Después de que un material cede, el fenómeno en el que su resistencia y dureza aumentan mientras que su plasticidad y tenacidad disminuyen al aumentar la deformación se denomina endurecimiento por deformación o endurecimiento por trabajo.
02
Mecanismo
A medida que avanza la deformación plástica, la densidad de dislocaciones aumenta continuamente. Por lo tanto, la intersección de dislocaciones durante el movimiento se intensifica, lo que resulta en escisiones fijas, enredos de dislocaciones y otros obstáculos. Esto aumenta la resistencia al movimiento de dislocación, lo que aumenta la resistencia a la deformación y dificulta una mayor deformación plástica, aumentando así la resistencia del metal.
Regla: A medida que aumenta el grado de deformación, aumentan la resistencia y dureza del material, mientras que su plasticidad y tenacidad disminuyen. La densidad de dislocaciones aumenta continuamente. Según el diagrama de fórmulas, la fuerza es directamente proporcional a la primera potencia de la densidad de dislocaciones ρ. Cuanto mayor sea el vector de Burgers b de las dislocaciones, más significativo será el efecto de fortalecimiento.
03
Métodos
Deformación en frío, como prensado en frío, laminado, granallado, etc.
04
Ejemplo
El alambre de acero-estirado en frío puede aumentar su resistencia varias veces.
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La importancia práctica del fortalecimiento de la tensión (ventajas y desventajas)
(1) Ventajas:
① El fortalecimiento por deformación es un método eficaz para fortalecer metales. Para materiales que no pueden reforzarse mediante tratamiento térmico, el fortalecimiento por deformación puede aumentar su resistencia varias veces.
② Es un factor importante en la formación de determinadas piezas de trabajo o productos semiacabados, ya que permite la deformación uniforme del metal y hace posible la formación de piezas de trabajo o productos semiacabados, como alambre de acero trefilado en frío-y estampado de piezas.
③ El fortalecimiento de la tensión también puede mejorar la seguridad de las piezas o componentes durante el uso. Cuando se produce concentración de tensión o sobrecarga en ciertas partes de una pieza, se produce deformación plástica en ese lugar. Debido al endurecimiento por trabajo, se detiene la deformación de la pieza sobrecargada, mejorando así la seguridad.
(2) Desventajas:
① El fortalecimiento de la tensión también trae problemas a la producción y uso del material. La deformación aumenta la resistencia pero disminuye la plasticidad, lo que dificulta una mayor deformación y requiere más potencia.
② Para que el material continúe deformándose, se requiere un recocido de recristalización en el medio para permitir que el material continúe deformándose sin agrietarse, lo que aumenta los costos de producción. Imagen Imagen II. Fortalecimiento de soluciones sólidas Imagen 01 Definición El fortalecimiento de soluciones sólidas es el fenómeno por el cual la resistencia y dureza de una solución sólida aumentan mientras que su plasticidad y tenacidad disminuyen al aumentar el contenido de átomos de soluto.. 02 Mecanismo (1) La disolución de los átomos de soluto distorsiona la red cristalina de la solución sólida, dificultando el movimiento de las dislocaciones en las superficies deslizantes. (2) Las atmósferas de Cotillard formadas por átomos de soluto que se segregan en líneas de dislocación fijan las dislocaciones, lo que aumenta la resistencia al movimiento de las dislocaciones. (3) La segregación de átomos de soluto en regiones de falla de apilamiento dificulta el movimiento de dislocaciones extendidas. Todos los factores que obstaculizan el movimiento de dislocación y aumentan la resistencia al movimiento de dislocación pueden aumentar la resistencia.. 03 Reglas ① Dentro del rango de solubilidad de la solución sólida, cuanto mayor es la fracción de masa del elemento de aleación, mayor es el efecto de fortalecimiento. ② Cuanto mayor sea la diferencia de tamaño entre los átomos del soluto y los átomos del disolvente, más significativo será el efecto de fortalecimiento. ③ El efecto fortalecedor de los elementos solutos que forman soluciones sólidas intersticiales es mayor que el de los elementos que forman soluciones sólidas sustitutivas.
④ Cuanto mayor sea la diferencia en el número de electrones de valencia entre los átomos de soluto y los átomos de disolvente, mayor será el efecto fortalecedor.
04
Método
Alear, es decir, añadir elementos de aleación.
05
Ejemplo
La resistencia de las aleaciones de cobre-níquel es mayor que la de los metales puros de cobre y níquel.
Imagen Imagen
III. Fortalecimiento del refinamiento del grano
Imagen 01
Definición
El fenómeno de que la resistencia, dureza, plasticidad y tenacidad de un material aumentan al disminuir el tamaño del grano se denomina fortalecimiento por refinamiento del grano.
02
Mecanismo
El principio reside en el efecto obstaculizador de los límites de grano sobre el deslizamiento de las dislocaciones. Para materiales policristalinos, el movimiento de dislocación debe superar la resistencia de los límites de grano. Esto se debe a que las orientaciones de las dislocaciones a ambos lados de un límite de grano son diferentes. Por lo tanto, en un grano determinado, una dislocación deslizante no puede cruzar directamente el límite del grano hacia un grano adyacente. Sólo después de que se acumula un gran número de dislocaciones en el límite del grano, causando concentración de tensiones, se puede estimular el movimiento de las dislocaciones existentes en los granos adyacentes para producir deslizamiento. Por tanto, cuanto más fino sea el tamaño del grano, mayor será la resistencia del material.
03
Regla
Los granos más finos dan como resultado áreas de límites de grano más grandes. Según la fórmula de Hall-Page, cuanto menor sea el diámetro medio de grano d, mayor será el límite elástico σs del material.
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Métodos para refinar granos
① Durante la cristalización, los granos se pueden refinar aumentando el sobreenfriamiento, el tratamiento de modificación, la vibración y la agitación para aumentar la tasa de nucleación.
② Para los metales deformados en frío-, los granos se pueden refinar controlando el grado de deformación y la temperatura de recocido.
③ Los granos se pueden refinar mediante tratamientos térmicos de normalización y recocido.
④ Se pueden agregar elementos de aleación al acero para formar nuevas fases, inhibiendo así el crecimiento del grano.
Imagen Imagen
IV. Fortalecimiento de la Segunda Fase
Imagen 01
Definición
La presencia de una o más fases en la matriz metálica aumenta la resistencia del metal. Dependiendo del proceso de obtención de la segunda fase, el fortalecimiento de la segunda fase se divide en: ① Fortalecimiento por precipitación: obtención de la segunda fase mediante tratamiento térmico de transformación de fases; ② Fortalecimiento de la dispersión: obtención de la segunda fase mediante sinterización del polvo u oxidación interna.
02
Mecanismo
Cuando una dislocación encuentra una segunda fase durante su movimiento, necesita evitar o atravesar la segunda fase. Así, la segunda fase dificulta el movimiento de la dislocación, aumentando así la resistencia del material.
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Ejemplo
La presencia de cementita en el acero aumenta su resistencia.
