Après qu'un matériau cède, le phénomène dans lequel sa résistance et sa dureté augmentent tandis que sa plasticité et sa ténacité diminuent avec l'augmentation de la déformation est appelé écrouissage ou écrouissage.
02
Mécanisme
À mesure que la déformation plastique progresse, la densité de dislocation augmente continuellement. Par conséquent, l’intersection des luxations au cours du mouvement s’intensifie, entraînant des clivages fixes, des enchevêtrements de luxations et d’autres obstacles. Cela augmente la résistance au mouvement de dislocation, conduisant à une résistance accrue à la déformation et rendant difficile toute déformation plastique ultérieure, augmentant ainsi la résistance du métal.
Règle : À mesure que le degré de déformation augmente, la résistance et la dureté du matériau augmentent, tandis que sa plasticité et sa ténacité diminuent. La densité de dislocation augmente continuellement. Selon le diagramme de formule, la force est directement proportionnelle à la première puissance de la densité de dislocation ρ. Plus le vecteur de Burgers b des dislocations est grand, plus l'effet de renforcement est important.
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Méthodes
Déformation à froid, telle que pressage à froid, laminage, grenaillage, etc.
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Exemple
Le fil d'acier-étiré à froid peut augmenter sa résistance plusieurs fois.
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L'importance pratique du renforcement des contraintes (avantages et inconvénients)
(1) Avantages :
① Le renforcement par déformation est une méthode efficace pour renforcer les métaux. Pour les matériaux qui ne peuvent pas être renforcés par traitement thermique, le renforcement par déformation peut augmenter leur résistance plusieurs fois.
② C'est un facteur important dans la mise en forme de certaines pièces ou produits semi-finis, permettant une déformation uniforme du métal et rendant possible la mise en forme de pièces ou de produits semi-finis, comme le fil d'acier étiré à froid-et l'emboutissage de pièces.
③ Le renforcement de la contrainte peut également améliorer la sécurité des pièces ou des composants pendant l'utilisation. Lorsqu'une concentration de contraintes ou une surcharge se produit dans certaines parties d'une pièce, une déformation plastique se produit à cet endroit. Grâce à l'écrouissage, la déformation de la pièce surchargée s'arrête, améliorant ainsi la sécurité.
(2) Inconvénients :
① Le renforcement des contraintes entraîne également des problèmes dans la production et l'utilisation des matériaux. La déformation augmente la résistance mais diminue la plasticité, ce qui rend toute déformation ultérieure difficile et nécessite plus de puissance.
② Pour que le matériau continue à se déformer, un recuit de recristallisation est nécessaire entre les deux pour permettre au matériau de continuer à se déformer sans se fissurer, ce qui augmente les coûts de production. ImageImage II. Renforcement de la solution solide Image 01 Définition Le renforcement de la solution solide est le phénomène selon lequel la résistance et la dureté d'une solution solide augmentent tandis que sa plasticité et sa ténacité diminuent avec l'augmentation de la teneur en atomes de soluté. 02 Mécanisme (1) La dissolution des atomes de soluté déforme le réseau cristallin de la solution solide, empêchant le mouvement des dislocations sur les surfaces de glissement. (2) Les atmosphères de Cotillard formées par des atomes de soluté ségrégeant sur des lignes de dislocation épinglent les dislocations, augmentant la résistance au mouvement des dislocations. (3) La ségrégation des atomes de soluté dans les régions de failles d'empilement entrave le mouvement des dislocations étendues. Tous les facteurs qui entravent le mouvement des dislocations et augmentent la résistance au mouvement des dislocations peuvent augmenter la résistance.. 03 Règles ① Dans la plage de solubilité de la solution solide, plus la fraction massique de l'élément d'alliage est élevée, plus l'effet de renforcement est important. ② Plus la différence de taille entre les atomes de soluté et les atomes de solvant est grande, plus l'effet de renforcement est important. ③ L'effet renforçant des éléments solutés formant des solutions solides interstitielles est supérieur à celui des éléments formant des solutions solides de substitution.
④ Plus la différence entre le nombre d'électrons de valence entre les atomes de soluté et les atomes de solvant est grande, plus l'effet de renforcement est important.
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Méthode
Alliage, c'est-à-dire ajout d'éléments d'alliage.
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Exemple
La résistance des alliages cuivre-nickel est supérieure à celle du cuivre pur et du nickel.
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III. Renforcement du raffinement du grain
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Définition
Le phénomène selon lequel la résistance, la dureté, la plasticité et la ténacité d’un matériau augmentent avec la diminution de la taille des grains est appelé renforcement du raffinement des grains.
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Mécanisme
Le principe réside dans l'effet gênant des joints de grains sur le glissement des dislocations. Pour les matériaux polycristallins, le mouvement des dislocations doit vaincre la résistance des joints de grains. En effet, les orientations des dislocations des deux côtés d’un joint de grain sont différentes. Par conséquent, dans un certain grain, une dislocation glissante ne peut pas traverser directement la limite du grain dans un grain adjacent. Ce n'est qu'après qu'un grand nombre de dislocations se sont accumulées au joint des grains, provoquant une concentration de contraintes, que le mouvement des dislocations existantes dans les grains adjacents peut être stimulé pour produire un glissement. Par conséquent, plus la granulométrie est fine, plus la résistance du matériau est élevée.
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Règle
Des grains plus fins entraînent des zones limites de grains plus grandes. Selon la formule de Hall-Page, plus le diamètre moyen des grains d est petit, plus la limite d'élasticité σs du matériau est élevée.
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Méthodes de raffinage des grains
① Pendant la cristallisation, les grains peuvent être raffinés en augmentant la surfusion, le traitement de modification, les vibrations et l'agitation pour augmenter le taux de nucléation.
② Pour les métaux déformés à froid-, les grains peuvent être affinés en contrôlant le degré de déformation et la température de recuit.
③ Les grains peuvent être raffinés grâce à des traitements thermiques de normalisation et de recuit.
④ Des éléments d'alliage peuvent être ajoutés à l'acier pour former de nouvelles phases, inhibant ainsi la croissance des grains.
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IV. Renforcement de la deuxième phase
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Définition
La présence d'une ou plusieurs autres phases dans la matrice métallique augmente la résistance du métal. Selon le processus d'obtention de la deuxième phase, le renforcement de la deuxième phase est divisé en : ① Renforcement par précipitation : obtention de la deuxième phase par traitement thermique de transformation de phase ; ② Renforcement de la dispersion : obtention de la deuxième phase par frittage de poudre ou oxydation interne.
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Mécanisme
Lorsqu'une luxation rencontre une deuxième phase au cours de son mouvement, elle doit contourner ou couper la deuxième phase. Ainsi, la deuxième phase gêne le mouvement de la luxation, augmentant ainsi la résistance du matériau.
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Exemple
La présence de cémentite dans l'acier augmente sa résistance.
