ఘన ద్రావణాన్ని బలోపేతం చేయడం

1. నిర్వచనం

మిశ్రమ లోహ మూలకాలను మూల లోహంలో కరిగించి, కొంత స్థాయిలో జాలక వక్రీకరణకు కారణమయ్యే మరియు తద్వారా మిశ్రమం యొక్క బలాన్ని పెంచే దృగ్విషయం.

2. సూత్రం

ఘన ద్రావణంలో కరిగిన ద్రావణ అణువులు జాలక వక్రీకరణకు కారణమవుతాయి, ఇది స్థానభ్రంశం కదలిక నిరోధకతను పెంచుతుంది, జారడం కష్టతరం చేస్తుంది మరియు మిశ్రమం ఘన ద్రావణం యొక్క బలం మరియు కాఠిన్యాన్ని పెంచుతుంది. ఒక నిర్దిష్ట ద్రావణ మూలకాన్ని కరిగించి ఘన ద్రావణాన్ని ఏర్పరచడం ద్వారా లోహాన్ని బలోపేతం చేసే ఈ దృగ్విషయాన్ని ఘన ద్రావణ బలోపేతం అంటారు. ద్రావణ అణువుల సాంద్రత సముచితంగా ఉన్నప్పుడు, పదార్థం యొక్క బలం మరియు కాఠిన్యాన్ని పెంచవచ్చు, కానీ దాని దృఢత్వం మరియు ప్లాస్టిసిటీ తగ్గాయి.

3. ప్రభావితం చేసే అంశాలు

ద్రావిత అణువుల పరమాణు భిన్నం ఎంత ఎక్కువగా ఉంటే, బలపరిచే ప్రభావం అంత ఎక్కువగా ఉంటుంది, ముఖ్యంగా పరమాణు భిన్నం చాలా తక్కువగా ఉన్నప్పుడు, బలపరిచే ప్రభావం మరింత ముఖ్యమైనది.

ద్రావిత అణువులకు మరియు మూల లోహం యొక్క పరమాణు పరిమాణానికి మధ్య వ్యత్యాసం ఎక్కువగా ఉంటే, బలపరిచే ప్రభావం అంత ఎక్కువగా ఉంటుంది.

ఇంటర్‌స్టీషియల్ ద్రావణ అణువులు భర్తీ అణువుల కంటే ఎక్కువ ఘన ద్రావణ బలపరిచే ప్రభావాన్ని కలిగి ఉంటాయి మరియు శరీర-కేంద్రీకృత క్యూబిక్ స్ఫటికాలలో ఇంటర్‌స్టీషియల్ అణువుల జాలక వక్రీకరణ అసమానంగా ఉన్నందున, వాటి బలపరిచే ప్రభావం ముఖ-కేంద్రీకృత క్యూబిక్ స్ఫటికాల కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది; కానీ ఇంటర్‌స్టీషియల్ అణువుల ఘన ద్రావణీయత చాలా పరిమితం, కాబట్టి వాస్తవ బలపరిచే ప్రభావం కూడా పరిమితం.

ద్రావిత అణువులకు మరియు మూల లోహానికి మధ్య వేలన్సీ ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్యలో ఎక్కువ వ్యత్యాసం ఉంటే, ఘన ద్రావణం బలపరిచే ప్రభావం మరింత స్పష్టంగా కనిపిస్తుంది, అంటే, వేలన్సీ ఎలక్ట్రాన్ సాంద్రత పెరిగేకొద్దీ ఘన ద్రావణం యొక్క దిగుబడి బలం పెరుగుతుంది.

4. ఘన ద్రావణం బలపడే స్థాయి ప్రధానంగా ఈ క్రింది అంశాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది

మాతృక అణువులు మరియు ద్రావిత అణువుల మధ్య పరిమాణంలో వ్యత్యాసం. పరిమాణ వ్యత్యాసం ఎక్కువగా ఉంటే, అసలు స్ఫటిక నిర్మాణానికి జోక్యం ఎక్కువగా ఉంటుంది మరియు డిస్లోకేషన్ స్లిప్‌కు అంత కష్టంగా ఉంటుంది.

మిశ్రమ మూలకాల మొత్తం. ఎక్కువ మిశ్రమ మూలకాలు జోడించబడితే, బలపరిచే ప్రభావం అంత ఎక్కువగా ఉంటుంది. చాలా అణువులు చాలా పెద్దవిగా లేదా చాలా చిన్నవిగా ఉంటే, ద్రావణీయత మించిపోతుంది. ఇందులో మరొక బలపరిచే విధానం ఉంటుంది, చెదరగొట్టబడిన దశ బలోపేతం.

ఇంటర్‌స్టీషియల్ ద్రావిత అణువులు భర్తీ అణువుల కంటే ఎక్కువ ఘన ద్రావణ బలపరిచే ప్రభావాన్ని కలిగి ఉంటాయి.

ద్రావిత అణువులకు మరియు మూల లోహానికి మధ్య వేలన్సీ ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్యలో వ్యత్యాసం ఎక్కువగా ఉంటే, ఘన ద్రావణం బలపరిచే ప్రభావం అంత ఎక్కువగా ఉంటుంది.

5. ప్రభావం

దిగుబడి బలం, తన్యత బలం మరియు కాఠిన్యం స్వచ్ఛమైన లోహాల కంటే బలంగా ఉంటాయి;

చాలా సందర్భాలలో, డక్టిలిటీ స్వచ్ఛమైన లోహం కంటే తక్కువగా ఉంటుంది;

స్వచ్ఛమైన లోహం కంటే వాహకత చాలా తక్కువ;

ఘన ద్రావణాన్ని బలోపేతం చేయడం ద్వారా క్రీప్ నిరోధకత లేదా అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద బలం కోల్పోవడం మెరుగుపరచబడుతుంది.

పని గట్టిపడటం

1. నిర్వచనం

శీతల వైకల్యం పెరిగేకొద్దీ, లోహ పదార్థాల బలం మరియు కాఠిన్యం పెరుగుతాయి, కానీ ప్లాస్టిసిటీ మరియు దృఢత్వం తగ్గుతాయి.

2. పరిచయం

రీక్రిస్టలైజేషన్ ఉష్ణోగ్రత కంటే తక్కువ ప్లాస్టిక్‌గా వైకల్యం చెందినప్పుడు లోహ పదార్థాల బలం మరియు కాఠిన్యం పెరుగుతుంది, అయితే ప్లాస్టిసిటీ మరియు దృఢత్వం తగ్గుతుంది. దీనిని కోల్డ్ వర్క్ హార్డెనింగ్ అని కూడా అంటారు. కారణం ఏమిటంటే, లోహం ప్లాస్టిక్‌గా వైకల్యం చెందినప్పుడు, క్రిస్టల్ ధాన్యాలు జారిపోతాయి మరియు స్థానభ్రంశాలు చిక్కుకుపోతాయి, దీనివల్ల క్రిస్టల్ ధాన్యాలు పొడిగించబడతాయి, విరిగిపోతాయి మరియు ఫైబర్ అవుతాయి మరియు లోహంలో అవశేష ఒత్తిళ్లు ఏర్పడతాయి. పని గట్టిపడే స్థాయి సాధారణంగా ప్రాసెసింగ్ తర్వాత ఉపరితల పొర యొక్క మైక్రోహార్డ్‌నెస్ నిష్పత్తి మరియు ప్రాసెస్ చేయడానికి ముందు దానికి గట్టిపడిన పొర యొక్క లోతు ద్వారా వ్యక్తీకరించబడుతుంది.

3. డిస్లోకేషన్ సిద్ధాంతం యొక్క కోణం నుండి వివరణ

(1) డిస్లోకేషన్ల మధ్య ఖండన జరుగుతుంది మరియు ఫలితంగా వచ్చే కోతలు డిస్లోకేషన్ల కదలికను అడ్డుకుంటాయి;

(2) తొలగుటల మధ్య ప్రతిచర్య జరుగుతుంది మరియు ఏర్పడిన స్థిర తొలగుట తొలగుట యొక్క కదలికను అడ్డుకుంటుంది;

(3) తొలగుటల విస్తరణ జరుగుతుంది మరియు తొలగుట సాంద్రత పెరుగుదల తొలగుట కదలికకు నిరోధకతను మరింత పెంచుతుంది.

4. హాని

పని గట్టిపడటం లోహ భాగాలను మరింత ప్రాసెస్ చేయడానికి ఇబ్బందులను తెస్తుంది. ఉదాహరణకు, స్టీల్ ప్లేట్‌ను కోల్డ్-రోలింగ్ చేసే ప్రక్రియలో, దానిని రోల్ చేయడం కష్టతరం అవుతుంది, కాబట్టి వేడి చేయడం ద్వారా దాని పని గట్టిపడటాన్ని తొలగించడానికి ప్రాసెసింగ్ ప్రక్రియలో ఇంటర్మీడియట్ ఎనియలింగ్‌ను ఏర్పాటు చేయడం అవసరం. మరొక ఉదాహరణ ఏమిటంటే, కటింగ్ ప్రక్రియలో వర్క్‌పీస్ యొక్క ఉపరితలం పెళుసుగా మరియు గట్టిగా చేయడం, తద్వారా సాధనం ధరించడాన్ని వేగవంతం చేయడం మరియు కటింగ్ శక్తిని పెంచడం.

5. ప్రయోజనాలు

ఇది లోహాల బలం, కాఠిన్యం మరియు దుస్తులు నిరోధకతను మెరుగుపరుస్తుంది, ముఖ్యంగా స్వచ్ఛమైన లోహాలు మరియు వేడి చికిత్స ద్వారా మెరుగుపరచలేని కొన్ని మిశ్రమలోహాలకు. ఉదాహరణకు, కోల్డ్-డ్రాన్ హై-స్ట్రెంత్ స్టీల్ వైర్ మరియు కోల్డ్-కాయిల్డ్ స్ప్రింగ్ మొదలైనవి, దాని బలం మరియు సాగే పరిమితిని మెరుగుపరచడానికి కోల్డ్ వర్కింగ్ డిఫార్మేషన్‌ను ఉపయోగిస్తాయి. ట్యాంకులు, ట్రాక్టర్ ట్రాక్‌లు, క్రషర్ దవడలు మరియు రైల్వే టర్నౌట్‌ల కాఠిన్యం మరియు దుస్తులు నిరోధకతను మెరుగుపరచడానికి వర్క్ హార్డెనింగ్‌ను ఉపయోగించడం మరొక ఉదాహరణ.

6. మెకానికల్ ఇంజనీరింగ్‌లో పాత్ర

కోల్డ్ డ్రాయింగ్, రోలింగ్ మరియు షాట్ పీనింగ్ (ఉపరితల బలోపేతం చూడండి) మరియు ఇతర ప్రక్రియల తర్వాత, లోహ పదార్థాలు, భాగాలు మరియు భాగాల ఉపరితల బలాన్ని గణనీయంగా మెరుగుపరచవచ్చు;

భాగాలు ఒత్తిడికి గురైన తర్వాత, కొన్ని భాగాల స్థానిక ఒత్తిడి తరచుగా పదార్థం యొక్క దిగుబడి పరిమితిని మించిపోతుంది, దీని వలన ప్లాస్టిక్ వైకల్యం ఏర్పడుతుంది. పని గట్టిపడటం వలన, ప్లాస్టిక్ వైకల్యం యొక్క నిరంతర అభివృద్ధి పరిమితం చేయబడింది, ఇది భాగాలు మరియు భాగాల భద్రతను మెరుగుపరుస్తుంది;

ఒక లోహ భాగం లేదా భాగం స్టాంప్ చేయబడినప్పుడు, దాని ప్లాస్టిక్ వైకల్యం బలోపేతంతో కూడి ఉంటుంది, తద్వారా వైకల్యం దాని చుట్టూ పని చేయని గట్టిపడిన భాగానికి బదిలీ చేయబడుతుంది. అటువంటి పునరావృత ప్రత్యామ్నాయ చర్యల తర్వాత, ఏకరీతి క్రాస్-సెక్షనల్ వైకల్యంతో కోల్డ్ స్టాంపింగ్ భాగాలను పొందవచ్చు;

ఇది తక్కువ కార్బన్ స్టీల్ యొక్క కటింగ్ పనితీరును మెరుగుపరుస్తుంది మరియు చిప్‌లను వేరు చేయడం సులభం చేస్తుంది. కానీ పని గట్టిపడటం లోహ భాగాలను మరింత ప్రాసెస్ చేయడానికి కూడా ఇబ్బందులను తెస్తుంది. ఉదాహరణకు, కోల్డ్-డ్రాన్ స్టీల్ వైర్ పని గట్టిపడటం కారణంగా మరింత డ్రాయింగ్ కోసం చాలా శక్తిని వినియోగిస్తుంది మరియు విరిగిపోవచ్చు. అందువల్ల, డ్రాయింగ్ చేయడానికి ముందు పని గట్టిపడటాన్ని తొలగించడానికి దానిని ఎనియల్ చేయాలి. మరొక ఉదాహరణ ఏమిటంటే, కటింగ్ సమయంలో వర్క్‌పీస్ యొక్క ఉపరితలం పెళుసుగా మరియు గట్టిగా చేయడానికి, తిరిగి కత్తిరించేటప్పుడు కట్టింగ్ ఫోర్స్ పెరుగుతుంది మరియు సాధనం దుస్తులు వేగవంతం అవుతాయి.

సన్న రేణువులను బలోపేతం చేయడం

1. నిర్వచనం

క్రిస్టల్ గ్రెయిన్‌లను శుద్ధి చేయడం ద్వారా లోహ పదార్థాల యాంత్రిక లక్షణాలను మెరుగుపరిచే పద్ధతిని క్రిస్టల్ రిఫైనింగ్ స్ట్రెంథనింగ్ అంటారు. పరిశ్రమలో, క్రిస్టల్ గ్రెయిన్‌లను శుద్ధి చేయడం ద్వారా పదార్థం యొక్క బలం మెరుగుపడుతుంది.

2. సూత్రం

లోహాలు సాధారణంగా అనేక క్రిస్టల్ ధాన్యాలతో కూడిన పాలీస్ఫటికాలు. క్రిస్టల్ ధాన్యాల పరిమాణాన్ని యూనిట్ వాల్యూమ్‌కు క్రిస్టల్ ధాన్యాల సంఖ్య ద్వారా వ్యక్తీకరించవచ్చు. సంఖ్య ఎంత ఎక్కువగా ఉంటే, క్రిస్టల్ ధాన్యాలు అంత సూక్ష్మంగా ఉంటాయి. గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద సూక్ష్మ-కణిత లోహాలు ముతక-కణిత లోహాల కంటే అధిక బలం, కాఠిన్యం, ప్లాస్టిసిటీ మరియు దృఢత్వాన్ని కలిగి ఉంటాయని ప్రయోగాలు చూపిస్తున్నాయి. ఎందుకంటే సూక్ష్మ ధాన్యాలు బాహ్య శక్తి కింద ప్లాస్టిక్ వైకల్యానికి గురవుతాయి మరియు ఎక్కువ ధాన్యాలలో చెదరగొట్టబడతాయి, ప్లాస్టిక్ వైకల్యం మరింత ఏకరీతిగా ఉంటుంది మరియు ఒత్తిడి సాంద్రత తక్కువగా ఉంటుంది; అదనంగా, సూక్ష్మ ధాన్యాలు, ధాన్యం సరిహద్దు ప్రాంతం పెద్దదిగా ఉంటుంది మరియు మరింత వక్రీకృత ధాన్యం సరిహద్దులు ఉంటాయి. పగుళ్ల ప్రచారం మరింత అననుకూలమైనది. అందువల్ల, క్రిస్టల్ ధాన్యాలను శుద్ధి చేయడం ద్వారా పదార్థం యొక్క బలాన్ని మెరుగుపరిచే పద్ధతిని పరిశ్రమలో ధాన్యం శుద్ధి బలోపేతం అంటారు.

3. ప్రభావం

ధాన్యం పరిమాణం చిన్నగా ఉంటే, డిస్లోకేషన్ క్లస్టర్‌లో డిస్లోకేషన్‌ల సంఖ్య (n) తక్కువగా ఉంటుంది. τ=nτ0 ప్రకారం, ఒత్తిడి సాంద్రత తక్కువగా ఉంటే, పదార్థం యొక్క బలం అంత ఎక్కువగా ఉంటుంది;

సూక్ష్మ-ధాన్య బలపరిచే బలపరిచే నియమం ఏమిటంటే, ధాన్యాల సరిహద్దులు ఎక్కువగా ఉంటే, ధాన్యాలు అంత సూక్ష్మంగా ఉంటాయి. హాల్-పీకి సంబంధం ప్రకారం, ధాన్యాల సగటు విలువ (d) తక్కువగా ఉంటే, పదార్థం యొక్క దిగుబడి బలం అంత ఎక్కువగా ఉంటుంది.

4. ధాన్యం శుద్ధీకరణ పద్ధతి

సబ్ కూలింగ్ డిగ్రీని పెంచండి;

క్షీణత చికిత్స;

కంపనం మరియు కదిలించడం;

శీతల-రూపాంతరం చెందిన లోహాల కోసం, వైకల్య స్థాయిని మరియు ఎనియలింగ్ ఉష్ణోగ్రతను నియంత్రించడం ద్వారా స్ఫటిక ధాన్యాలను శుద్ధి చేయవచ్చు.

రెండవ దశ ఉపబలము

1. నిర్వచనం

సింగిల్-ఫేజ్ మిశ్రమలోహాలతో పోలిస్తే, బహుళ-దశ మిశ్రమలోహాలు మాతృక దశతో పాటు రెండవ దశను కలిగి ఉంటాయి. రెండవ దశను సూక్ష్మంగా చెదరగొట్టబడిన కణాలతో మాతృక దశలో ఏకరీతిలో పంపిణీ చేసినప్పుడు, అది గణనీయమైన బలపరిచే ప్రభావాన్ని కలిగి ఉంటుంది. ఈ బలపరిచే ప్రభావాన్ని రెండవ దశ బలపరిచేటటువంటి అంటారు.

2. వర్గీకరణ

డిస్లోకేషన్ల కదలికకు, మిశ్రమంలో ఉన్న రెండవ దశ క్రింది రెండు పరిస్థితులను కలిగి ఉంటుంది:

(1) వైకల్యం చెందని కణాల బలోపేతం (బైపాస్ మెకానిజం).

(2) వికృత కణాల బలోపేతం (కట్-త్రూ మెకానిజం).

వ్యాప్తి బలోపేతం మరియు అవపాతం బలోపేతం రెండూ రెండవ దశ బలోపేతం యొక్క ప్రత్యేక సందర్భాలు.

3. ప్రభావం

రెండవ దశ బలోపేతం కావడానికి ప్రధాన కారణం వాటి మరియు తొలగుట మధ్య పరస్పర చర్య, ఇది తొలగుట యొక్క కదలికను అడ్డుకుంటుంది మరియు మిశ్రమం యొక్క వైకల్య నిరోధకతను మెరుగుపరుస్తుంది.

సంగ్రహంగా చెప్పాలంటే

బలాన్ని ప్రభావితం చేసే అతి ముఖ్యమైన అంశాలు పదార్థం యొక్క కూర్పు, నిర్మాణం మరియు ఉపరితల స్థితి; రెండవది శక్తి యొక్క స్థితి, శక్తి యొక్క వేగం, లోడింగ్ పద్ధతి, సాధారణ సాగతీత లేదా పునరావృత శక్తి వంటివి విభిన్న బలాలను చూపుతాయి; అదనంగా, నమూనా మరియు పరీక్ష మాధ్యమం యొక్క జ్యామితి మరియు పరిమాణం కూడా గొప్ప ప్రభావాన్ని చూపుతాయి, కొన్నిసార్లు నిర్ణయాత్మకంగా కూడా ఉంటాయి. ఉదాహరణకు, హైడ్రోజన్ వాతావరణంలో అల్ట్రా-హై-స్ట్రెంత్ స్టీల్ యొక్క తన్యత బలం విపరీతంగా పడిపోవచ్చు.

లోహ పదార్థాలను బలోపేతం చేయడానికి రెండు మార్గాలు మాత్రమే ఉన్నాయి. ఒకటి మిశ్రమం యొక్క అంతర్-అణు బంధన శక్తిని పెంచడం, దాని సైద్ధాంతిక బలాన్ని పెంచడం మరియు మీసాల వంటి లోపాలు లేకుండా పూర్తి క్రిస్టల్‌ను తయారు చేయడం. ఇనుప మీసాల బలం సైద్ధాంతిక విలువకు దగ్గరగా ఉంటుందని తెలుసు. మీసాలలో ఎటువంటి డిస్‌లొకేషనలు లేకపోవడం లేదా వైకల్య ప్రక్రియలో విస్తరించలేని కొద్ది మొత్తంలో డిస్‌లొకేషనలు ఉండటం దీనికి కారణమని పరిగణించవచ్చు. దురదృష్టవశాత్తు, మీసాల వ్యాసం పెద్దగా ఉన్నప్పుడు, బలం బాగా తగ్గుతుంది. మరొక బలపరిచే విధానం ఏమిటంటే, డిస్‌లొకేషనలు, పాయింట్ లోపాలు, వైవిధ్య అణువులు, ధాన్యం సరిహద్దులు, అధికంగా చెదరగొట్టబడిన కణాలు లేదా అసంపూర్ణతలు (విభజన వంటివి) వంటి పెద్ద సంఖ్యలో క్రిస్టల్ లోపాలను క్రిస్టల్‌లోకి ప్రవేశపెట్టడం. ఈ లోపాలు డిస్‌లొకేషనల కదలికను అడ్డుకుంటాయి మరియు లోహం యొక్క బలాన్ని కూడా గణనీయంగా మెరుగుపరుస్తాయి. లోహాల బలాన్ని పెంచడానికి ఇది అత్యంత ప్రభావవంతమైన మార్గం అని వాస్తవాలు నిరూపించాయి. ఇంజనీరింగ్ పదార్థాల కోసం, మెరుగైన సమగ్ర పనితీరును సాధించడానికి ఇది సాధారణంగా సమగ్ర బలపరిచే ప్రభావాల ద్వారా ఉంటుంది.