Змі́цнення матеріа́лів (англ. strengthening of materials) — підвищення опору матеріалів або заготовок руйнуванню чи деформації внаслідок технологічного процесу.
Зміцнення характеризується ступенем зміцнення — показником відносного підвищення значення заданого параметра опірності матеріалу руйнуванню чи залишковій деформації у порівнянні з його вихідним значенням в результаті зміцнювальної обробки, а також (у ряді випадків) глибиною зміцнення (товщиною зміцненого шару). Зміцнення зазвичай супроводжується зниженням пластичності. Тому практично вибір способу і оптимального режиму зміцнювальної обробки визначається максимальним підвищенням міцності матеріалу при допустимому зниженні пластичності, що забезпечує найбільшу конструкційну міцність.
Зміцнення металів і сплавів
3міцнювальне оброблення металів і сплавів за видом технології здійснення поділяють на термічне, механічне, хіміко-термічне і комбіноване (поєднання перелічених технологій); а за областю поширення в тілі деталі на: об'ємне, поверхневе і місцеве.
Зміцнення матеріалу в процесі його отримання та обробки може викликатись термічними, деформаційними, радіаційними впливами, легуванням та уведенням в металічну чи неметалічну матрицю (основу) зміцнювачів — волокон, дисперсних частинок тощо, з утворенням композитів.
Термічне зміцнення
Термічне зміцнення — зміцнення, яке досягається одним з технологічних методів термічного оброблення.
До основних способів термічного зміцнення належать гартування у поєднанні з відповідним відпуском металів та ізотермічна обробка.
При термообробленні метал може зміцнюватись внаслідок дисперсійного зміцнення, перекристалізації або мартенситних перетворень.
Дисперсійне зміцнення — зміцнення сплаву під час його затвердіння за рахунок утворення дисперсних часток другої фази або кластерів у твердому розчині з атомів легувального елемента.
Перекристалізація — це зміна сплаву, викликана зміною типу кристалічної ґратки. Зміцнення досягається за рахунок зменшення розмірів зерен або їх властивостей (наприклад, при виникненні зерен квазікристалічної фази) в процесі зміни типу кристалічної ґратки.
Мартенситне перетворення — перетворення в кристалічному твердому тілі при низькій температурі, внаслідок яких з його вихідної фази утворюється мартенситна фаза з новою кристалічною ґраткою. Перебудова кристалічної ґратки в мікроскопічних зонах зазвичай зводиться до деформації її комірки, і кінцева фаза мартенситного перетворення може розглядатись як однорідно здеформована вихідна фаза. Зумовлюються упорядкованим переміщенням атомів (або молекул) від вихідної фази до зародка мартенситу. Спостерігаються в сталях (напр., високоміцних), в чистих металах, металевих сплавах (мідь-алюміній, мідь-кремній тощо) і мінералах. Найповніше вивчені в сталях, яким при гартуванні надають високої міцності і твердості.
Механічне (деформаційне) зміцнення
Деформаційне зміцнення — зміцнення шляхом пластичного деформування в умовах часткового або повного стримування рекристалізації.
Механічні способи зміцнення ґрунтуються на використанні наклепу, що здійснюється накаткою, гідроабразивною чи дробоструминною обробкою, обкаткою кульками чи роликами, алмазним вигладжуванням, дорнуванням тощо, які реалізують поверхневе пластичне деформування.
Використання деформаційного зміцнення — простий та ефективний спосіб підвищення тримальної здатності і довговічності деталей машин та елементів споруд, особливо тих, що працюють в умовах знакозмінних навантажень (осі, вали, зубчасті колеса, підшипники, поршні, циліндри двигунів, зварні конструкції, інструменти тощо). Часто поверхневе пластичне деформування крім зміцнення, значно зменшує шорсткість поверхні, підвищує зносостійкість деталей, покращує естетичний вигляд (зміцнювально-оздолювальна обробка).
Хіміко-термічне зміцнення
В процесі хіміко-термічного зміцнення (наприклад, цементація, азотування, ціанування, дифузійна металізація тощо) поверхню виробу насичують елементами, взаємодія основного металу з якими забезпечує зміцнення поверхневого шару, а отже, підвищує зносотривкість.
Інші методи зміцнення
Зміцнення забезпечується також застосуванням електрофізичних та електрохімічних методів обробки (ультразвукової, електроерозійної, магнітоімпульсної, електрогідравлічної, електроннопроменевої, фотоннопроменевої, анодно-хімічної, електроіскровох), а також впливом вибухової хвилі, лазерного опромінення тощо.
Комбіновані методи зміцнення
До комбінованих способів зміцнення належать термомеханічна обробка, термо-хіміко-механічна обробка, електроерозійна обробка та ін. Об'ємна і поверхнева обробка можуть вестись послідовно декількома методами.
Поверхневе зміцнення
Поверхневе зміцнення (англ. surfase strengthening) — зміцнення шляхом зміни властивостей поверхневого шару заготовки або виробу.
Для деталей, руйнування яких починається з поверхні, розроблено велику кількість методів поверхневого зміцнення, що ґрунтуються або на нанесенні покриття, або зміні стану (модифікуванні) поверхні, що може відбуватись як без зміни хімічного складу, так і зі зміною хімічного складу матеріалу біля поверхні. У першому випадку, зміцнення деталей досягають шляхом осаджування на їх поверхні матеріалів, які за своїми властивостями відрізняються від основного металу, але найбільше відповідають умовам експлуатації за зносостійкістю, корозійною стійкістю, стійкістю до хімічного впливу, жаротривкістю тощо. Під час зміни стану (модифікації) поверхневого шару відбувається фізико-хімічне перетворення в металі (сплаві), яке підвищує його опір руйнуванню.
Зміцнення пластмас
3міцнення пластмас полягає в орієнтуванні їх макромолекул (звичайно розтягуванням) вздовж певної осі або у додаванні до них наповнювачів.
Див. також
Примітки
- ДСТУ 2494-94 Метали. Оброблення зміцнювальне. Терміни та визначення.
Джерела
- Лазерна, плазмова і детонаційна технології зміцнення поверхонь: монографія/ О. Й. Мажейка. — Кіровоград: Вид. Лисенко В. Ф., 2011. — 260 с. —
- Технологія конструкційних матеріалів і матеріалознавство. Практикум: [навч. посіб. для студ. вищ. навч. закл. за напрямом «Інж. механіка»] / В. В. Попович, А. І. Кондир, Е. І. Плешаков та ін. — Львів: Світ, 2009. — 551 c. —
- Матеріалознавство: підручник / [Дяченко С. С., Дощечкіна І. В., Мовлян А. О., Плешаков Е. І.] ; ред. С. С. Дяченко ; Харківський нац. автомобільно-дорожній ун-т. — Х. : ХНАДУ, 2007. — 440 с. —
- Хільчевський В. В. Матеріалознавство і технологія конструкційних матеріалів: Навчальний посібник. К.: Либідь, 2002. — 328 с.
- Лахтин Ю. М. Основы металловедения. — М.: Металлургия, 1988. — 320 с.
- Горик О. В., Черняк Р. Є., Чернявський А. М., Брикун О. М. ДРОБОСТРУМИННЕ ОЧИЩЕННЯ. Теорія і практика / [За редакцією О. В. Горика, доктора технічних наук, професора]. Полтава : Видавництво ПП «Астрая», 2021. 326 с.
Посилання
- Зміцнення // Термінологічний словник-довідник з будівництва та архітектури / Р. А. Шмиг, В. М. Боярчук, І. М. Добрянський, В. М. Барабаш ; за заг. ред. Р. А. Шмига. — Львів, 2010. — С. 101. — .
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Zmi cnennya materia liv angl strengthening of materials pidvishennya oporu materialiv abo zagotovok rujnuvannyu chi deformaciyi vnaslidok tehnologichnogo procesu Zmicnennya harakterizuyetsya stupenem zmicnennya pokaznikom vidnosnogo pidvishennya znachennya zadanogo parametra opirnosti materialu rujnuvannyu chi zalishkovij deformaciyi u porivnyanni z jogo vihidnim znachennyam v rezultati zmicnyuvalnoyi obrobki a takozh u ryadi vipadkiv glibinoyu zmicnennya tovshinoyu zmicnenogo sharu Zmicnennya zazvichaj suprovodzhuyetsya znizhennyam plastichnosti Tomu praktichno vibir sposobu i optimalnogo rezhimu zmicnyuvalnoyi obrobki viznachayetsya maksimalnim pidvishennyam micnosti materialu pri dopustimomu znizhenni plastichnosti sho zabezpechuye najbilshu konstrukcijnu micnist Zmicnennya metaliv i splaviv3micnyuvalne obroblennya metaliv i splaviv za vidom tehnologiyi zdijsnennya podilyayut na termichne mehanichne himiko termichne i kombinovane poyednannya perelichenih tehnologij a za oblastyu poshirennya v tili detali na ob yemne poverhneve i misceve Zmicnennya materialu v procesi jogo otrimannya ta obrobki mozhe viklikatis termichnimi deformacijnimi radiacijnimi vplivami leguvannyam ta uvedennyam v metalichnu chi nemetalichnu matricyu osnovu zmicnyuvachiv volokon dispersnih chastinok tosho z utvorennyam kompozitiv Termichne zmicnennya Termichne zmicnennya zmicnennya yake dosyagayetsya odnim z tehnologichnih metodiv termichnogo obroblennya Do osnovnih sposobiv termichnogo zmicnennya nalezhat gartuvannya u poyednanni z vidpovidnim vidpuskom metaliv ta izotermichna obrobka Pri termoobroblenni metal mozhe zmicnyuvatis vnaslidok dispersijnogo zmicnennya perekristalizaciyi abo martensitnih peretvoren Dispersijne zmicnennya zmicnennya splavu pid chas jogo zatverdinnya za rahunok utvorennya dispersnih chastok drugoyi fazi abo klasteriv u tverdomu rozchini z atomiv leguvalnogo elementa Perekristalizaciya ce zmina splavu viklikana zminoyu tipu kristalichnoyi gratki Zmicnennya dosyagayetsya za rahunok zmenshennya rozmiriv zeren abo yih vlastivostej napriklad pri viniknenni zeren kvazikristalichnoyi fazi v procesi zmini tipu kristalichnoyi gratki Martensitne peretvorennya peretvorennya v kristalichnomu tverdomu tili pri nizkij temperaturi vnaslidok yakih z jogo vihidnoyi fazi utvoryuyetsya martensitna faza z novoyu kristalichnoyu gratkoyu Perebudova kristalichnoyi gratki v mikroskopichnih zonah zazvichaj zvoditsya do deformaciyi yiyi komirki i kinceva faza martensitnogo peretvorennya mozhe rozglyadatis yak odnoridno zdeformovana vihidna faza Zumovlyuyutsya uporyadkovanim peremishennyam atomiv abo molekul vid vihidnoyi fazi do zarodka martensitu Sposterigayutsya v stalyah napr visokomicnih v chistih metalah metalevih splavah mid alyuminij mid kremnij tosho i mineralah Najpovnishe vivcheni v stalyah yakim pri gartuvanni nadayut visokoyi micnosti i tverdosti Mehanichne deformacijne zmicnennya Dokladnishe Naklep metaloznavstvo Deformacijne zmicnennya zmicnennya shlyahom plastichnogo deformuvannya v umovah chastkovogo abo povnogo strimuvannya rekristalizaciyi Mehanichni sposobi zmicnennya gruntuyutsya na vikoristanni naklepu sho zdijsnyuyetsya nakatkoyu gidroabrazivnoyu chi drobostruminnoyu obrobkoyu obkatkoyu kulkami chi rolikami almaznim vigladzhuvannyam dornuvannyam tosho yaki realizuyut poverhneve plastichne deformuvannya Vikoristannya deformacijnogo zmicnennya prostij ta efektivnij sposib pidvishennya trimalnoyi zdatnosti i dovgovichnosti detalej mashin ta elementiv sporud osoblivo tih sho pracyuyut v umovah znakozminnih navantazhen osi vali zubchasti kolesa pidshipniki porshni cilindri dviguniv zvarni konstrukciyi instrumenti tosho Chasto poverhneve plastichne deformuvannya krim zmicnennya znachno zmenshuye shorstkist poverhni pidvishuye znosostijkist detalej pokrashuye estetichnij viglyad zmicnyuvalno ozdolyuvalna obrobka Himiko termichne zmicnennya Dokladnishe Himiko termichna obrobka V procesi himiko termichnogo zmicnennya napriklad cementaciya azotuvannya cianuvannya difuzijna metalizaciya tosho poverhnyu virobu nasichuyut elementami vzayemodiya osnovnogo metalu z yakimi zabezpechuye zmicnennya poverhnevogo sharu a otzhe pidvishuye znosotrivkist Inshi metodi zmicnennya Zmicnennya zabezpechuyetsya takozh zastosuvannyam elektrofizichnih ta elektrohimichnih metodiv obrobki ultrazvukovoyi elektroerozijnoyi magnitoimpulsnoyi elektrogidravlichnoyi elektronnopromenevoyi fotonnopromenevoyi anodno himichnoyi elektroiskrovoh a takozh vplivom vibuhovoyi hvili lazernogo oprominennya tosho Kombinovani metodi zmicnennya Do kombinovanih sposobiv zmicnennya nalezhat termomehanichna obrobka termo himiko mehanichna obrobka elektroerozijna obrobka ta in Ob yemna i poverhneva obrobka mozhut vestis poslidovno dekilkoma metodami Poverhneve zmicnennyaDokladnishe Poverhneve zmicnennya Poverhneve zmicnennya angl surfase strengthening zmicnennya shlyahom zmini vlastivostej poverhnevogo sharu zagotovki abo virobu Dlya detalej rujnuvannya yakih pochinayetsya z poverhni rozrobleno veliku kilkist metodiv poverhnevogo zmicnennya sho gruntuyutsya abo na nanesenni pokrittya abo zmini stanu modifikuvanni poverhni sho mozhe vidbuvatis yak bez zmini himichnogo skladu tak i zi zminoyu himichnogo skladu materialu bilya poverhni U pershomu vipadku zmicnennya detalej dosyagayut shlyahom osadzhuvannya na yih poverhni materialiv yaki za svoyimi vlastivostyami vidriznyayutsya vid osnovnogo metalu ale najbilshe vidpovidayut umovam ekspluataciyi za znosostijkistyu korozijnoyu stijkistyu stijkistyu do himichnogo vplivu zharotrivkistyu tosho Pid chas zmini stanu modifikaciyi poverhnevogo sharu vidbuvayetsya fiziko himichne peretvorennya v metali splavi yake pidvishuye jogo opir rujnuvannyu Zmicnennya plastmas3micnennya plastmas polyagaye v oriyentuvanni yih makromolekul zvichajno roztyaguvannyam vzdovzh pevnoyi osi abo u dodavanni do nih napovnyuvachiv Div takozhMicnist Starinnya metaliv Berilizaciya Difuzijna metalizaciyaPrimitkiDSTU 2494 94 Metali Obroblennya zmicnyuvalne Termini ta viznachennya DzherelaLazerna plazmova i detonacijna tehnologiyi zmicnennya poverhon monografiya O J Mazhejka Kirovograd Vid Lisenko V F 2011 260 s ISBN 966 2570 12 0 Tehnologiya konstrukcijnih materialiv i materialoznavstvo Praktikum navch posib dlya stud vish navch zakl za napryamom Inzh mehanika V V Popovich A I Kondir E I Pleshakov ta in Lviv Svit 2009 551 c ISBN 978 966 603 401 7 Materialoznavstvo pidruchnik Dyachenko S S Doshechkina I V Movlyan A O Pleshakov E I red S S Dyachenko Harkivskij nac avtomobilno dorozhnij un t H HNADU 2007 440 s ISBN 978 966 303 133 0 Hilchevskij V V Materialoznavstvo i tehnologiya konstrukcijnih materialiv Navchalnij posibnik K Libid 2002 328 s ISBN 966 06 0247 2 Lahtin Yu M Osnovy metallovedeniya M Metallurgiya 1988 320 s Gorik O V Chernyak R Ye Chernyavskij A M Brikun O M DROBOSTRUMINNE OChIShENNYa Teoriya i praktika Za redakciyeyu O V Gorika doktora tehnichnih nauk profesora Poltava Vidavnictvo PP Astraya 2021 326 s PosilannyaZmicnennya Terminologichnij slovnik dovidnik z budivnictva ta arhitekturi R A Shmig V M Boyarchuk I M Dobryanskij V M Barabash za zag red R A Shmiga Lviv 2010 S 101 ISBN 978 966 7407 83 4