la résistance et la dureté du matériau augmentent, et le phénomène de diminution de la plasticité et de la ténacité est appelé renforcement par déformation ou écrouissage.
Mécanisme
Au fur et à mesure que la déformation plastique progresse, la densité de dislocations augmente continuellement, de sorte que la délivrance mutuelle de dislocations s'intensifie pendant le mouvement, entraînant des obstacles tels que des marches fixes et des enchevêtrements de dislocations, qui augmentent la résistance du mouvement de dislocation et provoquent une déformation. L'augmentation de la résistance rendra difficile la poursuite de la déformation plastique, améliorant ainsi la résistance du métal : le degré de déformation augmente, la résistance et la dureté du matériau augmentent, la plasticité et la ténacité diminuent et la densité de dislocation continue d'augmenter. Selon l'image de la formule, la force et la densité de dislocation peuvent être connues ρ est proportionnelle à la moitié de la puissance, plus le vecteur de Burgers b de la dislocation est grand, plus l'effet de renforcement est important.
Méthode
Déformation à froid, telle que pressage à froid, laminage, grenaillage, etc.
Exemple
Le fil d'acier étiré à froid peut doubler sa résistance.
L'importance pratique du renforcement de la déformation (avantages et inconvénients)
(1) Avantages :
①Le renforcement par déformation est une méthode efficace pour renforcer les métaux. Pour certains matériaux qui ne peuvent pas être renforcés par traitement thermique, le renforcement par déformation peut être utilisé pour augmenter la résistance du matériau, ce qui peut doubler la résistance.
②C'est un facteur important dans le traitement et le formage de certaines pièces ou produits semi-finis, ce qui permet au métal de se déformer uniformément et rend possible le formage de pièces ou de produits semi-finis, tels que le fil d'acier étiré à froid et l'emboutissage de pièces.
③Le renforcement de la déformation peut également améliorer la sécurité des pièces ou des composants pendant l'utilisation. Lorsque la concentration de contraintes ou la surcharge se produit dans certaines parties de la pièce, une déformation plastique se produira à cet endroit et la déformation de la pièce surchargée s'arrêtera en raison de l'écrouissage, améliorant ainsi la sécurité. sexe.
(2) Inconvénients :
①Le renforcement de la déformation apporte également des problèmes à la production et à l'utilisation des matériaux. La déformation augmente la résistance et réduit la plasticité, ce qui rend difficile la poursuite de la déformation et nécessite une plus grande consommation d'énergie.
②Afin de permettre au matériau de continuer à se déformer, un recuit de recristallisation est nécessaire au milieu, afin que le matériau puisse continuer à se déformer sans se fissurer, ce qui augmente le coût de production.
2. Renforcement de la solution solide
Définition
Avec l'augmentation de la teneur en atomes de soluté, la résistance et la dureté de la solution solide augmentent, et le phénomène de diminution de la plasticité et de la ténacité est appelé renforcement de la solution solide.
Mécanisme
(1) La dissolution des atomes de soluté déforme le réseau de la solution solide et entrave le mouvement des dislocations sur le plan de glissement.
(2) La masse d'air de Coriolis formée par les atomes de soluté séparés sur la ligne de dislocation peut épingler la dislocation et augmenter la résistance du mouvement de dislocation.
(3) La ségrégation des atomes de soluté dans la région de défaut d'empilement entrave le mouvement des dislocations étendues. Tous les facteurs qui entravent le mouvement des luxations et augmentent la résistance du mouvement des luxations peuvent augmenter la force.
loi
①Dans la plage de solubilité en solution solide, plus la fraction massique des éléments d'alliage est élevée, plus l'effet de renforcement est important
②Plus la différence de taille entre les atomes de soluté et les atomes de solvant est grande, plus l'effet de renforcement sera important.
③L'effet de renforcement des éléments solutés formant des solutions solides interstitielles est supérieur à celui des éléments formant des solutions solides de remplacement
④Plus la différence de nombre d'électrons de valence entre les atomes de soluté et les atomes de solvant est grande, plus l'effet de renforcement est important.
Méthode
Allier, c'est-à-dire ajouter des éléments d'alliage.
Exemple
La résistance des alliages cuivre-nickel est supérieure à celle des métaux purs cuivre et nickel.
3. Renforcement du grain fin
Définition
Avec la diminution de la taille des grains, la résistance et la dureté du matériau augmentent, et le phénomène d'amélioration de la plasticité et de la ténacité est appelé renforcement des grains fins.
Mécanisme
Le principe réside dans l'effet bloquant des joints de grains sur le glissement des dislocations. Pour les polycristaux, le mouvement des dislocations doit vaincre la résistance des joints de grains. En effet, les orientations des dislocations des deux côtés des joints de grains sont différentes, de sorte que dans un certain grain, les dislocations glissées ne peuvent pas traverser directement le joint de grains et pénétrer dans le joint de grains adjacent. Ce n'est que lorsqu'un grand nombre de dislocations sont emballées à la limite des grains et provoquent une concentration de contraintes que le mouvement des dislocations existantes dans les grains adjacents peut être stimulé pour générer un glissement. Ainsi, plus les grains sont fins, plus la résistance du matériau est élevée.
loi
Plus le grain est fin, plus la zone limite du grain est grande. Selon la formule de Hall-Page, plus le diamètre moyen d du grain est petit, plus la limite d'élasticité σs du matériau est élevée.
La méthode de raffinement du grain
① Pendant le processus de cristallisation, les grains de cristal peuvent être affinés en augmentant le degré de surfusion, de traitement de modification, de vibration et d'agitation pour augmenter le taux de nucléation ;
② Pour les métaux déformés à froid, les grains peuvent être affinés en contrôlant le degré de déformation et la température de recuit ;
③Les grains peuvent être raffinés par des méthodes de traitement thermique de normalisation et de recuit ;
④ Des éléments d'alliage peuvent être ajoutés à l'acier pour former une nouvelle phase afin d'inhiber la croissance des grains.
4. La deuxième phase de renforcement
Définition
Il existe une ou plusieurs autres phases dans la matrice métallique, et la présence de ces phases augmente la résistance du métal. En raison des différents processus d'obtention de la deuxième phase, le renforcement de la deuxième phase est divisé en ①renforcement par précipitation : la deuxième phase est obtenue par traitement thermique à changement de phase ②renforcement par dispersion : la deuxième phase est obtenue par frittage de poudre ou oxydation interne.
Mécanisme
Lorsque la luxation rencontre la deuxième phase pendant le mouvement, elle doit contourner ou couper la deuxième phase, de sorte que la deuxième phase entrave le mouvement de la luxation et améliore la résistance du matériau.
Exemple
La présence de cémentite dans l'acier augmente sa résistance de l'acier.
