ठोस समाधान सुदृढ़ीकरण

1. परिभाषा

एक परिघटना जिसमें मिश्रधातु तत्व आधार धातु में घुल जाते हैं जिससे एक निश्चित मात्रा में जालक विरूपण होता है और इस प्रकार मिश्रधातु की शक्ति बढ़ जाती है।

2. सिद्धांत

ठोस घोल में घुलने वाले विलेय परमाणु जाली विरूपण का कारण बनते हैं, जो अव्यवस्था आंदोलन के प्रतिरोध को बढ़ाता है, फिसलना मुश्किल बनाता है, और मिश्र धातु के ठोस घोल की ताकत और कठोरता को बढ़ाता है।ठोस विलयन बनाने के लिए एक निश्चित विलेय तत्व को घोलकर धातु को मजबूत करने की इस घटना को ठोस विलयन सुदृढ़ीकरण कहा जाता है।जब विलेय परमाणुओं की सांद्रता उपयुक्त होती है, तो सामग्री की शक्ति और कठोरता को बढ़ाया जा सकता है, लेकिन इसकी कठोरता और नमनीयता कम हो जाती है।

3. प्रभावित करने वाले कारक

विलेय परमाणुओं का परमाणु अंश जितना अधिक होता है, उतना ही अधिक मजबूत प्रभाव होता है, विशेषकर जब परमाणु अंश बहुत कम होता है, तो सुदृढ़ीकरण प्रभाव अधिक महत्वपूर्ण होता है।

विलेय परमाणुओं और आधार धातु के परमाणु आकार के बीच का अंतर जितना अधिक होगा, उतना ही अधिक मजबूत प्रभाव होगा।

मध्यवर्ती विलेय परमाणुओं में प्रतिस्थापन परमाणुओं की तुलना में अधिक ठोस समाधान मजबूत करने वाला प्रभाव होता है, और क्योंकि शरीर-केंद्रित क्यूबिक क्रिस्टल में अंतरालीय परमाणुओं का जाली विरूपण असममित होता है, उनका मजबूत प्रभाव चेहरे-केंद्रित क्यूबिक क्रिस्टल की तुलना में अधिक होता है;लेकिन अंतरालीय परमाणुओं की ठोस घुलनशीलता बहुत सीमित होती है, इसलिए वास्तविक सुदृढ़ीकरण प्रभाव भी सीमित होता है।

विलेय परमाणुओं और आधार धातु के बीच वैलेंस इलेक्ट्रॉनों की संख्या में जितना अधिक अंतर होता है, उतना ही स्पष्ट ठोस समाधान मजबूत करने वाला प्रभाव होता है, अर्थात, वैलेंस इलेक्ट्रॉन एकाग्रता में वृद्धि के साथ ठोस समाधान की उपज शक्ति बढ़ जाती है।

4. ठोस समाधान को मजबूत करने की डिग्री मुख्य रूप से निम्नलिखित कारकों पर निर्भर करती है

मैट्रिक्स परमाणुओं और विलेय परमाणुओं के बीच आकार में अंतर।आकार का अंतर जितना अधिक होगा, मूल क्रिस्टल संरचना में हस्तक्षेप उतना ही अधिक होगा, और अव्यवस्था पर्ची के लिए यह उतना ही कठिन होगा।

मिश्र धातु तत्वों की मात्रा।जितने अधिक मिश्र धातु तत्व जोड़े जाते हैं, उतना ही मजबूत प्रभाव पड़ता है।यदि बहुत अधिक परमाणु बहुत बड़े या बहुत छोटे हैं, तो विलेयता पार हो जाएगी।इसमें एक और सुदृढ़ीकरण तंत्र शामिल है, फैला हुआ चरण सुदृढ़ीकरण।

अंतराकाशी विलेय परमाणुओं में प्रतिस्थापन परमाणुओं की तुलना में अधिक ठोस विलयन प्रबलन प्रभाव होता है।

विलेय परमाणुओं और आधार धातु के बीच संयोजी इलेक्ट्रॉनों की संख्या में जितना अधिक अंतर होता है, उतना ही महत्वपूर्ण ठोस विलयन सुदृढ़ीकरण प्रभाव होता है।

5. प्रभाव

उपज शक्ति, तन्य शक्ति और कठोरता शुद्ध धातुओं से अधिक मजबूत होती है;

ज्यादातर मामलों में, शुद्ध धातु की तुलना में लचीलापन कम होता है;

चालकता शुद्ध धातु से बहुत कम है;

रेंगने के प्रतिरोध, या उच्च तापमान पर शक्ति हानि, ठोस समाधान को मजबूत करके सुधारा जा सकता है।

काम सख्त

1. परिभाषा

जैसे-जैसे ठंड विरूपण की डिग्री बढ़ती है, धातु सामग्री की ताकत और कठोरता बढ़ जाती है, लेकिन प्लास्टिसिटी और क्रूरता कम हो जाती है।

2. परिचय

एक घटना जिसमें धातु सामग्री की ताकत और कठोरता तब बढ़ जाती है जब वे पुनरावर्तन तापमान के नीचे प्लास्टिक रूप से विकृत हो जाते हैं, जबकि प्लास्टिक और क्रूरता कम हो जाती है।कोल्ड वर्क हार्डनिंग के रूप में भी जाना जाता है।इसका कारण यह है कि जब धातु प्लास्टिक रूप से विकृत हो जाती है, तो क्रिस्टल के दाने फिसल जाते हैं और अव्यवस्थित हो जाते हैं, जिससे क्रिस्टल के दाने बढ़ जाते हैं, टूट जाते हैं और रेशेदार हो जाते हैं और धातु में अवशिष्ट तनाव उत्पन्न हो जाता है।कठोर कार्य की डिग्री आमतौर पर प्रसंस्करण के बाद सतह परत की सूक्ष्म कठोरता के अनुपात से प्रसंस्करण से पहले और कठोर परत की गहराई से व्यक्त की जाती है।

3. अव्यवस्था सिद्धांत के परिप्रेक्ष्य से व्याख्या

(1) अव्यवस्थाओं के बीच चौराहा होता है, और परिणामी कटौती अव्यवस्थाओं की गति में बाधा डालती है;

(2) अव्यवस्थाओं के बीच एक प्रतिक्रिया होती है, और गठित निश्चित अव्यवस्था अव्यवस्था की गति में बाधा डालती है;

(3) अव्यवस्थाओं का प्रसार होता है, और अव्यवस्था घनत्व में वृद्धि अव्यवस्था आंदोलन के प्रतिरोध को और बढ़ा देती है।

4. हानि पहुँचाना

कड़ी मेहनत से धातु के पुर्जों की आगे की प्रक्रिया में मुश्किलें आती हैं।उदाहरण के लिए, स्टील प्लेट को कोल्ड-रोलिंग की प्रक्रिया में, यह रोल करने के लिए कठिन और कठिन हो जाएगा, इसलिए प्रोसेसिंग प्रक्रिया के दौरान इंटरमीडिएट एनीलिंग की व्यवस्था करना जरूरी है ताकि हीटिंग से सख्त हो सके।एक अन्य उदाहरण वर्कपीस की सतह को काटने की प्रक्रिया में भंगुर और कठोर बनाना है, जिससे उपकरण पहनने में तेजी आती है और काटने की शक्ति बढ़ती है।

5. लाभ

यह धातुओं की ताकत, कठोरता और पहनने के प्रतिरोध में सुधार कर सकता है, विशेष रूप से उन शुद्ध धातुओं और कुछ मिश्र धातुओं के लिए जिन्हें गर्मी उपचार से सुधार नहीं किया जा सकता है।उदाहरण के लिए, ठंड से तैयार उच्च शक्ति वाले स्टील के तार और ठंडे कुंडलित वसंत आदि, अपनी ताकत और लोचदार सीमा में सुधार के लिए ठंडे काम करने वाले विरूपण का उपयोग करते हैं।एक अन्य उदाहरण टैंकों, ट्रैक्टर की पटरियों, कोल्हू के जबड़ों और रेलवे टर्नआउट्स की कठोरता और पहनने के प्रतिरोध को सुधारने के लिए कड़ी मेहनत का उपयोग है।

6. मैकेनिकल इंजीनियरिंग में भूमिका

कोल्ड ड्राइंग, रोलिंग और शॉट पीनिंग (सतह सुदृढ़ीकरण देखें) और अन्य प्रक्रियाओं के बाद, धातु सामग्री, भागों और घटकों की सतह की ताकत में काफी सुधार किया जा सकता है;

भागों पर जोर देने के बाद, कुछ हिस्सों का स्थानीय तनाव अक्सर सामग्री की उपज सीमा से अधिक हो जाता है, जिससे प्लास्टिक विरूपण होता है।कड़ी मेहनत के कारण, प्लास्टिक विरूपण का निरंतर विकास प्रतिबंधित है, जो भागों और घटकों की सुरक्षा में सुधार कर सकता है;

जब किसी धातु के हिस्से या घटक पर मुहर लगाई जाती है, तो उसका प्लास्टिक विरूपण मजबूती के साथ होता है, जिससे विरूपण उसके चारों ओर के कठोर कठोर हिस्से में स्थानांतरित हो जाता है।इस तरह की बार-बार वैकल्पिक क्रियाओं के बाद, समान क्रॉस-सेक्शनल विरूपण के साथ ठंडे मुद्रांकन भागों को प्राप्त किया जा सकता है;

यह कम कार्बन स्टील के काटने के प्रदर्शन में सुधार कर सकता है और चिप्स को अलग करना आसान बना सकता है।लेकिन कड़ी मेहनत से धातु के पुर्जों की आगे की प्रक्रिया में भी मुश्किलें आती हैं।उदाहरण के लिए, ठंड से खींचे गए स्टील के तार काम के सख्त होने के कारण आगे की ड्राइंग के लिए बहुत अधिक ऊर्जा की खपत करते हैं, और टूट भी सकते हैं।इसलिए, ड्राइंग से पहले वर्क हार्डनिंग को खत्म करने की घोषणा की जानी चाहिए।एक अन्य उदाहरण यह है कि वर्कपीस की सतह को काटने के दौरान भंगुर और कठोर बनाने के लिए, फिर से काटने के दौरान काटने की शक्ति बढ़ जाती है, और उपकरण पहनने में तेजी आती है।

महीन अनाज की मजबूती

1. परिभाषा

क्रिस्टल ग्रेन को परिष्कृत करके धातु सामग्री के यांत्रिक गुणों में सुधार करने की विधि को क्रिस्टल रिफाइनिंग स्ट्रेंथनिंग कहा जाता है।उद्योग में, क्रिस्टल अनाज को परिष्कृत करके सामग्री की ताकत में सुधार किया जाता है।

2. सिद्धांत

धातु आमतौर पर कई क्रिस्टल अनाज से बने पॉलीक्रिस्टल होते हैं।क्रिस्टल अनाज का आकार प्रति यूनिट मात्रा क्रिस्टल अनाज की संख्या से व्यक्त किया जा सकता है।संख्या जितनी अधिक होगी, क्रिस्टल के दाने उतने ही महीन होंगे।प्रयोगों से पता चलता है कि कमरे के तापमान पर महीन दाने वाली धातुओं में मोटे अनाज वाली धातुओं की तुलना में अधिक शक्ति, कठोरता, नमनीयता और कठोरता होती है।ऐसा इसलिए है क्योंकि महीन दाने बाहरी बल के तहत प्लास्टिक विरूपण से गुजरते हैं और अधिक अनाज में छितराए जा सकते हैं, प्लास्टिक विरूपण अधिक समान होता है, और तनाव की एकाग्रता कम होती है;इसके अलावा, दाने जितने महीन होते हैं, अनाज का सीमा क्षेत्र उतना ही बड़ा होता है और अनाज की सीमाएँ उतनी ही अधिक टेढ़ी-मेढ़ी होती हैं।दरारों का प्रसार जितना अधिक प्रतिकूल होगा।इसलिए, क्रिस्टल अनाज को परिष्कृत करके सामग्री की ताकत में सुधार करने की विधि को उद्योग में अनाज शोधन सुदृढ़ीकरण कहा जाता है।

3. प्रभाव

दाने का आकार जितना छोटा होता है, अव्यवस्था क्लस्टर में अव्यवस्थाओं की संख्या (एन) उतनी ही कम होती है।τ=nτ0 के अनुसार, तनाव की सघनता जितनी कम होगी, सामग्री की शक्ति उतनी ही अधिक होगी;

महीन अनाज की मजबूती का नियम यह है कि अनाज की सीमा जितनी अधिक होगी, अनाज उतना ही महीन होगा।हॉल-पिकी संबंध के अनुसार, अनाज का औसत मूल्य (डी) जितना छोटा होता है, सामग्री की उपज शक्ति उतनी ही अधिक होती है।

4. अनाज शोधन की विधि

उपकुलिंग की डिग्री बढ़ाएँ;

क्षय उपचार;

कंपन और सरगर्मी;

शीत-विकृत धातुओं के लिए, विरूपण की डिग्री और तापमान को नियंत्रित करके क्रिस्टल अनाज को परिष्कृत किया जा सकता है।

दूसरे चरण का सुदृढीकरण

1. परिभाषा

एकल-चरण मिश्र धातुओं की तुलना में, बहु-चरण मिश्र धातुओं में मैट्रिक्स चरण के अलावा दूसरा चरण होता है।जब दूसरे चरण को मैट्रिक्स चरण में समान रूप से वितरित कणों के साथ समान रूप से वितरित किया जाता है, तो इसका एक महत्वपूर्ण सुदृढ़ीकरण प्रभाव होगा।इस सुदृढ़ीकरण प्रभाव को द्वितीय चरण सुदृढ़ीकरण कहा जाता है।

2. वर्गीकरण

अव्यवस्थाओं के संचलन के लिए, मिश्र धातु में निहित दूसरे चरण में निम्नलिखित दो स्थितियाँ हैं:

(1) गैर-विकृत कणों (बाईपास तंत्र) का सुदृढीकरण।

(2) विकृत कणों (कट-थ्रू मैकेनिज्म) का सुदृढीकरण।

फैलाव सुदृढ़ीकरण और वर्षा सुदृढ़ीकरण दोनों दूसरे चरण की मजबूती के विशेष मामले हैं।

3. प्रभाव

दूसरे चरण की मजबूती का मुख्य कारण उनके और अव्यवस्था के बीच की बातचीत है, जो अव्यवस्था के आंदोलन में बाधा डालती है और मिश्र धातु के विरूपण प्रतिरोध में सुधार करती है।

सारांश में

ताकत को प्रभावित करने वाले सबसे महत्वपूर्ण कारक सामग्री की संरचना, संरचना और सतह की स्थिति ही हैं;दूसरा बल की स्थिति है, जैसे बल की गति, लोड करने की विधि, सरल खिंचाव या बार-बार बल, अलग-अलग ताकत दिखाएगा;इसके अलावा, नमूने और परीक्षण माध्यम की ज्यामिति और आकार का भी बहुत प्रभाव पड़ता है, कभी-कभी निर्णायक भी।उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन वातावरण में अल्ट्रा-हाई-स्ट्रेंथ स्टील की तन्य शक्ति तेजी से गिर सकती है।

धातु सामग्री को मजबूत करने के केवल दो तरीके हैं।एक मिश्रधातु के अंतर-परमाण्विक बंधन बल को बढ़ाना है, इसकी सैद्धांतिक शक्ति को बढ़ाना है, और मूंछ जैसे दोषों के बिना एक पूर्ण क्रिस्टल तैयार करना है।यह ज्ञात है कि लोहे की मूंछों की ताकत सैद्धांतिक मूल्य के करीब है।यह माना जा सकता है कि ऐसा इसलिए है क्योंकि मूंछ में कोई अव्यवस्था नहीं है, या केवल थोड़ी मात्रा में अव्यवस्थाएं हैं जो विरूपण प्रक्रिया के दौरान प्रसार नहीं कर सकती हैं।दुर्भाग्य से, जब मूंछ का व्यास बड़ा होता है, तो ताकत तेजी से गिरती है।एक और मजबूत करने वाला दृष्टिकोण क्रिस्टल में बड़ी संख्या में क्रिस्टल दोषों को पेश करना है, जैसे अव्यवस्थाएं, बिंदु दोष, विषम परमाणु, अनाज की सीमाएं, अत्यधिक छितरे हुए कण या अमानवीयता (जैसे अलगाव), आदि। ये दोष अव्यवस्थाओं की गति में बाधा डालते हैं और धातु की ताकत में भी काफी सुधार होता है।तथ्यों ने साबित कर दिया है कि धातुओं की ताकत बढ़ाने के लिए यह सबसे प्रभावी तरीका है।इंजीनियरिंग सामग्री के लिए, यह आम तौर पर बेहतर व्यापक प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए व्यापक सुदृढ़ीकरण प्रभाव के माध्यम से होता है।