כיצד תהליך עבודה קרה משנה את חוזק המתיחה והגמישות של סגסוגות מבוססות ניקל{{0}?

עבודה קרה, המוגדרת כדפורמציה פלסטית של סגסוגות המבוססות-ניקל בטמפרטורות מתחת לטמפרטורת ההתגבשות מחדש שלהן (בדרך כלל טמפרטורת החדר עד 300 מעלות), גורמת לשינויים משמעותיים במבנה המיקרו של הסגסוגות, אשר בתורו משנה את חוזק המתיחה והמשיכות שלהן.יחסי מסחר-. המנגנונים וההשפעות הספציפיות מפורטות להלן:

1. מנגנונים של שינויים מיקרו-מבנה הנגרמים על ידי עבודה קרה

עבודה קרה משבשת את המבנה המיקרו האחיד והיציב המקורי של סגסוגות מבוססות-ניקל באמצעות עיוות פלסטי, מה שמוביל לשינויים המרכזיים הבאים:

כפל והסתבכות נקע: תחת לחץ חיצוני, נוצרות מספר רב של נקעים בתוך גרגרי הסגסוגת. נקעים אלו נעים ומקיימים אינטראקציה זה עם זה, ויוצרים צבירי נקע סבוכים, מבני תאים או קירות נקע. זה יוצר אזור נקע בצפיפות- גבוהה שמפריע לתנועת נקע לאחר מכן.

עיוות גרגירים ופיצול: הגרגרים השווים המקוריים מוארכים, משוטחים או אפילו מפוצלים לאורך כיוון העיוות, ויוצרים מבנה מיקרו סיבי. עבור סגסוגות המבוססות על ניקל-מוקשה-(לדוגמה, Inconel 718), עבודה קרה יכולה גם לגרום לעיוות של שלבי חיזוק (למשל, שלב '') ויישורם לאורך כיוון העיוות.

אפקט הקשחת עבודה: הצטברות של נקעים ועיוות גרגירים מגבירה את האנרגיה הפנימית של הסגסוגת, מה שמוביל לתופעת התקשות העבודה, שהיא הסיבה המרכזית לשינוי בתכונות המכניות.

2. השפעה על חוזק מתיחה: שיפור משמעותי

עבודה קרה היא שיטה יעילה להגברת חוזק המתיחה של סגסוגות המבוססות על-ניקל, כולל חוזק תפוקה וחוזק מתיחה אולטימטיבי, דרך המסלולים הבאים:

חיזוק נקע: הנקעים הסבוכים וקירות הנקע הצפופים פועלים כמכשולים לתנועת נקע. כאשר הסגסוגת נתונה למתח מתיחה, נדרש כוח נוסף כדי להתגבר על מכשולים אלה, וכתוצאה מכך לעלייה חדה בחוזק התנובה. לדוגמה, סגסוגת Inconel 625 שהתגלגלה קרה- יכולה לראות את חוזק התפוקה שלה גדל ב-50%-80% בהשוואה למצב החישול.

חיזוק חידוד התבואה (אפקט משני): עבודה קרה קשה עלולה לפרק גרגרים גסים לתת-גרגרים עדינים. על פי מערכת היחסים של Hall-Petch, גרגירים עדינים יותר פירושם יותר גבולות גרגרים, מה שעלול להפריע עוד יותר לתנועת נקע ולתרום לשיפור הכוח.

חיזוק סינרגטי עם שלבי משקעים: עבור סגסוגות המבוססות על-ניקל מוקשה-משקעים, עבודה קרה מקדמת משקעים אחידים של שלבי חיזוק עדינים במהלך טיפול ההזדקנות שלאחר מכן. שלבים עדינים אלה משתפים פעולה עם נקעים כדי לשפר עוד יותר את חוזק המתיחה. לדוגמה, סגסוגת Monel K-500 קרה-שמשוכה מציגה חוזק מתיחה גבוה יותר לאחר היישון מאשר הסגסוגת המעובדת על ידי יישון בלבד.

מידת שיפור הכוח נמצאת בקורלציה חיובית עםשיעור הפחתת עבודה קרה(כלומר, אחוז הפחתת שטח העובי או -החתך לאחר עיוות). שיעורי הפחתה גבוהים יותר מובילים להצטברות תזוזה משמעותית יותר ועיוות גרגירים, וכתוצאה מכך לרווחי חוזק גדולים יותר.

3. השפעה על גמישות: הפחתה הדרגתית

תוך שיפור החוזק, עבודה קרה מפחיתה בהכרח את המשיכות של סגסוגות על בסיס ניקל-, המאופיינת בירידה בהארכה והקטנת השטח:

הצטברות נקע-גרמה לשבירות: צפיפות גבוהה של נקעים סבוכים מפחיתה את הניידות של נקעים בתוך הגרגרים. במהלך עיוות מתיחה, הסגסוגת אינה יכולה לעבור עיוות פלסטי מספיק באמצעות תנועת נקע, מה שמוביל לשבר מוקדם ולהפחתת התארכות.

התחלת Microcrack: עבודה קרה חמורה עלולה לגרום להיווצרות מיקרו-סדקים בממשקים בין גרגירים מעוותים או בין גרגרים ושלבי חיזוק. סדקים אלה מתפשטים במהירות תחת מתח מתיחה, ומדרדרים עוד יותר את המשיכות.

אפקט אניזוטרופיה: המיקרו-מבנה הסיבי שנוצר על ידי עבודה קרה הופך את משיכות הסגסוגת לאנזיטרופית. הגמישות לאורך כיוון העיוות טובה יותר יחסית, בעוד שהמשיכות בניצב לכיוון העיוות יורדת באופן משמעותי.

ראוי לציין כי הפחתת המשיכות אינה ליניארית. כאשר קצב הפחתת העבודה הקרה נמוך (פחות מ-10%), הגמישות פוחתת מעט; כאשר שיעור ההפחתה עולה על 30%, המשיכות יורדת בחדות, והסגסוגת נוטה להיות שבירה.

4. שחזור והתגבשות: היפוך השינויים במאפיינים

השינויים בחוזק המתיחה והגמישות הנגרמים מעבודה קרה הםהָפִיךבאמצעות תהליכי טיפול בחום כגון התאוששות והתגבשות מחדש:

הִתאוֹשְׁשׁוּת: חימום הסגסוגת הקרה-לטמפרטורה מתחת לטמפרטורת ההתגבשות מחדש מבטל את הלחץ הפנימי של הסגסוגת מבלי לשנות את המיקרו-מבנה הסיבי. תהליך זה מפחית מעט את החוזק ומשחזר כמות קטנה של משיכות.

התגבשות מחדש: חימום לטמפרטורת התגבשות מחדש (בדרך כלל 800 מעלות -1100 מעלות לסגסוגות המבוססות על-ניקל) מאפשרת גרעין וצמיחה של גרגרים חדשים בעלי שווי ציר, ומחליפים את המיקרו-מבנה הסיבי המעוות. זה מבטל לחלוטין את התקשות העבודה, מחזיר את המשיכות של הסגסוגת למצב חישול, בעוד חוזק המתיחה פוחת בהתאם.

תַקצִיר

עבודה קרה משפרת את חוזק המתיחה של סגסוגות המבוססות על-ניקל באמצעות חיזוק נקע וחיזוק עידון גרגרים, תוך הפחתת המשיכות עקב הסתבכות נקע ועיוות מיקרו-מבני. היקף השינויים בנכס תלוי בשיעור הפחתת העבודה הקרה. יתר על כן, ניתן להתאים את המאפיינים המשתנים באופן גמיש באמצעות טיפול בחום של התאוששות או התגבשות מחדש כדי לעמוד בדרישות המאפיינים המכניים של יישומים הנדסיים שונים.

חוזק מתיחה וגמישות של סגסוגות ניקל