1. 변형 강화(또는 변형 강화, 가공 경화)
정의
재료가 항복한 후 변형 정도가 증가함에 따라 재료의 강도와 경도가 증가하고 소성과 인성이 감소하는 현상을 변형 강화 또는 가공 경화라고 합니다.
기구
소성 변형이 진행됨에 따라 전위 밀도가 지속적으로 증가하므로 이동 중에 전위의 상호 전달이 심화되어 고정 단차 및 전위 얽힘과 같은 장애물이 발생하여 전위 이동의 저항이 증가하고 변형이 발생합니다. 저항이 증가하면 소성 변형을 계속하기 어려워 금속의 강도가 향상됩니다. 변형 정도가 증가하고 재료의 강도와 경도가 증가하며 소성 및 인성이 감소하고 전위 밀도가 계속 증가합니다. 공식 그림에 따르면 강도와 전위 밀도를 알 수 있습니다. ρ는 전력의 절반에 비례하며 전위의 Burgers 벡터 b가 클수록 강화 효과가 더 큽니다.
방법
냉간 압연, 압연, 쇼트 피닝 등과 같은 냉간 변형
예
냉간 인발 강선은 강도를 두 배로 늘릴 수 있습니다.
변형강화의 실질적인 의의(장단점)
(1) 혜택:
①변형 강화는 금속을 강화하는 효과적인 방법입니다. 열처리로 강화할 수 없는 일부 재료의 경우 변형 강화를 사용하여 재료의 강도를 증가시켜 강도를 두 배로 늘릴 수 있습니다.
② 일부 공작물 또는 반제품의 가공 및 성형에 있어서 금속을 균일하게 변형시켜 냉간 압연 강선 및 부품의 스탬핑과 같은 공작물 또는 반제품의 성형을 가능하게 하는 중요한 요소이다.
③ 변형 강화는 사용 중 부품 또는 구성 요소의 안전성을 향상시킬 수도 있습니다. 부품의 특정 부위에 응력집중이나 과부하가 발생하면 그 부위에 소성변형이 발생하고 과부하 부위의 변형은 가공경화로 정지되어 안전성이 향상됩니다. 섹스.
(2) 단점:
①변형강화는 재료의 생산과 사용에도 지장을 초래한다. 변형은 강도를 높이고 가소성을 감소시켜 변형을 계속하기 어렵고 더 많은 전력 소비가 필요합니다.
② 재료가 계속 변형되도록 하려면 중간에 재결정 소둔이 필요하므로 재료가 균열 없이 계속 변형될 수 있으므로 생산 비용이 증가합니다.
2. 고용체 강화
정의
용질 원자 함량이 증가함에 따라 고용체의 강도와 경도가 증가하고 소성 및 인성이 감소하는 현상을 고용체 강화라고 합니다.
기구
(1) 용질 원자의 용해는 고용체의 격자를 왜곡시키고 슬립면에서 전위의 이동을 방해한다.
(2) 전위선에서 분리된 용질 원자에 의해 형성된 코리올리 기단은 전위를 고정하고 전위 이동의 저항을 증가시킬 수 있습니다.
(3) 적층 결함 영역에서 용질 원자의 편석은 확장된 전위의 이동을 방해합니다. 전위의 이동을 방해하고 전위 이동의 저항을 증가시키는 모든 요소는 강도를 증가시킬 수 있습니다.
법
① 고용용해 범위에서 합금원소의 질량분율이 클수록 강화효과가 크다.
② 용질 원자와 용매 원자의 크기 차이가 클수록 강화 효과가 커집니다.
③ 격자간 고용체를 형성하는 용질 원소의 강화 효과가 대체 고용체를 형성하는 원소보다 큼
④ 용질 원자와 용매 원자 사이의 원자가 전자 수의 차이가 클수록 강화 효과가 크다.
방법
합금, 즉 합금 원소를 추가하는 것입니다.
예
구리-니켈 합금의 강도는 구리 및 니켈 순수 금속보다 큽니다.
3. 미립자 강화
정의
입자 크기가 작아짐에 따라 재료의 강도와 경도가 증가하고 소성 및 인성도 향상되는 현상을 미세 입자 강화라고 합니다.
기구
원리는 전위 슬립에 대한 결정립계의 차단 효과에 있습니다. 다결정의 경우, 전위의 이동은 입계의 저항을 극복해야 합니다. 이는 입계 양쪽의 전위 방향이 다르기 때문에 특정 입계에서 미끄러진 전위가 입계를 직접 가로질러 인접한 입계로 들어갈 수 없기 때문입니다. Grain Boundary에 많은 수의 Dislocation이 모여 응력집중을 일으키는 경우에만 인접 Grain에 존재하는 Dislocation의 움직임을 자극하여 Slip을 발생시킬 수 있다. 따라서 입자가 미세할수록 재료의 강도가 높아집니다.
법
입자가 미세할수록 입자 경계 영역이 커집니다. Hall-Page 공식 그림에 따르면 Grain의 평균 직경 d가 작을수록 재료의 항복 강도 σs가 높아집니다.
결정립 미세화 방법
① 결정화 과정에서 과냉각, 개질 처리, 진동 및 교반 정도를 높여 결정립을 미세화하여 핵 생성 속도를 높일 수 있습니다.
② 냉간 변형 금속의 경우 변형 정도와 어닐링 온도를 제어하여 결정립을 미세화할 수 있습니다.
③ 결정립은 노말라이징 및 어닐링의 열처리 방법으로 미세화될 수 있습니다.
④ 결정립 성장을 억제하는 새로운 상을 형성하기 위해 합금 원소를 강철에 첨가할 수 있습니다.
4. 2단계 강화
정의
금속 매트릭스에는 하나 또는 여러 개의 다른 단계가 있으며 이러한 단계의 존재는 금속의 강도를 증가시킵니다. 제2상을 얻는 공정이 다르기 때문에 제2상 강화는 ①석출 강화: 상변화 열처리를 통해 제2상을 얻음 ②분산 강화: 분말 소결 또는 내부 산화를 통해 제2상을 얻음.
기구
전위가 이동 중에 두 번째 단계를 만나면 두 번째 단계가 전위의 이동을 방해하고 재료의 강도를 향상시키도록 두 번째 단계를 우회하거나 절단해야 합니다.
예
강철에 시멘타이트가 존재하면 강철의 강도가 증가합니다.
