8729984836

Bogumiła Kużnicka, Albrecht Ziller, Materiałoznawstwo Opracowanie zwarte, tylko do użytku studentów kierunku MiBM, Politechniki Wrocławskiej

•    rozdrobnienie ziaren - umocnienie granicami ziaren,

•    przemiany fazowe w stanie stałym - umocnienie przez przemianę martenzytycz-ną.

Efekty zastosowanych metod umacniania mierzy się wzrostem właściwości wytrzymałościowych (przyrostem ich wartości) - najczęściej granicy plastyczności. Wartości granicy plastyczności metalicznych materiałów technicznych zależą więc od wielkości sumarycznego umocnienia (kontrolowanego parametrami procesu wytwarzania), zgodnie ze wzorem:

Re (lub R0.2) ⁼ R() + AR_S, + ARf + ARp + ARg_r + ARpf,    (4.1)

w którym:

R₀ - granica plastyczności czystego metalu w stanie wyjściowym (nieumocnionym), AR_st - efekt umocnienia roztworowego,

ARf - efekt umocnienia drugą fazą,

AR_P - efekt umocnienia wskutek odkształcenia plastycznego (przez wzrost gęstości dyslokacji),

AR_gr - efekt umocnienia granicami ziaren,

ARpf - efekt umocnienie wskutek przemian fazowych.

Uzyskany w ten sposób wzrost wytrzymałości materiału prowadzi, niestety, do pogorszenia właściwości plastycznych. Dlatego parametry procesu technologicznego, a tym samym metody umocnienia, dobiera się tak, aby uzyskać optymalny dla danych warunków eksploatacji kompromis - kompromis pomiędzy właściwościami wytrzymałościowymi i plastycznymi materiału konstrukcyjnego.

4. 3.1. Umacnianie metali przez tworzenie stopów

Umocnienie roztworowe realizowane jest w procesie topienia metalu bazowego z innymi pierwiastkami (metalami lub niemetalami), nazywanymi pierwiastkami stopowymi. Stapiając z metalem bazowym pierwiastek stopowy w ilości nie większej, niż wynosi jego maksymalna rozpuszczalność w stanie stałym, otrzymuje się po zakrzepnięciu stop zbudowany z ziaren jednej fazy nazywanej roztworem stałym. Atomy pierwiastka rozpuszczonego zajmują przypadkowe pozycje w węzłach sieci (zastępując atomy metalu bazowego) lub pozycje międzywęzłowe, deformując lokalnie sieć metalu bazowego, a tym samym wywierają one działanie umacniające. Im bardziej różnią się promienie atomowe stopionych pierwiastków, tym większe są pola odkształceń, a tym samym silniejsze jest ich hamujące działanie na poślizg dyslokacji. Ponadto - im większa jest ilość pierwiastka dodanego (dodatku stopowego), tym efekt umocnienia jest większy. Dla przykładu, na rys. 4-14 pokazano wpływ różnych pierwiastków stopowych rozpuszczonych w miedzi na jej granicę plastyczności. Z rysunku wynika, że deformacja sieci spowodowana atomami pierwiastków o mniejszych promieniach niż miedź daje większy efekt umocnienia niż deformacja wywołana atomami o większych średnicach.