작업 경화 전에 재료의 격자는 규칙적이고 거의 결함이없는 패턴을 나타냅니다(전위가 거의 없음). 결함없는 격자는 언제든지 어닐링에 의해 생성되거나 복원 될 수 있습니다. 재료가 작업 경화됨에 따라 새로운 전위로 점점 더 포화되고 더 많은 전위가 핵 생성을 방지합니다(전위에 대한 저항-형성이 발생합니다). 탈구 형성에 대한 저항성은 소성 변형에 대한 저항으로 나타납니다.따라서 관찰 된 강화.
금속 결정에서 이것은 가역적 인 과정이며 일반적으로 전위라고 불리는 결함에 의해 미세한 스케일로 수행되며,전위가 격자를 통해 전파됨에 따라 격자 재배열에서 절정에 이르는 재료 내의 국소 응력장의 변동에 의해 생성됩니다. 정상적인 온도에 전위는 어닐링에 의해 소멸되지 않습니다. 대신,전위는 축적되고,서로 상호 작용하며,움직임을 크게 방해하는 고정 점 또는 장애물 역할을합니다. 이 재료의 항복 강도의 증가와 연성의 후속 감소로 이어집니다.
이러한 변형은 전위의 농도를 증가시켜 하위 입자를 둘러싼 저각 입자 경계를 형성 할 수있다. 냉간 가공은 일반적으로 전위의 증가 수와 하위 곡물의 홀 페치 효과의 결과로 높은 항복 강도 및 연성의 감소를 초래한다. 찬 일의 효력은 회복과 재결정화가 탈구 조밀도를 감소시키는 고열에 물자를 단련해서 반전할지도 모릅니다.
재료의 작업 경화성은 응력–변형률 곡선을 분석하여 예측하거나 공정 전후에 경도 시험을 수행하여 문맥에서 연구 할 수 있습니다.
탄성 및 소성 변형편집
가공 경화는 소성 변형의 결과이며 모양이 영구적으로 변합니다. 이것은 가역적 인 탄성 변형과 구별됩니다. 대부분의 자료는 하나 또는 다른,하지만 오히려 둘의 조합을 전시 하지 않습니다. 다음 논의는 주로 잘 연구 된 금속,특히 강철에 적용됩니다. 가공 경화는 금속과 같은 연성 재료에 대해 가장 두드러지게 발생합니다. 연성은 재료가 파괴되기 전에 플라스틱 변형을 겪을 수있는 능력입니다(예:강철 막대가 마침내 깨질 때까지 구부림).
인장 시험은 변형 메커니즘을 연구하는 데 널리 사용됩니다. 이는 압축 하에서 대부분의 재료가 소성 변형 또는 파단이 발생하기 전에 사소한(격자 불일치)및 사소한(좌굴)사건을 경험하기 때문입니다. 따라서 소성 변형의 발생 전에 단축 압축 하에서 재료에 발생하는 중간 공정은 압축 시험을 어려움으로 내포합니다.
재료는 일반적으로 작은 힘의 영향을 받아 탄성으로 변형되며 변형력이 제거되면 재료는 원래 모양으로 빠르게 돌아갑니다. 이 현상을 탄성 변형이라고합니다. 이 물질에서의 행동은 후크의 법칙에 의해 설명됩니다. 재료는 변형력이 탄성 한계를 넘어 증가 할 때까지 탄력적으로 작동하며,이는 항복 응력이라고도합니다. 그 시점에서 재료는 영구적으로 변형되어 힘이 제거되면 원래 모양으로 돌아 가지 못합니다. 이 현상을 소성 변형이라고합니다. 예를 들어,코일 스프링을 특정 지점까지 늘리면 원래 모양으로 돌아가지만 탄성 한계를 넘어 늘어나면 변형 된 상태로 유지되고 원래 상태로 돌아 가지 않습니다.
탄성 변형은 원자 간 결합을 끊기에 충분한 에너지를 가하지 않고 원자 사이의 결합을 평형 분리 반경으로부터 멀리 뻗는다. 소성 변형,다른 한편으로는,원자 간 결합을 끊고,따라서 고체 물질에 원자의 재배치를 포함한다.
탈구와 격자 변형 필드편집
재료 과학 용어에서 탈구는 재료의 결정 구조에서 선 결함으로 정의됩니다. 전위를 둘러싼 채권은 이미 탄성 일반 결정 격자의 성분 사이의 결합에 비해 결함에 의해 긴장된다. 따라서 이러한 결합은 상대적으로 낮은 응력에서 파손되어 소성 변형을 초래합니다.
전위 주위의 변형된 결합은 격자 변형 필드를 특징으로 한다. 예를 들어,가장자리 전위 바로 옆에 압축적으로 변형 된 결합이 있고 가장자리 전위의 끝을 넘어 긴장하게 변형 된 결합이 있습니다. 이들은 각각 압축 변형 필드와 인장 변형 필드를 형성합니다. 스트레인 필드는 특정 방식으로 전기장과 유사합니다. 특히,전위의 변형 필드 매력과 반발;의 유사한 법률을 준수 전반적인 변형을 줄이기 위해 압축 균주는 인장 균주에 끌리고 그 반대의 경우도 마찬가지입니다.
소성 변형의 가시적(거시적)결과는 미세한 탈구 운동의 결과이다. 예를 들면,장력 검사자에 있는 강철 막대의 기지개는 원자 가늠자에 탈구 동의를 통해 수용됩니다.
탈구 증가 및 작업 경화편집
전위 수의 증가는 작업 경화의 정량화입니다. 소성 변형은 재료에서 수행되는 작업의 결과로 발생하며,에너지는 재료에 추가됩니다. 또한,에너지는 거의 항상 기존의 전위를 이동시킬뿐만 아니라 재료를 충분히 충분히 부조화하거나 작동시킴으로써 많은 수의 새로운 전위를 생성하기에 충분히 빠르고 충분히 큰 크기로 적용됩니다. 새로운 전위는 프랭크 읽기 소스에 근접하여 생성됩니다.
냉간 가공 재료에서 항복 강도가 증가합니다. 격자 변형 필드를 사용하면 전위로 가득 찬 환경이 어느 한 전위의 움직임을 방해한다는 것을 알 수 있습니다. 전위 운동이 방해 받기 때문에 정상적인 응력에서는 소성 변형이 발생할 수 없습니다. 비 차 일된 물자의 항복 강도 저쪽에 긴장의 신청에 다만,차 일된 물자는 유효한 유일한 기계장치를 사용하여 모양없이 하는 것을 계속할 것이다:전기 유대의 기지개하거나 압축의 탄력 있는 개악,일정한 계획은(탈구 동의 없이)생기는 것을 계속하고,신축성의 계수는 불변이다. 결국 응력은 스트레인-필드 상호 작용 및 소성 변형 이력서를 극복 할 수있을만큼 큽니다.
그러나,작업 경화 재료의 연성은 감소된다. 연성은 재료가 소성 변형을 겪을 수있는 정도,즉 재료가 파괴되기 전에 소성 변형 될 수있는 정도입니다. 냉간 가공 된 재료는 사실상 허용 된 소성 변형의 일부를 통해 이미 확장 된 정상적인(취성)재료입니다. 전위 축적에 의해 전위 운동 및 소성 변형이 충분히 방해 받고 전자 결합의 연신 및 탄성 변형이 한계에 도달하면 세 번째 변형 모드가 발생합니다: 골절.
작업 경화의 정량화편집
강도,디스플레이 스타일 타우}
는 τ0{\displaystyle\tau_{0}}
은 본질적인 힘으로 재료의 낮은 탈구 밀도와 α{\displaystyle\alpha}
가 보정 계수 특정 물질이다.
위의 그림 1 과 방정식에 나타난 바와 같이,가공 경화는 전위 수에 반 루트 의존성을 갖는다. 이 물질은 높은 수준의 전위(1 평방 미터당 1014 개 이상의 전위)가 있거나 전위가 없는 경우 높은 강도를 나타냅니다. 적당한 수의 전위(1 평방 미터 당 107~109 개의 전위)는 일반적으로 낮은 강도를 초래합니다.
예편집
극단적 인 예를 들어,인장 시험에서 강철 막대는 보통 골절하는 길이 직전까지 긴장됩니다. 짐은 매끄럽게 풀어 놓이고 물자는 길이로 감소해서 그것의 긴장의 어떤을 구호합니다. 길이에 있는 감소는 탄력 있는 회복에게 불리고,최종 결과는 일 강하게 한 강철봉입니다. 회수 된 길이의 분율(회수 된 길이/원래 길이)은 항복 응력을 탄성 계수로 나눈 값과 같습니다. (여기에서 우리는 이 장력 시험에 있는 직경에 있는 격렬한 감소를 설명하기 위하여 진실한 긴장을 토론합니다.)파손 직전 재료에서 하중을 제거한 후 회수된 길이는 소성 변형에 들어가기 직전 하중을 제거한 후 회수된 길이와 같습니다.
일 강하게 한 강철봉에는 변형 분야 상호 작용이 모든 플라스틱 개악을 방지하는 전위의 큰 충분히 수가 있습니다. 후속 변형은 관찰 된 변형에 따라 선형 적으로 변화하는 응력을 필요로하며,응력 대 변형 그래프의 기울기는 평소와 같이 탄성 계수입니다.
적용된 응력이 일반적인 골절 응력을 초과하고 변형이 일반적인 골절 응력을 초과하면 작업 경화 강철 막대가 골절됩니다. 이것은 탄성 한계이고 항복 응력이 지금 비 일 강하게 한 강철 항복 응력 보다는 매우 더 높은 분쇄 강인성과 동등하다는 것을 고려될지도 모릅니다.
가능한 소성 변형의 양은 0 이며,이는 비 가공 경화 재료의 경우 가능한 소성 변형의 양보다 적습니다. 따라서,냉간 가공 바의 연성이 감소된다.
실질적이고 장기간의 캐비테이션은 또한 변형 경화를 일으킬 수 있습니다.