ठोस समाधान सुदृढीकरण

१. परिभाषा

एउटा यस्तो घटना जसमा मिश्र धातुका तत्वहरू आधार धातुमा घुलनशील हुन्छन् जसले गर्दा निश्चित मात्रामा जाली विकृति हुन्छ र यसरी मिश्र धातुको बल बढ्छ।

२. सिद्धान्त

ठोस घोलमा घुलनशील परमाणुहरूले जाली विकृति निम्त्याउँछन्, जसले विस्थापन आन्दोलनको प्रतिरोध बढाउँछ, चिप्लन गाह्रो बनाउँछ, र मिश्र धातु ठोस घोलको बल र कठोरता बढाउँछ। ठोस घोल बनाउनको लागि निश्चित घुलनशील तत्वलाई घुलाएर धातुलाई बलियो बनाउने यो घटनालाई ठोस घोल सुदृढीकरण भनिन्छ। जब घुलनशील परमाणुहरूको सांद्रता उपयुक्त हुन्छ, सामग्रीको बल र कठोरता बढाउन सकिन्छ, तर यसको कठोरता र प्लास्टिसिटी घटेको छ।

३. प्रभाव पार्ने कारकहरू

घुलनशील परमाणुहरूको परमाणु अंश जति उच्च हुन्छ, बलियो बनाउने प्रभाव त्यति नै बढी हुन्छ, विशेष गरी जब परमाणु अंश धेरै कम हुन्छ, बलियो बनाउने प्रभाव बढी महत्त्वपूर्ण हुन्छ।

घुलनशील परमाणुहरू र आधार धातुको परमाणु आकार बीचको भिन्नता जति बढी हुन्छ, बलियो बनाउने प्रभाव त्यति नै बढी हुन्छ।

इन्टरस्टिशियल घुलनशील परमाणुहरूमा प्रतिस्थापन परमाणुहरू भन्दा बढी ठोस घोल सुदृढीकरण प्रभाव हुन्छ, र शरीर-केन्द्रित घन क्रिस्टलहरूमा इन्टरस्टिशियल परमाणुहरूको जाली विकृति असममित भएकोले, तिनीहरूको सुदृढीकरण प्रभाव अनुहार-केन्द्रित घन क्रिस्टलहरूको भन्दा बढी हुन्छ; तर इन्टरस्टिशियल परमाणुहरूको ठोस घुलनशीलता धेरै सीमित छ, त्यसैले वास्तविक सुदृढीकरण प्रभाव पनि सीमित छ।

घुलनशील परमाणुहरू र आधार धातु बीचको भ्यालेन्स इलेक्ट्रोनहरूको संख्यामा जति ठूलो भिन्नता हुन्छ, ठोस घोल सुदृढीकरण प्रभाव त्यति नै स्पष्ट हुन्छ, अर्थात्, भ्यालेन्स इलेक्ट्रोन सांद्रता बढ्दै जाँदा ठोस घोलको उपज शक्ति बढ्छ।

४. ठोस घोलको सुदृढीकरणको डिग्री मुख्यतया निम्न कारकहरूमा निर्भर गर्दछ

म्याट्रिक्स परमाणु र घुलनशील परमाणुहरू बीचको आकारमा भिन्नता। आकारको भिन्नता जति बढी हुन्छ, मूल क्रिस्टल संरचनामा हस्तक्षेप त्यति नै बढी हुन्छ, र विस्थापन स्लिपको लागि यो त्यति नै गाह्रो हुन्छ।

मिश्र धातु तत्वहरूको मात्रा। जति धेरै मिश्र धातु तत्वहरू थपिन्छन्, बलियो बनाउने प्रभाव त्यति नै बढी हुन्छ। यदि धेरै परमाणुहरू धेरै ठूला वा धेरै सानो छन् भने, घुलनशीलता नाघ्नेछ। यसमा अर्को बलियो बनाउने संयन्त्र, छरिएको चरण बलियो बनाउने समावेश छ।

प्रतिस्थापन परमाणुहरू भन्दा इन्टरस्टिशियल घुलनशील परमाणुहरूको ठोस घोल सुदृढीकरण प्रभाव बढी हुन्छ।

घुलनशील परमाणुहरू र आधार धातु बीचको भ्यालेन्स इलेक्ट्रोनहरूको संख्यामा जति ठूलो भिन्नता हुन्छ, ठोस घोल सुदृढीकरण प्रभाव त्यति नै महत्त्वपूर्ण हुन्छ।

५. प्रभाव

शुद्ध धातुहरू भन्दा उत्पादन शक्ति, तन्य शक्ति र कठोरता बलियो हुन्छ;

धेरैजसो अवस्थामा, लचकता शुद्ध धातुको भन्दा कम हुन्छ;

शुद्ध धातुको तुलनामा यसको चालकता धेरै कम छ;

ठोस घोल सुदृढीकरण गरेर उच्च तापक्रममा क्रिप प्रतिरोध, वा शक्ति घटाउने क्षमता सुधार गर्न सकिन्छ।

कडा बनाउने काम

१. परिभाषा

चिसो विकृतिको डिग्री बढ्दै जाँदा, धातु सामग्रीहरूको बल र कठोरता बढ्छ, तर प्लास्टिसिटी र कठोरता घट्छ।

२. परिचय

एउटा यस्तो घटना जसमा धातुका पदार्थहरूको बल र कठोरता बढ्छ जब तिनीहरू पुन: क्रिस्टलाइजेसन तापक्रमभन्दा तल प्लास्टिक रूपमा विकृत हुन्छन्, जबकि प्लास्टिसिटी र कठोरता घट्छ। यसलाई कोल्ड वर्क हार्डनिङ पनि भनिन्छ। कारण यो हो कि जब धातु प्लास्टिक रूपमा विकृत हुन्छ, क्रिस्टल दानाहरू चिप्लिन्छन् र विस्थापनहरू अलमलिन्छन्, जसले गर्दा क्रिस्टल दानाहरू लामो हुन्छन्, भाँचिन्छन् र फाइबराइज हुन्छन्, र धातुमा अवशिष्ट तनाव उत्पन्न हुन्छ। कार्य कडापनको डिग्री सामान्यतया प्रशोधन पछि सतह तहको माइक्रोहार्डनेस र प्रशोधन अघिको अनुपात र कडा तहको गहिराइद्वारा व्यक्त गरिन्छ।

३. विस्थापन सिद्धान्तको दृष्टिकोणबाट व्याख्या

(१) विस्थापनहरू बीच प्रतिच्छेदन हुन्छ, र परिणामस्वरूप काट्नेहरूले विस्थापनहरूको आन्दोलनमा बाधा पुर्‍याउँछ;

(२) विस्थापनहरू बीच प्रतिक्रिया हुन्छ, र बनेको स्थिर विस्थापनले विस्थापनको गतिमा बाधा पुर्‍याउँछ;

(३) विस्थापनको प्रसार हुन्छ, र विस्थापन घनत्वमा वृद्धिले विस्थापन आन्दोलनको प्रतिरोधलाई अझ बढाउँछ।

४. हानि

काम कडा पार्नाले धातुका भागहरूको थप प्रशोधनमा कठिनाइहरू ल्याउँछ। उदाहरणका लागि, स्टील प्लेटलाई चिसो-रोल गर्ने प्रक्रियामा, यसलाई रोल गर्न गाह्रो हुँदै जान्छ, त्यसैले तताएर यसको काम कडा पार्ने प्रक्रियालाई हटाउन प्रशोधन प्रक्रियाको क्रममा मध्यवर्ती एनिलिङको व्यवस्था गर्नु आवश्यक छ। अर्को उदाहरण काट्ने प्रक्रियामा वर्कपीसको सतहलाई भंगुर र कडा बनाउनु हो, जसले गर्दा उपकरणको पहिरन बढ्छ र काट्ने बल बढ्छ।

५. फाइदाहरू

यसले धातुहरूको बल, कठोरता र पहिरन प्रतिरोध सुधार गर्न सक्छ, विशेष गरी ती शुद्ध धातुहरू र केही मिश्र धातुहरूको लागि जुन ताप उपचारद्वारा सुधार गर्न सकिँदैन। उदाहरणका लागि, चिसो-तानिएको उच्च-शक्तिको स्टील तार र चिसो-कुण्डलित स्प्रिङ, आदिले यसको बल र लोचदार सीमा सुधार गर्न चिसो काम गर्ने विकृति प्रयोग गर्दछ। अर्को उदाहरण ट्याङ्क, ट्रयाक्टर ट्र्याक, क्रसर जब र रेलवे टर्नआउटहरूको कठोरता र पहिरन प्रतिरोध सुधार गर्न काम कडापनको प्रयोग हो।

६. मेकानिकल इन्जिनियरिङमा भूमिका

चिसो रेखाचित्र, रोलिङ र शट पिनिङ (सतह बलियो बनाउने हेर्नुहोस्) र अन्य प्रक्रियाहरू पछि, धातु सामग्री, भागहरू र घटकहरूको सतह बल उल्लेखनीय रूपमा सुधार गर्न सकिन्छ;

भागहरूमा तनाव भएपछि, केही भागहरूको स्थानीय तनावले प्रायः सामग्रीको उपज सीमा नाघ्छ, जसले गर्दा प्लास्टिक विकृति हुन्छ। काम कडा हुनुको कारणले गर्दा, प्लास्टिक विकृतिको निरन्तर विकास प्रतिबन्धित छ, जसले भागहरू र घटकहरूको सुरक्षा सुधार गर्न सक्छ;

जब धातुको भाग वा कम्पोनेन्टलाई स्ट्याम्प गरिन्छ, यसको प्लास्टिक विकृति बलियो बनाइन्छ, जसले गर्दा विकृति यसको वरिपरिको काम नगरिएको कडा भागमा स्थानान्तरण हुन्छ। यस्ता बारम्बार वैकल्पिक कार्यहरू पछि, एकसमान क्रस-सेक्शनल विकृति भएका चिसो स्ट्याम्पिङ भागहरू प्राप्त गर्न सकिन्छ;

यसले कम कार्बन स्टीलको काट्ने कार्यसम्पादन सुधार गर्न सक्छ र चिप्सलाई छुट्याउन सजिलो बनाउँछ। तर काम कडा पार्नाले धातुका भागहरूको थप प्रशोधनमा पनि कठिनाइहरू ल्याउँछ। उदाहरणका लागि, चिसो-तानिएको स्टीलको तारले काम कडा पार्ने कारणले गर्दा थप रेखाचित्रको लागि धेरै ऊर्जा खपत गर्छ, र भाँचिन पनि सक्छ। त्यसकारण, रेखाचित्र बनाउनु अघि काम कडा पार्ने प्रक्रिया हटाउन यसलाई एनिल गर्नुपर्छ। अर्को उदाहरण यो हो कि काट्ने क्रममा वर्कपीसको सतहलाई भंगुर र कडा बनाउनको लागि, पुन: काट्ने क्रममा काट्ने बल बढाइन्छ, र उपकरणको पहिरन तीव्र हुन्छ।

मसिनो अन्नलाई बलियो बनाउने

१. परिभाषा

क्रिस्टल दानालाई परिष्कृत गरेर धातुका सामग्रीहरूको यान्त्रिक गुणहरू सुधार गर्ने विधिलाई क्रिस्टल रिफाइनिङ बलियो बनाउने विधि भनिन्छ। उद्योगमा, क्रिस्टल दानालाई परिष्कृत गरेर सामग्रीको बल सुधार गरिन्छ।

२. सिद्धान्त

धातुहरू सामान्यतया धेरै क्रिस्टल दानाहरू मिलेर बनेका पोलिक्रिस्टलहरू हुन्। क्रिस्टल दानाको आकार प्रति एकाइ भोल्युममा क्रिस्टल दानाहरूको संख्याद्वारा व्यक्त गर्न सकिन्छ। संख्या जति धेरै हुन्छ, क्रिस्टल दाना त्यति नै मसिनो हुन्छ। प्रयोगहरूले देखाउँछन् कि कोठाको तापक्रममा मसिनो दाना भएका धातुहरूमा मोटा-दाना भएका धातुहरू भन्दा बढी शक्ति, कठोरता, प्लास्टिसिटी र कठोरता हुन्छ। यो किनभने मसिनो दानाहरू बाह्य बल अन्तर्गत प्लास्टिक विकृतिबाट गुज्रन्छन् र धेरै दानाहरूमा छरिन सक्छन्, प्लास्टिक विकृति बढी एकरूप हुन्छ, र तनाव सांद्रता कम हुन्छ; थप रूपमा, दानाहरू जति मसिनो हुन्छन्, अन्न सीमा क्षेत्र त्यति नै ठूलो हुन्छ र अन्न सीमाहरू त्यति नै बढी जटिल हुन्छन्। दरारहरूको प्रसार जति प्रतिकूल हुन्छ। त्यसकारण, क्रिस्टल दानाहरूलाई परिष्कृत गरेर सामग्रीको बल सुधार गर्ने विधिलाई उद्योगमा अन्न परिष्करण सुदृढीकरण भनिन्छ।

३. प्रभाव

दानाको आकार जति सानो हुन्छ, विस्थापन समूहमा विस्थापन (n) को संख्या त्यति नै कम हुन्छ। τ=nτ0 अनुसार, तनाव सांद्रता जति सानो हुन्छ, सामग्रीको बल त्यति नै बढी हुन्छ;

मसिनो-दाना बलियो बनाउने नियम भनेको जति धेरै दानाको सीमा हुन्छ, दाना त्यति नै मसिनो हुन्छ। हल-पेकी सम्बन्ध अनुसार, दानाको औसत मान (d) जति सानो हुन्छ, सामग्रीको उत्पादन शक्ति त्यति नै बढी हुन्छ।

४. अन्न शुद्धीकरणको विधि

सबकूलिंगको डिग्री बढाउनुहोस्;

बिग्रने उपचार;

कम्पन र हलचल;

चिसो-विकृत धातुहरूको लागि, क्रिस्टल दानाहरूलाई विरूपणको डिग्री र एनिलिङ तापमान नियन्त्रण गरेर परिष्कृत गर्न सकिन्छ।

दोस्रो चरणको सुदृढीकरण

१. परिभाषा

एकल-चरण मिश्र धातुहरूको तुलनामा, बहु-चरण मिश्र धातुहरूमा म्याट्रिक्स चरणको अतिरिक्त दोस्रो चरण हुन्छ। जब दोस्रो चरणलाई म्याट्रिक्स चरणमा सूक्ष्म छरिएका कणहरूसँग समान रूपमा वितरण गरिन्छ, यसको महत्त्वपूर्ण सुदृढीकरण प्रभाव हुनेछ। यो सुदृढीकरण प्रभावलाई दोस्रो चरण सुदृढीकरण भनिन्छ।

२. वर्गीकरण

विस्थापनको चालको लागि, मिश्र धातुमा समावेश दोस्रो चरणमा निम्न दुई अवस्थाहरू हुन्छन्:

(१) विकृत नहुने कणहरूको सुदृढीकरण (बाइपास संयन्त्र)।

(२) विकृत कणहरूको सुदृढीकरण (कट-थ्रु संयन्त्र)।

फैलावट सुदृढीकरण र वर्षा सुदृढीकरण दुवै दोस्रो चरणको सुदृढीकरणका विशेष मामिलाहरू हुन्।

३. प्रभाव

दोस्रो चरणको सुदृढीकरणको मुख्य कारण तिनीहरू र विस्थापन बीचको अन्तरक्रिया हो, जसले विस्थापनको गतिलाई बाधा पुर्‍याउँछ र मिश्र धातुको विरूपण प्रतिरोधमा सुधार गर्दछ।

सारांशमा भन्नु पर्दा

शक्तिलाई असर गर्ने सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण कारकहरू सामग्रीको संरचना, संरचना र सतहको अवस्था हुन्; दोस्रो बलको अवस्था हो, जस्तै बलको गति, लोड गर्ने विधि, सरल स्ट्रेचिङ वा दोहोर्याइएको बलले फरक शक्ति देखाउनेछ; थप रूपमा, नमूना र परीक्षण माध्यमको ज्यामिति र आकारको पनि ठूलो प्रभाव हुन्छ, कहिलेकाहीँ निर्णायक पनि हुन्छ। उदाहरणका लागि, हाइड्रोजन वायुमण्डलमा अल्ट्रा-हाई-स्ट्रेन्थ स्टीलको तन्य शक्ति घातांकीय रूपमा घट्न सक्छ।

धातुका पदार्थहरूलाई बलियो बनाउने दुई मात्र तरिकाहरू छन्। एउटा भनेको मिश्र धातुको अन्तरपरमाणविक बन्धन बल बढाउनु, यसको सैद्धान्तिक शक्ति बढाउनु, र दोषहरू बिना पूर्ण क्रिस्टल तयार गर्नु हो, जस्तै जुँगा। यो ज्ञात छ कि फलामको जुँगाको शक्ति सैद्धान्तिक मूल्यको नजिक छ। यो मान्न सकिन्छ कि यो किनभने जुँगामा कुनै विस्थापन हुँदैन, वा विरूपण प्रक्रियाको क्रममा फैलिन नसक्ने थोरै मात्रामा विस्थापन मात्र हुन्छ। दुर्भाग्यवश, जब जुँगाको व्यास ठूलो हुन्छ, शक्ति तीव्र रूपमा घट्छ। अर्को सुदृढीकरण दृष्टिकोण भनेको क्रिस्टलमा ठूलो संख्यामा क्रिस्टल दोषहरू परिचय गराउनु हो, जस्तै विस्थापन, बिन्दु दोष, विषम परमाणु, अन्न सीमा, अत्यधिक फैलिएको कण वा असंगतता (जस्तै पृथकीकरण), आदि। यी दोषहरूले विस्थापनको आन्दोलनमा बाधा पुर्‍याउँछन् र धातुको बललाई पनि उल्लेखनीय रूपमा सुधार गर्छन्। तथ्यहरूले प्रमाणित गरेको छ कि यो धातुहरूको बल बढाउने सबैभन्दा प्रभावकारी तरिका हो। इन्जिनियरिङ सामग्रीहरूको लागि, यो सामान्यतया व्यापक सुदृढीकरण प्रभावहरू मार्फत राम्रो व्यापक प्रदर्शन प्राप्त गर्न सकिन्छ।