금속 재료의 항복 강도 및 영향 요인

항복 강도는 재료가 응력을 받을 때 거대 소성 변형이 발생하기 시작하는 것을 말합니다. 항복 현상이 명백한 물질이기 때문에 응력 항복점에서의 항복 강도 - 항복 값; 항복 현상이 명백하지 않은 재료의 경우 일반적으로 0.2%의 잔류 변형과 같은 일정량의 잔류 변형의 발생을 표준으로 제공하기 위해 일반적으로 응력-변형 곡선이 됩니다. 응력은 항복 강도로서 σ0.2 또는 σys의 기호입니다.
항복강도는 일반적으로 고체재료의 기계적 성질을 평가하는 지표로 사용되며, 재료의 실제 사용한계이다.
항복강도에 영향을 미치는 본질적인 요인
항복 강도에 영향을 미치는 본질적인 요인은 다음과 같습니다.
1. 금속의 성질과 격자형 - 순수 금속 단결정의 항복강도는 전위이동에 대한 저항성에 의해 결정된다. 이러한 저항은 격자 저항과 전위 사이의 상호 작용으로 인한 저항으로 구분됩니다. 격자력은 전위 폭 및 Bergner 벡터와 관련이 있으며, 둘 다 결정 구조와 관련이 있습니다. 전위간 상호작용에 의해 발생하는 저항에는 평행전위 간의 상호작용에 의해 발생하는 저항과 이동전위와 삼림전위의 상호작용에 의해 발생하는 저항이 포함된다. 이는 다음 공식으로 표현됩니다. T= Gb/L, 여기서 스케일링 계수는 이고 밀도 ρ는 1/L2에 비례하므로 T= Gbρ1/2는 다음을 나타냅니다. 밀도가 증가하면 항복강도가 증가합니다.
2. 입자 크기 및 하부 구조 - 입자 크기의 효과는 입자 경계의 효과를 반영하며, 입자 크기를 줄이면 전위 이동 장벽의 수가 증가하고 입자 내 전위 막힘 그룹의 길이가 감소하여 결과가 발생합니다. 항복 강도의 증가. 많은 금속 및 합금의 항복 강도 및 결정립 크기 관계는 Holpegger의 공식 σs=σj + kyd-1/2와 일치하며, 여기서 σj는 이동 시 모재 금속의 전위입니다. 결정 구조와 전위 밀도에 의해 결정되는 마찰 저항으로도 알려진 총 저항; ky는 페깅 상수의 크기에 대한 기여 강화 또는 응력 집중 계수의 슬립 밴드의 끝 부분에 대한 결정립 경계의 척도입니다. d는 입자의 평균 크기입니다. 하위 입계 경계는 입계와 유사하게 작용하며 전위의 이동을 방해합니다.
3. 용질 원소 - 순수한 금속이 용질 원자에 들어가 격자간 또는 대체형 고용체 합금을 형성하면 항복 강도가 크게 증가하며, 이것이 고용 강화입니다. 이는 주로 직경이 다른 용질 원자와 용매 원자로 인해 발생합니다. 격자 왜곡 응력장 형성 주변의 용질에서 응력장이 상호 작용을 생성하여 전위 이동이 차단되어 항복 강도가 증가합니다.

4. 두 번째 단계 - 일반적으로 미세 구조가 다상인 금속 재료 엔지니어링. 항복 강도에 대한 두 번째 단계의 영향은 금속 재료의 항복 변형 중에 플라즈마 자체가 변형될 수 있는지 여부와 밀접한 관련이 있습니다. 따라서 두 번째 단계 플라즈마는 변형 불가능한 것과 변형 가능한 것의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다.
전위 이론에 따르면 전위 선은 변형되지 않는 2상 플라즈마만 우회할 수 있으므로 굽힘 전위의 선 장력을 극복해야 합니다. 변형 불가능한 2단계 플라즈마를 갖는 금속 재료의 항복 강도와 유변학적 응력은 2단계 플라즈마 사이의 간격에 의해 결정됩니다. 변형 가능한 2단계 플라즈마의 경우 전위가 절단되어 매트릭스와 함께 변형될 수 있으므로 항복 강도도 증가합니다.
두 번째 상의 강화 효과는 두 번째 상과 매트릭스의 강도, 가소성 및 해당 경화 특성, 두 상 사이의 결정학적 적합성 및 계면 에너지뿐만 아니라 크기, 모양, 수 및 분포와도 관련됩니다. . 두 번째 단계의 동일한 부피 비율에 대해 길쭉한 플라즈마는 전위 운동에 큰 영향을 미치므로 이러한 조직을 가진 금속 재료의 항복 강도는 구형 재료의 항복 강도보다 높습니다.
요약하면, 항복 강도의 금속 미량 소성 변형 저항성을 특성화하는 것은 구성이며, 조직은 지수의 기계적 특성에 극도로 민감하며, 많은 본질적인 요인의 영향을 받으며, 합금 조성 또는 열처리 공정을 변경하면 항복 강도를 생성할 수 있습니다. 중요한 변화.
외부 요인의 항복 강도에 대한 영향
1. 온도 - 금속 재료의 항복 강도는 일반적으로 온도가 감소하지만 금속 재료의 결정 구조가 다르므로 변화 경향이 동일하지 않습니다.
2. 변형률 - 신장 시 하중 속도가 증가하고 변형률이 증가하며 금속 재료의 강도가 증가합니다. 이는 주로 모든 종류의 금속에는 고유한 소성 변형 전파 속도가 있기 때문입니다. 로딩 속도가 자체 소성 전파 속도보다 크면 필연적으로 항복점이 증가하기 때문입니다. 왜냐하면 로딩속도가 너무 빠르면 외력이 작용하는 방향으로 결정면의 회전이 부족하여 시편의 성장과 팽창에 미끄럼이 방해되어 거시적으로는 증가의 형태로 나타나기 때문이다. 초기 소성 변형에 대한 저항. 이는 변형경화의 발생과 함께 반응의 경화의 자발적인 제거가 이루어질 수 없으며, 변형경화는 계속적인 변형의 진행을 방해하므로 원하는 잔류변형을 달성하기 위해서는 계속적인 변형경화가 필요하다. 외력을 증가시키며 이는 초기 소성 변형에 대한 저항의 증가로도 나타납니다.

3. 응력상태 - 금속재료의 항복강도에 대한 응력상태도 매우 중요하다. 전단 응력의 구성 요소가 클수록 재료의 소성 변형에 더 도움이 되고 항복 강도가 낮아지므로 인장 항복 강도보다 비틀림이 낮고 굽힘 항복 강도보다 인장이 낮으며 재료의 동일한 응력 상태 항복 강도는 다르며 재료의 성질에 변화가 있는 것이 아니라 다른 조건에서 재료의 기계적 동작 성능이 다를 뿐입니다. 우리는 일반적으로 재료의 항복강도를 일반적으로 단방향 연신에서의 항복강도라고 말합니다.
항복강도를 향상시키는 방법
1. 합금 변형
합금 변형은 금속의 항복 강도를 향상시키는 일반적인 방법입니다. 금속에 원소를 첨가하여 고용체, 석출경화상, 격자간 고용체 등을 형성함으로써 금속의 미세구조를 개선하여 금속의 강도를 향상시키는 방법이다. 예를 들어, 알루미늄 합금에 희토류 원소를 첨가하면 항복 강도를 크게 높일 수 있습니다.
2. 열처리
열처리에는 어닐링, 담금질 및 템퍼링 방법이 포함됩니다. 열처리의 온도, 시간, 냉각속도를 조절함으로써 금속의 결정립 크기를 미세화하고 결정립계를 정화시키며 전위밀도를 증가시켜 금속의 항복강도를 향상시킨다. 예를 들어, 담금질은 강철의 항복 강도와 경도를 크게 증가시킬 수 있습니다.
3. 냉간경화
냉간경화란 금속의 냉간가공 변형을 통해 전위밀도를 증가시키고, 전위의 이동을 방해하여 금속의 강도와 경도를 높이는 것을 말한다. 일반적으로 압축, 신장, 굽힘 및 기타 냉간 가공 방법을 사용합니다. 예를 들어, 구리는 인장 변형 후 항복 강도를 크게 높일 수 있습니다.
4. 입계공학
결정립계 공학은 결정립계가 재료 특성에 미치는 영향을 활용하여 금속의 항복강도를 향상시키는 방법입니다. 금속 결정립계의 상호 작용과 전위의 방해 효과를 제어함으로써 금속의 항복 강도를 크게 향상시킬 수 있습니다. 예를 들어, 구리의 항복 강도는 결정립계 각도와 결정립계 형태를 조정하여 크게 향상시킬 수 있습니다.
5. 표면 처리
표면처리는 표면개질을 통해 금속의 항복강도를 향상시키는 방법이다. 예를 들어, 화학적 구리 도금 기술을 사용하면 강철 표면에 균일한 구리 코팅층을 형성하여 강철 표면에 새로운 구조와 조직을 형성하여 항복 강도를 향상시킬 수 있습니다.
요약하면, 합금 변성, 열처리, 냉간 가공 경화, 결정립계 공학 및 표면 처리를 포함하여 금속 재료의 항복 강도를 향상시키는 다양한 방법이 있습니다. 실제 적용에서는 다양한 재료 유형과 사용 환경에 따라 적절한 개선 방법을 선택하는 것이 필요합니다.