Viljan jalostus

Viljan jalostus on yksi tapa lisätä metallimateriaalien lujuutta . Tähän liittyy hienomman, pienemmän rakeen luominen rakenteeseen sopivan lämpökäsittelyn tai sulan käsittelyn (ymppäyksen) avulla . Hienorakeinen karkaisu on ainoa hilavirheisiin (tässä tapauksessa rakerajoihin ) perustuva karkaisuprosessi , jossa sekä lujuus että sitkeys lisääntyvät.

merkitys

Siirtymiä muodostuu viljan rajoille, koska naapuriviljassa ei yleensä ole sopivaa liukutasoa. Siksi satojännitys kasvaa, mitä enemmän viljarajoja on olemassa.

Viljan jalostus lisää metallimateriaalien lujuutta (vähentämättä niiden sitkeyttä ) alentamalla niiden siirtymälämpötilaa . Yksi mahdollinen selitys tälle on se, että väheneminen leikkausmoduuli on raerajoilla helpottaa dislokaatioiden. Toinen olettaa, että halkeaman on muutettava suuntaa jokaisella viljan rajalla. Tämä vähentää teräksen taipumusta kehittää esimerkiksi kuumia halkeamia.

Lisäksi materiaalien hienompi raekokoista sitkeys kohoaa , minkä seurauksena muodostuu hienompi rake, todennäköisyys, että enemmän liukastustasoja alhaalla leikkauskuormituksen suuntaan (45 °, Schmidin laki ). Tämä lisää mahdollisten liukuprosessien määrää. Viljan jalostus on erityisen hyödyllistä koville ja erittäin hauraille materiaaleille, koska se on tapa tehdä näistä materiaaleista vähemmän hauraita.

Huolimatta monista esteistä, joita materiaalin sisällä syntyy pienempien rakeiden vuoksi, materiaali on helposti muodonmuutosta . Näistä syistä hienorakeiset teräslevyt z. B. käytetään autoteollisuudessa . Suurempi lujuus mahdollistaa ohuempien arkkien käytön (ja siten myös painon säästämisen).

On kuitenkin huomattava, että pienemmät kristalliitit tuottavat enemmän rakerajoja ja ovat siksi alttiimpia korroosiolle . Jokainen materiaali pyrkii saavuttamaan tasapainotilan mahdollisimman pienellä energiasisällöllä. Suurempi lujuus tarkoittaa kuitenkin suurta energiapitoisuutta, jonka materiaali hajoaa korroosion vuoksi. Koska korroosioalttius on suuri, on siksi noudatettava varotoimia korroosiota vastaan . Tästä syystä auton kori on usein sinkitty . Lisäksi hienorakeiset rakenteet eivät sovellu korkean lämpötilan sovelluksiin, joissa voi esiintyä virumista ; tässä painotetaan suuria rakeita.

laskeminen

Ns Hall-Petch suhde koskee riippuvuutta myötöraja on raekoko (tai keskimääräinen raekoko) : ${\ displaystyle R_ {e}}$${\ displaystyle d _ {\ rm {K}}}$

${\ displaystyle R_ {e} = \ sigma _ {0} + {K \ yli {\ sqrt {d _ {\ rm {K}}}}}}$

kahdella vakioilla, jotka riippuvat materiaalin kunnosta ja testiolosuhteista:

• ${\ displaystyle \ sigma _ {0}}$dislokaatioliikkeen aloitusjännitys ("kitkajännitys", yksittäiskiteen suotuisa suunta)
• ${\ displaystyle K}$viljan rajaresistanssi, vakio yksikön kanssa .${\ displaystyle \ mathrm {MPa \ cdot {\ sqrt {mm}}}}$

Mitä pienempi jyvien keskimääräinen halkaisija, sitä suurempi ero lujuudessa (katso myös: jännitys-venymäkaavio ):

${\ displaystyle \ Delta \ sigma = {K \ yli {\ sqrt {d _ {\ rm {K}}}}}.}$

Viljan jalostusprosessit

Yleensä massiivinen muodostus ja kristallivirheiden lisääminen rakenteeseen sopivat jyvien hajottamiseen . Mitä suurempi muodonmuutosaste, sitä pienemmiksi tuloksena olevista kristalliiteista voi tulla. Prosessilämpö tai uudelleenkiteytyshehkutus lievittää jännityksiä, mutta tämä johtaa myös viljan kasvuun . Niin sanotut seostetut metalliseokset sopivat erityisen hyvin vakiintuneisiin prosesseihin, kuten:

• Korkeapaineinen vääntö
• Suulakepuristus
• Rullat

Yksilöllisiä todisteita

1. ↑ ^b Christoph Broeckmann, Paul Bite: Materials Science minä . Koneenrakennuksen materiaalisovellusten instituutti, RWTH Aachen University , Aachen 2014.
2. ↑ Wolfgang Bleck (toim.): Materiaalitestaus opinnoissa ja käytännössä: [Työasiakirja luennolle ja harjoittelulle RWTH Aachenin yliopiston metallurgiainstituutissa . 12., tarkistettu. Painos. Mainz, Aachen 1999, ISBN 3-89653-563-3 , s. 82 f . 
3. ↑ Gottstein: Materiaalitiede ja materiaalitekniikka . Toim.: Gottstein. S. 265 . 
4. ^ Yoshisato Kimura, David P.Pope : Joustavuus ja sitkeys intermetallissa . Julkaisussa: Intermetallics . nauha 6 , ei. 7 , 1. tammikuuta 1998, s. 567-571 , doi : 10.1016 / S0966-9795 (98) 00061-2 . 
5. ↑ Institution for Material Applications in Mechanical Engineering, RWTH Aachen University : Näyteratkaisu 9. harjoitus / Material Science I / WS 08/09 ( Muistio 16. helmikuuta 2016 Internet -arkistossa ), käyty 16. helmikuuta 2016.
6. ↑ Marina Borodachenkova, Wei Wen, António Manuel de Bastos Pereira: Korkeapaineinen vääntö: Kokeet ja mallinnus . Julkaisussa: Vakavat muovimuodostustekniikat . InTech, 2017, ISBN 978-953-513-425-1 , doi : 10.5772 / intechopen.69173 ( intechopen.com [käytetty 4. syyskuuta 2021]).