Tanım
Bir malzeme aktıktan sonra, deformasyon derecesi arttıkça mukavemetinin ve sertliğinin arttığı, plastikliğinin ve tokluğunun azaldığı olguya deformasyon sertleşmesi veya iş sertleşmesi adı verilir.
02
Mekanizma
Plastik deformasyon ilerledikçe dislokasyon yoğunluğu artar ve hareket sırasında dislokasyonlar arasında daha karmaşık etkileşimlere neden olur. Bu, dislokasyon hareketine karşı direnci artıran, deformasyon direncini artıran ve daha fazla plastik deformasyonu zorlaştıran, dolayısıyla metalin mukavemetini artıran sabit basamakların ve dislokasyon düğümlerinin oluşmasıyla sonuçlanır.
Fiziksel yapı: Deformasyon derecesi arttıkça malzemenin mukavemeti ve sertliği artar, plastisite ve tokluğu azalır. Dislokasyon yoğunluğu artmaya devam ediyor. Formüle ve şekle göre mukavemet, dislokasyon yoğunluğunun ρ karesi ile orantılıdır. Dislokasyonların Burgers vektörü b ne kadar büyük olursa, güçlendirme etkisi o kadar anlamlı olur.
03
Yöntemler
Soğuk presleme, haddeleme ve bilyalı dövme gibi soğuk deformasyon.
04
Örnek
Soğuk çekme çelik tel, gücünü katlanarak artırabilir.
05
Deformasyon güçlendirmenin pratik önemi (avantajları ve dezavantajları)
(1) Avantajları:
① Deformasyon güçlendirmesi metalleri güçlendirmek için etkili bir yöntemdir. Isıl işlemle güçlendirilemeyen bazı malzemeler için, malzemenin mukavemetini arttırmak için deformasyon güçlendirme kullanılabilir, bu da mukavemeti katlanarak artırabilir.
② Belirli iş parçalarının veya yarı{0}}mamul ürünlerin işlenmesinde ve şekillendirilmesinde önemli bir faktördür. Metalin eşit şekilde deforme olmasını sağlayarak iş parçalarının veya soğuk-çekilmiş çelik tel gibi yarı-mamul ürünlerin şekillendirilmesini ve parçaların damgalanmasını mümkün kılar.
③ Deformasyonun güçlendirilmesi, kullanım sırasında parçaların veya bileşenlerin güvenliğini de artırabilir. Parçaların belirli kısımlarında gerilim yoğunlaşması veya aşırı yük oluştuğunda o kısımda plastik deformasyon meydana gelir. İşin sertleşmesi nedeniyle aşırı yüklenen parçanın deformasyonu durur ve böylece güvenlik artar.
(2) Dezavantajları:
① Deformasyon güçlendirmesi malzemelerin üretim ve kullanımında da sıkıntıları beraberinde getirir. Deformasyon gücü arttırır ve plastisiteyi azaltır, deformasyonun devam etmesini zorlaştırır ve daha fazla güç tüketimi gerektirir.
② Malzemenin deforme olmaya devam etmesini sağlamak için ortada yeniden kristalleştirme tavlaması gerekir, böylece malzeme çatlamadan deforme olmaya devam edebilir, bu da üretim maliyetlerini artırır.
Resim
Resim
II. Katı çözüm güçlendirme
Resim
01
Tanım
Çözünen atom içeriğinin artmasıyla katı çözeltinin mukavemet ve sertliğinin arttığı, plastisite ve tokluğunun ise azaldığı olgusuna katı çözelti güçlendirmesi denir.
02
Mekanizma
(1) Çözünen atomların çözünmesi katı çözeltinin örgüsünü bozar, bu da kayma düzlemindeki dislokasyonların hareketi üzerinde engelleyici bir etkiye sahiptir.
(2) Dislokasyon çizgisi üzerinde ayrılan çözünen atomların oluşturduğu Coriolis gazı dislokasyonu sabitler ve dislokasyon hareketine karşı direnci arttırır.
(3) İstifleme hatası bölgesindeki çözünen atomların ayrılması, uzun süreli dislokasyonların hareketini engeller. Dislokasyon hareketini engelleyen ve dislokasyon hareketine karşı direnci artıran tüm faktörler mukavemeti arttırabilir.
03
Kanun
①Katı çözelti çözünürlük aralığı dahilinde, alaşım elementinin kütle oranı ne kadar büyük olursa, güçlendirme etkisi de o kadar büyük olur
②Çözünen atomlar ile çözücü atomları arasındaki boyut farkı ne kadar büyük olursa, güçlendirme etkisi de o kadar belirgin olur.
③ Arayer katı çözeltileri oluşturan çözünen elementlerin güçlendirme etkisi, ikame katı çözeltiler oluşturan elementlerin kuvvetlendirici etkisinden daha fazladır.
④ Çözünen ve çözücü atomları arasındaki değerlik elektronlarının sayısındaki fark ne kadar büyük olursa, güçlendirme etkisi de o kadar büyük olur.
04
Yöntemler
Alaşımlama, yani alaşım elementlerinin eklenmesi.
05
Örnek
Bakır-nikel alaşımlarının mukavemeti, saf bakır ve nikelinkinden daha fazladır.
Resim
Resim
III. Tane İnceltme Güçlendirmesi
Resim
01
Tanım
Tane incelmesi güçlendirmesi, bir malzemenin mukavemetinin ve sertliğinin arttığı, aynı zamanda tane boyutu küçüldükçe plastisitesinin ve tokluğunun da arttığı bir olgudur.
02
Mekanizma
Bu etkinin ardındaki prensip, dislokasyon kaymasının tane sınırları tarafından geciktirilmesidir. Çok kristalli malzemelerde dislokasyon hareketi tane sınırlarının direncini aşmalıdır. Bunun nedeni, tane sınırının her iki tarafındaki dislokasyonların farklı yönelimlere sahip olmasıdır. Bu nedenle, belirli bir tanede, kaymalı bir dislokasyon, tane sınırını doğrudan komşu taneye doğru geçemez. Yalnızca tane sınırında çok sayıda dislokasyon birikerek stres yoğunlaşmasına neden olduğunda, bitişik tanelerdeki mevcut dislokasyonların hareketi kaymaya neden olacak şekilde uyarılabilir. Bu nedenle taneler ne kadar ince olursa malzemenin mukavemeti de o kadar yüksek olur.
03
Kural
Taneler ne kadar ince olursa tane sınır alanı da o kadar büyük olur. Hall-Sayfa denklemine göre, ortalama tane çapı d ne kadar küçük olursa, malzemenin akma dayanımı σs o kadar yüksek olur.
04
Tahıl İnceltme Yöntemleri
① Kristalizasyon işlemi sırasında, aşırı soğutma derecesinin arttırılması, modifikasyon yapılması, titreşim yapılması ve çekirdeklenme oranının arttırılması için karıştırılması yoluyla tane incelmesi sağlanabilir.
② Soğuk-deforme edilmiş metaller için, deformasyon derecesi ve tavlama sıcaklığı kontrol edilerek tane incelmesi sağlanabilir.
③ Tane inceltme, normalleştirme ve tavlama gibi ısıl işlemlerle sağlanabilir.
④ Yeni fazlar oluşturmak için çeliğe alaşım elementleri eklenebilir, böylece tane büyümesi engellenebilir.
Resim
Resim
IV. İkinci Aşama Güçlendirme
Resim
01
Tanım
Metal matris içerisinde bir veya daha fazla ilave fazın bulunması metalin mukavemetini arttırır. İkinci aşamayı elde etmek için kullanılan prosese bağlı olarak ikinci aşama güçlendirme şu şekilde sınıflandırılabilir: ① Çöktürme güçlendirme: ikinci aşamanın faz dönüşümü ısıl işlemiyle elde edilmesi. ② Dispersiyon güçlendirme: ikinci fazın toz sinterleme veya dahili oksidasyon yoluyla elde edilmesi.
02
Mekanizma
Dislokasyon hareketi sırasında çıkıklar ikincil bir aşamayla karşılaşır ve onu atlamalı veya kesmelidir. Bu ikincil faz, dislokasyon hareketini engelleyerek malzemenin mukavemetini artırır.
03
Örnek
Çelikte sementitin bulunması mukavemetini arttırır.
