Utwardzanie wydzieleniowe: Różnice pomiędzy wersjami

'''Utwardzanie wydzieleniowe''' lub '''umocnienie wydzieleniowe''' (błędnie nazywane też [[utwardzanie dyspersyjne|umocnieniem/utwardzeniem dyspersyjnym]]) - metoda [[obróbkaObróbka cieplna metali|obróbki cieplnej]] [[metal (materiałoznawstwo)|metali]], prowadząca do zwiększenia ich [[wytrzymałość materiałów|wytrzymałości mechanicznej]]. [[Wzmocnienie (metalurgia) |Wzmocnienie/umocnienie]] jest efektem wydzielenia rozpuszczonego składnika z [[Roztwór przesycony|przesyconego]] [[roztwór stały|roztworu stałego]], co w temperaturze niższej prowadzi w efekcie do zmiany [[struktura metalu|struktury]] i właściwości [[stop metali|stopu]].

Proces utwardzania składa się z dwóch etapów: [[Przesycanie|przesycania]] oraz [[Starzenie_(obróbka_cieplna_stopów_żelaza)Starzenie stopu|starzenia]].

'''Przesycanie''' polega na nagrzaniu metalu do temperatury niższej, niż temperatura, w której mogłyby się pojawiać pierwsze krople ciekłego stopu (poniżej linii [[solidus (chemia)|solidusu]]), ale na tyle wysokiej, aby stop o danym składzie był jednofazowy i wygrzaniu stopu w tej temperaturze w celu uzyskania jednorodnego roztworu stałego. Przy szybkim schłodzeniu otrzymuje się przesycony roztwór stały, w stanie metastabilnym. Otrzymana struktura jest na ogół nietrwała, gdyż składnik stopowy znajdujący się w roztworze w nadmiernej ilości wykazuje tendencję do wydzielenia się. Przesycanie w niewielkim stopniu podwyższa właściwości mechaniczne stopów i w zasadzie poprzedza starzenie.

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 się atomy rozpuszczone w sieci rozpuszczalnika.

Przesycony roztwór stały α, powoli chłodzony np. do temperatury 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 materiałów|wytrzymałość]] i [[twardość]], ale znaczną ciągliwość. Uprzywilejowanym miejscem [[Nukleacja|zarodkowania]] wydzieleń są defekty struktury krystalicznej, jak [[dyslokacjaDyslokacja (krystalografia)|dyslokacyjne]] granice bloków, pętle dyslokacji, granice ziaren. Duże stężenie [[wakans]]ów w stopie przesyconym ułatwia [[dyfuzja|dyfuzyjne]] tworzenie się wydzieleń.

* dalekiego zasięgu, jeżeli dyslokacja znajduje się od wydzielenia w odległości i rzędu między wydzieleniami. Zostało opracowane przez [[Mott]]aMotta i [[Nabarro]], i dane zależnością: <math>\tau = 2 G \epsilon C</math>

* 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: <math>\tau = \left ( \frac {\gamma \cdot C_1} {2 b} \right )</math> gdzie <math>C_1</math> jest udziałem objętościowym wydzieleń w stopie. W umocnieniu wydzieleniowym pewien udział ma również umocnienie roztworowe, związane z obecnością w roztworze [[atom]]ów obcych.

[[Kategoria:Obróbka cieplna metali]]