قوة الخضوع للمواد المعدنية والعوامل المؤثرة عليها

تشير قوة الخضوع إلى أن المادة المادية تبدأ في إنتاج تشوه البلاستيك الكلي عند الضغط. بالنسبة لظاهرة الخضوع فهي مادة واضحة، قوة الخضوع عند نقطة الخضوع للإجهاد - قيمة الخضوع؛ بالنسبة لظاهرة الخضوع ليست مادية واضحة، عادة ما يكون منحنى الإجهاد والانفعال من أجل توفير حدوث قدر معين من التشوه المتبقي كمعيار، مثل عادة 0.2% التشوه المتبقي لل الإجهاد كقوة الخضوع، رمز σ0.2 أو σys.
عادة ما تستخدم قوة الخضوع كمؤشر تقييم للخواص الميكانيكية للمواد الصلبة، وهي حد الاستخدام الفعلي للمادة.
العوامل الجوهرية التي تؤثر على قوة الخضوع
العوامل الجوهرية التي تؤثر على قوة الخضوع هي:
1. طبيعة المعدن ونوع الشبكة - يتم تحديد قوة الخضوع للبلورة المفردة المعدنية النقية من خلال مقاومة حركة التفكك. يتم التمييز بين هذه المقاومات بين مقاومة الشبكة والمقاومة الناتجة عن التفاعلات بين الاضطرابات. ترتبط قوى الشبكة بعرض الخلع ومتجهات بيرجنر، وكلاهما يرتبطان بدورهما بالبنية البلورية. تشمل المقاومة الناتجة عن التفاعل بين الاضطرابات المقاومة الناتجة عن التفاعل بين الاضطرابات المتوازية والمقاومة الناتجة عن التفاعل بين الاضطرابات المتحركة واضطرابات الغابات. يتم التعبير عنها بالصيغة: T= Gb/L، حيث يوجد عامل القياس، ولأن الكثافة ρ تتناسب مع 1/L2، وبالتالي، T= Gbρ1/2، مما يوضح ذلك زيادة الكثافة تزيد من قوة الخضوع.
2. حجم الحبوب والبنية التحتية - تأثير حجم الحبوب هو انعكاس لتأثير حدود الحبوب، تقليل حجم الحبوب سيزيد من عدد حواجز حركة الخلع ويقلل طول مجموعة توصيل الخلع داخل الحبوب، مما سيؤدي إلى زيادة في قوة الخضوع. تتوافق العديد من المعادن والسبائك ذات علاقة مقاومة الخضوع وحجم الحبيبات مع صيغة هولبيجر σs=σj + kyd-1/2، حيث σj هو الخلع في المعدن الأساسي في حركة المقاومة الكلية، والمعروفة أيضًا بمقاومة الاحتكاك، والتي يتم تحديدها من خلال البنية البلورية وكثافة الاضطرابات؛ ky هو مقياس لحدود الحبوب على مدى مساهمتها في حجم ثابت الربط، أو أن نهاية شريط الانزلاق لمعامل تركيز الإجهاد؛ د- متوسط ​​حجم الحبوب . تعمل الحدود تحت الحبيبية بشكل مشابه لحدود الحبوب وتعيق أيضًا حركة الاضطرابات.
3. العناصر المذابة - المعدن النقي في ذرات المذاب لتشكيل الخلالي أو نوع الاستبدال من سبيكة المحلول الصلب سيزيد بشكل كبير من قوة الخضوع، وهذا هو تقوية المحلول الصلب. ويرجع ذلك أساسًا إلى الذرات المذابة وذرات المذيبات بأقطار مختلفة، في المذاب حول تكوين مجال إجهاد تشويه الشبكة، ينتج مجال الإجهاد تفاعلًا، بحيث يتم حظر حركة الخلع، وبالتالي زيادة قوة الخضوع.

4. المرحلة الثانية - هندسة المواد المعدنية التي تكون بنيتها المجهرية متعددة الأطوار بشكل عام. يرتبط تأثير المرحلة الثانية على مقاومة الخضوع ارتباطًا وثيقًا بما إذا كانت البلازما نفسها يمكن أن تتشوه أثناء تشوه الخضوع للمادة المعدنية. وبناء على ذلك يمكن تقسيم بلازما المرحلة الثانية إلى فئتين: غير قابلة للتشوه وقابلة للتشوه.
وفقًا لنظرية الخلع، لا يمكن لخط الخلع تجاوز بلازما الطور الثاني غير القابلة للتشوه، ولهذا السبب، يجب التغلب على شد خط الخلع المنحني. يتم تحديد قوة الخضوع والإجهاد الريولوجي للمواد المعدنية ذات بلازما الطور الثاني غير القابلة للتشوه من خلال التباعد بين بلازما الطور الثاني. في حالة بلازما الطور الثاني القابلة للتشوه، يمكن قطع الانخلاعات وتشويهها مع المصفوفة، وبالتالي زيادة قوة الخضوع أيضًا.
ويرتبط تأثير تقوية المرحلة الثانية أيضًا بحجمها وشكلها وعددها وتوزيعها، بالإضافة إلى القوة واللدونة وخصائص التصلب المقابلة للمرحلة الثانية والمصفوفة، والتوافق البلوري بين المرحلتين والطاقة البينية. . بالنسبة لنفس نسبة الحجم للمرحلة الثانية، تؤثر البلازما المطولة بشكل كبير على حركة التفكك، بحيث تكون قوة الخضوع للمادة المعدنية ذات مثل هذا التنظيم أعلى من تلك الخاصة بالمادة الكروية.
باختصار، وصف مقاومة تشوه البلاستيك لأثر المعدن لقوة الخضوع هو تكوين، والتنظيم حساس للغاية للخصائص الميكانيكية للمؤشر، ويتأثر بالعديد من العوامل الجوهرية، وتغيير تكوين السبائك أو عملية المعالجة الحرارية يمكن أن يجعل قوة الخضوع لإنتاج تغييرات كبيرة.
التأثير على قوة الخضوع للعوامل الخارجية
1. درجة الحرارة - تنخفض درجة الحرارة العامة لقوة إنتاج المادة المعدنية، ومع ذلك، يختلف الهيكل البلوري للمادة المعدنية، واتجاه التغيير ليس هو نفسه.
2. معدل الإجهاد - عند التمدد، يزداد معدل التحميل، ويزداد معدل الإجهاد، وتزداد قوة المادة المعدنية. ويرجع ذلك أساسًا إلى أن أي نوع من المعدن له سرعة انتشار تشوه البلاستيك الخاصة به، وإذا كانت سرعة التحميل أكبر من سرعة انتشار البلاستيك الخاصة به، فسوف يؤدي حتمًا إلى زيادة نقطة الخضوع. وذلك لأنه إذا كان معدل التحميل سريعًا جدًا، فإن دوران المستوى البلوري في اتجاه القوة الخارجية يكون غير كافٍ، ويتم إعاقة الانزلاق في نمو العينة وتوسعها، وهو ما يتجلى مجهريًا في شكل زيادة. في مقاومة التشوه البلاستيكي الأولي. هذا يعني أنه مع توليد تصلب التشوه، لا يمكن تنفيذ الإزالة التلقائية لتصلب الاستجابة، وسيمنع تصلب التشوه التطور المستمر للتشوه، لذلك لتحقيق التشوه المتبقي المطلوب، من الضروري الاستمرار في زيادة القوة الخارجية، والتي تتجلى أيضًا في زيادة مقاومة التشوه البلاستيكي الأولي.

3. حالة الإجهاد - تعتبر حالة الإجهاد على قوة الخضوع للمواد المعدنية مهمة جدًا أيضًا. كلما زاد مكون إجهاد القص، كلما كان أكثر ملاءمة للتشوه البلاستيكي للمادة، انخفضت قوة الخضوع، وبالتالي فإن الالتواء من قوة الخضوع للشد المنخفض، والشد من قوة الخضوع للانحناء المنخفض، نفس حالة الإجهاد للمادة قوة الخضوع المختلفة، ليست تغيرا في طبيعة المادة، ولكن المادة في ظروف مختلفة من أداء السلوك الميكانيكي المختلف فقط. نقول عادةً أن مقاومة الخضوع للمادة تشير عمومًا إلى مقاومة الخضوع في التمدد في اتجاه واحد.
كيفية تحسين قوة الخضوع
1. تعديل صناعة السبائك
يعد تعديل صناعة السبائك طريقة شائعة لتحسين قوة إنتاج المعادن. من خلال إضافة عناصر في المعدن، وتكوين محلول صلب، أو مرحلة تصلب الترسيب أو المحلول الصلب الخلالي، وما إلى ذلك، لتحسين البنية المجهرية للمعدن، وبالتالي تحسين قوة المعدن. على سبيل المثال، يمكن أن تؤدي إضافة العناصر الأرضية النادرة إلى سبائك الألومنيوم إلى زيادة قوة إنتاجها بشكل كبير.
2. المعالجة الحرارية
تشمل المعالجة الحرارية طرق التلدين والتبريد والتلطيف. من خلال التحكم في درجة الحرارة والوقت ومعدل التبريد للمعالجة الحرارية، يتم تحسين حجم حبيبات المعدن، وتنقية حدود الحبوب وزيادة كثافة الخلع، وذلك لتحسين قوة إنتاج المعدن. على سبيل المثال، يمكن للتبريد أن يزيد بشكل كبير من قوة الخضوع وصلابة الفولاذ.
3. تصلب العمل البارد
تشير تصلب العمل البارد إلى زيادة كثافة الخلع من خلال تشوه المعدن بالعمل البارد وتعزيز قوة وصلابة المعدن عن طريق إعاقة حركة الخلع. عادة ما يتم استخدام الضغط والتمدد والانحناء وغيرها من أساليب العمل الباردة. على سبيل المثال، يمكن للنحاس أن يزيد بشكل كبير من قوة إنتاجه بعد تشوه الشد.
4. هندسة حدود الحبوب
هندسة حدود الحبوب هي طريقة لتحسين قوة إنتاج المعادن من خلال الاستفادة من تأثير حدود الحبوب على خصائص المواد. من خلال التحكم في تفاعل حدود الحبوب المعدنية والتأثير المعوق للاضطرابات، يمكن تحسين قوة خضوع المعادن بشكل كبير. على سبيل المثال، يمكن تحسين قوة إنتاج النحاس بشكل كبير عن طريق ضبط زاوية حدود الحبوب وتشكل حدود الحبوب.
5. المعالجة السطحية
المعالجة السطحية هي طريقة لتحسين قوة إنتاج المعدن من خلال تعديل السطح. على سبيل المثال، يمكن أن يؤدي استخدام تكنولوجيا طلاء النحاس الكيميائي إلى جعل السطح الفولاذي يشكل طبقة من طلاء النحاس الموحد، بحيث يشكل السطح الفولاذي هيكلًا وتنظيمًا جديدًا، وبالتالي تحسين قوة الخضوع.
باختصار، هناك طرق مختلفة لتحسين قوة إنتاج المواد المعدنية، بما في ذلك تعديل السبائك، والمعالجة الحرارية، والتصلب البارد، وهندسة حدود الحبوب، ومعالجة الأسطح. وفي التطبيق العملي، من الضروري اختيار الطرق المناسبة للتحسين وفقًا لأنواع المواد المختلفة وبيئات الاستخدام.