IMG#4 235 (2)

10

10

235

10.1. Materiały ciągliwc

UMOCNIENIE MATERIAŁÓW

-    umacnianie obróbką cieplną, związane z zabiegami utwardzania dyspersyjnego (przesycania, starzenia) lub ulepszania cieplnego (hartowania i odpuszczania).

-    umacnianie obróbką plastyczną na zimno skutkiem zgniotu.

10.1.1. Umocnienie granicami ziarn

tendencje projektowania maszyn i konstrukcji o coraz większej wydajności, nośnoj itp. intensyfikują wymienione wymagania.^

Początkowo głównym sposobem powiększania wytrzymałości materiałów by modyfikacja ich składu chemicznego. Okazało się, że jest to sposób mało efektywr w stosunku do kosztów. Znacznie lepsze rezultaty często można uzyskać mniejszy kosztem, poddając konwencjonalny materiał odpowiedniej technologii, zapewniaj cej umocnienie. Można zaryzykować tezę, iż przeważająca liczba prac badawczy*

Najważniejszym czynnikiem metalurgicznym umacniającym polikrystaliczne metale są granice ziarn. Dowodem jest większa granica plastyczności i wytrzymałość na rozciąganie polikryształu niż monokryształu.

P    —r- .---- -L-f-;---, , Orientacja krystalograficzna ziarn w metalu na ogól jest statystycznie nie

Najważniejszym wymaganiem stawianym wszystkim materiałom tonstrnkd _dt„_ana. _{Wobec teg0 systemy} ,_{atweg0 poślizgu (p)aszczyzoy}! kierunki gęsto

nym jest przenoszenie możliwie dużych obciążeń bez zniszczenia. Wspolczes _wypel„i₀ne atomami) w poszczególnych ziarnach są również przypadkowo zoriento-

z zakresu materiałoznawstwa była poświęcona pośrednio lub bezpośrednio umacnii wia uruchomienie poślizgu po drugiej stronie granicy, niu materiału. W rezultacie opracowano różnorodne metody umacniania materiałój W strukturach krystalicznych układu heksagonalnego (np. HZ), odznaczających

tak ciągliwych (materiały metaliczne), jak i kruchych (betony, żywice, szkło).

10.1. MATERIAŁY CIĄGLIWE

Materiały ciągliwe (tzw. elastoplastyczne) ze wzrostem obciążenia podlegaj początkowo chwilowemu odkształceniu sprężystemu, następnie trwałemu odkszta ceniu plastycznemu, a przy określonej wartości obciążenia ulegają zniszczeni Różnorodne metody umacniania materiałów ciągliwych, mierzonego wzroster granicy plastyczności lub wytrzymałości, sprowadzają się do ograniczenia ruchl wości (poślizgów) dyslokacji. Warto pamiętać, że na ogół wytrzymałość i ciągliwoś materiałów metalicznych są odwrotnie proporcjonalne. Toteż największe znaczeni mają metody umacniania powiększające silnie wytrzymałość i twardość, ale pozosta wiające równocześnie pewną ciągliwość i odporność na działanie karbu.

Do najważniejszych rodzajów zabiegów umacniania materiałów metalicznyc należą:

— umacnianie czynnikami metalurgicznymi (wielkość ziarna, skład roztwor stałego) związane z procesami metalurgicznymi lub odlewniczymi, głównie odtle niania i modyfikacji, |wane. Dowodzą tego linie poślizgu widoczne na zgładach metalograficznych o różnej orientacji w sąsiednich ziarnach, często powyginane w pobliżu granic ziarn.

Granica ziarna, jak wiadomo, jest obszarem silnie zdefektowanym. Przemieszczenie się dyslokacji przez granicę szerokokątową wymagałoby ustawicznej zmiany kierunku wektora Burgersa, co jest niemożliwe. Z tego powodu granice ziarn skutecznie blokują poślizgi dyslokacji. Na granicach tworzą się spiętrzenia jedno-imiennych dyslokacji (rys. 8.23a) i dopiero odpowiedni przyrost naprężenia umożli-

I się w zasadzie jedną płaszczyzną (0001) łatwego poślizgu, umacniający wpływ granic ziarn jest bardzo silny. W strukturach regularnych (np. RSC, RPC), odznaczających się większą liczbą płaszczyzn łatwego poślizgu, odpowiednio {111} lub {110}, {211}, {321}, wpływ ten jest znacznie słabszy.

Działanie umacniające granic potęguje się ze zmniejszeniem wielkości ziarna (rys. 10.1), jeżeli pomijalny jest wpływ segregacji zanieczyszczeń lub innych czynni-

Rys. 10.1. Wpływ wielkości ziarna na granicę plastyczności mosiądzów