Kaip šaltojo apdirbimo procesas pakeičia nikelio-lydinių tempimo stiprumą ir lankstumą?

Šaltasis apdirbimas, apibrėžiamas kaip plastinė nikelio -pagrindo lydinių deformacija esant žemesnei nei jų rekristalizavimo temperatūrai (paprastai kambario temperatūra iki 300 laipsnių), atsiranda reikšmingų lydinių mikrostruktūros pokyčių, o tai savo ruožtu keičia jų atsparumą tempimui ir plastiškumą.prekybos{0}}santykiai. Konkretūs mechanizmai ir efektai aprašyti toliau:

1. Šalto apdirbimo sukeltų mikrostruktūrinių pokyčių mechanizmai

Šaltasis apdorojimas pažeidžia pirminę vienodą ir stabilią nikelio -lydinių mikrostruktūrą dėl plastinių deformacijų, todėl atsiranda šie pagrindiniai pokyčiai:

Dislokacijos dauginimas ir susipainiojimas: Esant išoriniam įtempimui, lydinio grūdelių viduje susidaro daug dislokacijų. Šie išnirimai juda ir sąveikauja vienas su kitu, sudarydami susivėlusias išnirimų sankaupas, ląstelių struktūras arba išnirimų sieneles. Taip sukuriama didelio-tankio dislokacijos zona, kuri trukdo tolesniam dislokacijos judėjimui.

Grūdų iškraipymas ir suskaidymas: Originalūs lygiašiai grūdeliai pailgėja, suplokštėja arba net suskaidomi pagal deformacijos kryptį, sudarydami pluoštinę mikrostruktūrą. Sukietėjusių nikelio -lydinių (pvz., Inconel 718) atveju šaltasis apdorojimas taip pat gali sukelti stiprinimo fazių (pvz., '' fazės) deformaciją ir jų išlyginimą pagal deformacijos kryptį.

Darbo grūdinimo efektas: Išnirimų ir grūdelių iškraipymo kaupimasis padidina lydinio vidinę energiją, todėl atsiranda kietėjimo reiškinys, o tai yra pagrindinė mechaninių savybių pasikeitimo priežastis.

2. Poveikis tempimo stiprumui: reikšmingas pagerėjimas

Šaltasis apdirbimas yra veiksmingas būdas padidinti nikelio{0}}lydinių atsparumą tempimui, įskaitant takumo ribą ir ribinį tempimo stiprumą, naudojant šiuos būdus:

Dislokacijos stiprinimas: Susipainioję išnirimai ir tankios išnirimo sienelės trukdo dislokacijos judėjimui. Kai lydinys yra veikiamas tempimo įtempių, šioms kliūtims įveikti reikia papildomos jėgos, todėl smarkiai padidėja takumo riba. Pavyzdžiui, šaltai valcuoto Inconel 625 lydinio takumo riba gali padidėti 50–80 %, palyginti su atkaitintu.

Grūdų rafinavimo stiprinimas (antrinis poveikis): Stipriai apdirbant šaltai stambius grūdus galima suskaidyti į smulkius subgrūdus. Remiantis Hall-Petch ryšiu, smulkesni grūdeliai reiškia daugiau grūdelių ribų, o tai gali dar labiau trukdyti dislokacijos judėjimui ir prisidėti prie stiprumo didinimo.

Sinerginis stiprinimas su kritulių fazėmis: Lydiniams, kurių pagrindas yra -sukietintas nikelis-, šaltasis apdorojimas skatina vienodą smulkių stiprinimo fazių nusodinimą vėlesnio senėjimo apdorojimo metu. Šios smulkios fazės bendradarbiauja su dislokacijomis, kad dar labiau padidintų tempimo stiprumą. Pavyzdžiui, šaltai temptas Monel K-500 lydinys po senėjimo pasižymi didesniu tempimo stipriu, nei lydinio, apdoroto vien sendinant.

Jėgos pagerėjimo laipsnis teigiamai koreliuoja sušalto darbo sumažinimo greitis(ty storio arba skerspjūvio ploto sumažėjimo procentas po deformacijos). Didesnis redukcijos greitis lemia didesnį dislokacijos kaupimąsi ir grūdelių iškraipymą, todėl padidėja stiprumas.

3. Poveikis lankstumui: laipsniškas sumažinimas

Didinant stiprumą, šaltas apdirbimas neišvengiamai sumažina nikelio -lydinių lankstumą, kuriam būdingas mažesnis pailgėjimas ir ploto sumažėjimas:

Dislokacijos kaupimasis{0}}sukeltas trapumas: Didelis susivėlusių išnirimų tankis sumažina išnirimų mobilumą grūdelių viduje. Tempimo deformacijos metu lydinys negali pakankamai plastiškai deformuotis dėl dislokacijos judėjimo, todėl ankstyvas lūžis ir sumažintas pailgėjimas.

Mikrokreko inicijavimas: Stipriai apdirbant šaltai, deformuotų grūdelių arba tarp grūdelių ir stiprinimo fazių sąsajose gali susidaryti mikro įtrūkimai. Šie mikroįtrūkimai sparčiai plinta esant tempimo įtempiams, toliau blogindami plastiškumą.

Anizotropinis efektas: Pluoštinė mikrostruktūra, suformuota šalto apdirbimo būdu, daro lydinio plastiškumą anizotropiniu. Plastiškumas pagal deformacijos kryptį yra santykinai geresnis, o plastiškumas statmenai deformacijos krypčiai žymiai sumažėja.

Verta paminėti, kad plastiškumo sumažėjimas nėra tiesinis. Kai šalto apdirbimo mažinimo greitis yra mažas (mažiau nei 10%), plastiškumas šiek tiek sumažėja; kai redukcijos greitis viršija 30%, plastiškumas smarkiai sumažėja, o lydinys tampa trapus.

4. Atkūrimas ir perkristalizavimas: nuosavybės pakeitimų atšaukimas

Tempimo stiprumo ir plastiškumo pokyčiai, kuriuos sukelia šaltas apdirbimas, yragrįžtamasisper terminio apdorojimo procesus, tokius kaip regeneravimas ir rekristalizacija:

Atsigavimas: Šaltai apdorotą lydinį pakaitinus iki žemesnės už rekristalizavimo temperatūrą, pašalinamas lydinio vidinis įtempis nepakeičiant pluoštinės mikrostruktūros. Šis procesas šiek tiek sumažina stiprumą ir atkuria nedidelį lankstumą.

Rekristalizacija: Kaitinimas iki rekristalizavimo temperatūros (paprastai 800–1100 laipsnių nikelio -pagal lydiniams) leidžia susidaryti branduoliams ir augti naujiems lygiašiams grūdams, pakeičiantiems deformuotą pluoštinę mikrostruktūrą. Tai visiškai pašalina kietėjimą darbe, atkuria lydinio lankstumą iki atkaitinto būsenos, o tempiamasis stipris atitinkamai sumažėja.

Santrauka

Šaltasis apdirbimas pagerina nikelio{0}} lydinių atsparumą tempimui, nes stiprina dislokaciją ir grūdėtumą, kartu sumažina plastiškumą dėl dislokacijos susipainiojimo ir mikrostruktūrinių iškraipymų. Savybių pokyčių mastas priklauso nuo šalto apdirbimo sumažinimo greičio. Be to, modifikuotos savybės gali būti lanksčiai koreguojamos vėlesnio regeneravimo arba perkristalizavimo terminio apdorojimo būdu, kad atitiktų įvairių inžinerinių pritaikymų mechaninių savybių reikalavimus.

Nikelio lydinių tempiamasis stipris ir plastiškumas