Utwardzanie wydzieleniowe: Różnice pomiędzy wersjami
| [wersja nieprzejrzana] | [wersja nieprzejrzana] |
Usunięta treść Dodana treść
m drobne techniczne |
integracja z hasłami Umacnianie dyspersyjne oraz Utwardzanie dyspersyjne |
||
Linia 1:
'''Utwardzanie wydzieleniowe''' także '''umocnienie dyspersyjne''' lub '''umocnienie wydzieleniowe''' - metoda obróbki cieplnej metali prowadząca w efekcie do zwiększenia ich wytrzymałości mechanicznej. Utwardzenie jest efektem wydzielenia rozpuszczonego składnika z [[roztwór|roztworu]] [[Roztwór_przesycony|przesyconego]] a w temperaturze niższej prowadzące w efekcie do zmiany właściwości stopu.
==Warunki stosowania==
- '''Przesycania''' czyli, operacji obróbki cieplnej stopów metali polegająca na nagrzaniu do temperatury, w której następuje rozpuszczenie w osnowie wtórnej fazy (lub faz) umacniającej, wygrzaniu w tej temperaturze w celu uzyskania jednorodnego roztworu stałego i szybkim ochłodzeniu w celu utrzymania w temperaturze otoczenia roztworu stałego w stanie metastabilnym (przesyconym); otrzymana struktura jest na ogół nietrwała, gdyż składnik stopowy znajdujący się w roztworze w nadmiernej ilości wykazuje tendencję do wydzielenia się z roztworu. Przesycanie w niewielkim stopniu podwyższa właściwości mech. stopów i w zasadzie poprzedza starzenie; jest stosowane powszechnie w procesie umacniania cieplnego (utwardzanie dyspersyjne) stopów aluminium, niklu, kobaltu, miedzi, a także stali odpornych na korozję i in., charakteryzujących się zmniejszaniem rozpuszczalności składników stopowych w osnowie w stanie stałym w miarę obniżania temperatury.<br>▼
Utwardzanie wydzieleniowe jest możliwa tylko dla stopów:
- '''Starzenia,'''<br> operacja obróbki cieplnej stopów metali uprzednio przesyconych; polega na wygrzaniu ich w temperaturze odpowiednio niższej od temperatury przesycenia w celu wydzielenia z roztworu stałego przesyconego fazy (lub faz) o odpowiednim stopniu dyspersji, zawierającej składnik stopowy, znajdujący się w roztworze w nadmiarze. Starzenie w temperaturze podwyższonej nazywa się przyspieszonym albo sztucznym, w temperaturze otoczenia — naturalnym albo samorzutnym. Starzenie jest powszechnie stosowane w procesie umacniania cieplnego (utwardzanie dyspersyjne) stopów aluminium, niklu, kobaltu, miedzi i in., charakteryzujących się zmniejszaniem granicznej rozpuszczalności składników stopowych w osnowie w stanie stałym, w miarę obniżania temperatury.▼
* w których dodatek stopowy częściowo rozpuszcza się w osnowie
* w wysokich temperaturach tworzy z osnową roztwór stały graniczny
* przy obniżaniu temperatury wykazuje małą rozpuszczalność graniczną. Utwardzanie wydzieleniowe jest najefektywniejsze gdy zmniejszenie rozpuszczalności dodatku stopowego zachodzi w wysokiej temperaturze tuż poniżej maksimum rozpuszczalności i prowadzi do wydzielenia fazy wtórnej. Utwardzanie wydzieleniowe jest bardzo efektywne niestety w praktyce można go stosować w stosunku do nielicznych [[stop]]ów: [[Miedź|Cu]]-[[Beryl (pierwiastek)|Be]], [[Glin|Al]]-Cu. [[Nikiel|Ni]]-[[Chrom|Cr]], [[Żelazo|Fe]]-[[Ni]] (niektóre wysokostopowe stale niklowe, tzw. [[Martenzyt|martenzytyczne]] starzone).
==Etapy procesu==
Proces utwardzania składa się z dwu etapów: [[Przesycanie_(obróbka_cieplna_stopów_żelaza)|przesycania]] oraz starzenia.
▲
▲
Starzenie w temperaturze podwyższonej nazywa się przyspieszonym albo sztucznym, w temperaturze otoczenia - naturalnym albo samorzutnym. W niektórych przypadkach starzenie zachodzi z udziałem faz pośrednich oraz stref Guiniera - Prestona, będących kompleksami, w których segregują atomy rozpuszczone w sieci rozpuszczalnika.
==Mechanizm zjawiska==
Stop przesycony powoli chłodzony do temperatur otoczenia podlega przemianie wydzielania składnika przesycającego w postaci stosunkowo dużych ziaren fazy, skupionych głównie na granicach ziarn fazy α. Ten sam stop szybko ochłodzony do temperatury otoczenia ma budowę jednofazową przesyconego roztworu stałego α, ponieważ składnik przesycający nie zdąży się wydzielić. Przesycenie roztworu nadaje mu niewielką [[wytrzymałość]] i [[twardość]], ale znaczną ciągliwość. Uprzywilejowanym miejscem zarodkowania wydzieleń są defekty struktury krystalicznej, jak [[dyslokacja|dyslokacyjne]] granice bloków, pętle dyslokacji, granice ziaren. Duże stężenie [[wakans]]ów w stopie przesyconym ułatwia [[dyfuzja|dyfuzyjne]] tworzenie się wydzieleń.
Hamowanie poślizgów dyslokacji przez oddziaływanie pól naprężeń zlokalizowanych wydzieleń jest złożone. Prawdopodobnie polega na równoczesnym działaniu kilku mechanizmów. Dla umocnienia wydzieleniowego typowy jest zakres średniej odległości między źródłami pól naprężeń. Występuje przy tym oddziaływanie dyslokacji i odkształcalnych wydzieleń:
* dalekigo zasięgu, jeżeli dyslokacja znajduje się od wydzielenia w odległości i rzędu miedzy wydzieleniami. Zostało opracowane przez [[Mott]]a i [[Nabarro]] i dane zależnością: τ=2GεC
* bliskiego zasięgu, jeżeli dyslokacja znajduje się bezpośrednio przy wydzieleniu. Opracowane przez [[Kelly]]'ego i [[Fine]]'a prawdopodobnie jest efektywniejszym czynnikiem umocnienia. Poruszająca się dyslokacja napotykając na drodze poślizgu wydzielenie, dzięki jego odkształcalności pokonuje je przez tzw. przepełzanie. Naprężenie uruchomienia poślizgu dyslokacji dane jest zależnością: τ=(γ*C1/2/b) gdzie C jest udziałem obiętościowym wydzieleń w stopie. W umocnieniu wydzieleniowym pewien udział ma również umocnienie roztworowe, związane z obecnością w roztworze [[atom]]ów obcych.
[[Kategoria:Metaloznawstwo]]
| |||