Hvernig breytir kalt vinnsluferli togstyrk og sveigjanleika nikkel-undirstaða málmblöndur?

Kaltvinnsla, skilgreind sem plastaflögun á nikkel-undirstaða málmblöndur við hitastig undir endurkristöllunarhitastigi þeirra (venjulega stofuhita til 300 gráður), veldur umtalsverðum breytingum á örbyggingu málmblöndunnar, sem aftur breytir togstyrk þeirra og sveigjanleika ískipti-af sambandinu. Sérstakar aðferðir og áhrif eru útfærðar hér að neðan:

1. Verkfæri örbyggingarbreytinga af völdum köldu vinnu

Kaltvinnsla truflar upprunalega samræmda og stöðuga örbyggingu nikkel-undirstaða málmblöndur með plastaflögun, sem leiðir til eftirfarandi lykilbreytinga:

Flæking margföldun og flækja: Við utanaðkomandi álag myndast mikill fjöldi tilfærslna inni í málmblöndunni. Þessar tilfærslur hreyfast og hafa samskipti sín á milli og mynda flækja tilfærsluklasa, frumubyggingar eða tilfærsluveggi. Þetta skapar há-losunarsvæði sem hindrar síðari liðfærsluhreyfingu.

Kornbjögun og sundrun: Upprunalegu jafnása kornin eru ílengd, fletjað eða jafnvel sundruð eftir aflögunarstefnunni og mynda trefjamikla örbyggingu. Fyrir úrkomu-hertu nikkel-málmblöndur (td Inconel 718), getur kaldvinnsla einnig valdið aflögun styrkingarfasa (td '' fasa) og röðun þeirra eftir aflögunarstefnunni.

Vinnuherðandi áhrif: Uppsöfnun tilfærslna og kornabjögunar eykur innri orku málmblöndunnar, sem leiðir til vinnuherðingarfyrirbærisins, sem er aðalástæðan fyrir breytingum á vélrænni eiginleikum.

2. Áhrif á togstyrk: Veruleg framför

Kaltvinnsla er áhrifarík aðferð til að auka togstyrk -nikkelblöndur, þar á meðal svigstyrk og endanlegur togstyrk, í gegnum eftirfarandi leiðir:

Styrking liðveislu: Flæktu liðskiptin og þéttir losunarveggir virka sem hindranir á hreyfingu. Þegar álfelgur verður fyrir togálagi þarf aukinn kraft til að yfirstíga þessar hindranir, sem leiðir til mikillar aukningar á flæðistyrk. Til dæmis getur kalt-valsað Inconel 625 álfelgur séð uppskeruþol þess aukast um 50%–80% samanborið við glæðað ástand.

Kornhreinsun styrking (afleidd áhrif): Mikil kaldvinnsla getur brotið gróft korn niður í fínt undirkorn. Samkvæmt Hall-Petch-sambandinu þýða fínni korn fleiri kornamörk, sem getur enn frekar hindrað liðskipti og stuðlað að aukinni styrkleika.

Samverkandi styrking með úrkomufasa: Fyrir úrkomu-hertu nikkel-blendi, stuðlar kaldvinnsla að samræmdri útfellingu á fínum styrkingarfasa við síðari öldrunarmeðferð. Þessir fínu fasar vinna með liðfærslum til að auka togstyrk enn frekar. Kald-dregin Monel K-500 álfelgur sýnir til dæmis meiri togstyrk eftir öldrun en álfelgur sem unnið er með öldrun eingöngu.

Hlutfall styrkleikans er í jákvæðri fylgni viðminnkunarhlutfall kalda vinnu(þ.e. hlutfall þykktar eða minnkunar þversniðs- eftir aflögun). Hærra minnkunarhlutfall leiðir til marktækari uppsöfnunar tilfærslna og röskunar, sem leiðir til meiri styrkleika.

3. Áhrif á sveigjanleika: Smám saman minnkun

Þó að styrkleiki bætist, dregur kaldvinnsla óhjákvæmilega úr sveigjanleika -nikkelblöndur, sem einkennist af minni lengingu og minnkun flatarmáls:

Uppsöfnun frá liðfæringu-valdaði til stökkleika: Mikill þéttleiki flæktrar losunar dregur úr hreyfanleika losunar inni í kornunum. Við togaflögun getur málmblönduna ekki gengist undir nægilega plastfræðilega aflögun með tilfærsluhreyfingu, sem leiðir til snemma brots og minni lengingar.

Upphaf örsprunga: Alvarleg kuldavinnsla getur valdið myndun örsprungna á snertifleti á milli vansköpuðra korna eða milli korna og styrkingarfasa. Þessar örsprungur fjölga sér hratt við togálag og versna enn frekar sveigjanleika.

Anisotropy áhrif: Trefja örbyggingin sem myndast við kaldvinnslu gerir sveigjanleika málmblöndunnar anisotropic. Sveigjanleiki meðfram aflögunarstefnunni er hlutfallslega betri, en sveigjanleiki hornrétt á aflögunarstefnu minnkar verulega.

Það er athyglisvert að sveigjanleikaminnkunin er ekki línuleg. Þegar kaldvinnsla er lág (minna en 10%) minnkar sveigjanleiki lítillega; þegar lækkunarhlutfallið fer yfir 30%, lækkar sveigjanleiki verulega og málmblöndun hefur tilhneigingu til að vera brothætt.

4. Endurheimt og endurkristöllun: Að snúa við eignabreytingum

Breytingarnar á togstyrk og sveigjanleika af völdum kaldvinnslu eruafturkræfmeð hitameðferðarferlum eins og endurheimt og endurkristöllun:

Bati: Með því að hita kalda-unna málmblönduna niður í hitastig undir endurkristöllunarhitastigi útilokar innra álag málmblöndunnar án þess að breyta trefjagerðinni. Þetta ferli dregur aðeins úr styrkleika og endurheimtir lítið magn af sveigjanleika.

Endurkristöllun: Upphitun upp í endurkristöllunarhitastig (venjulega 800 gráður –1100 gráður fyrir nikkel-blendi) gerir kjarnamyndun og vöxt nýrra jafnása korna kleift, sem kemur í stað vansköpuðu trefjagerðarinnar. Þetta útilokar algjörlega vinnuherðingu, endurheimtir sveigjanleika málmblöndunnar í glæðu ástandi, en togstyrkur minnkar í samræmi við það.

Samantekt

Kaltvinnsla bætir togstyrk -nikkelblendis með styrkingu á liðfæringu og styrkingu kornafágunar, á sama tíma og það dregur úr sveigjanleika vegna liðskiptingar flækja og bjögunar í örbyggingu. Umfang eignabreytinga fer eftir kaldavinnuskerðingarhlutfalli. Þar að auki er hægt að stilla breytta eiginleika á sveigjanlegan hátt með síðari endurheimt eða endurkristöllunarhitameðferð til að uppfylla kröfur um vélrænni eiginleika mismunandi verkfræðiforrita.

Togstyrkur og sveigjanleiki nikkelblendis