01. ठोस समाधान सुदृढ़ीकरण
परिभाषा
ठोस समाधान सुदृढ़ीकरण वह घटना है जहां मिश्र धातु तत्व आधार धातु में घुल जाते हैं, जिससे जाली विरूपण होता है और मिश्र धातु की ताकत बढ़ जाती है।
सिद्धांत
ठोस घोल में घुलने वाले विलेय परमाणु जाली विरूपण पैदा करते हैं, जिससे विस्थापन गति के प्रतिरोध में वृद्धि होती है, जिससे फिसलन अधिक कठिन हो जाती है। परिणामस्वरूप, मिश्र धातु के ठोस घोल की ताकत और कठोरता बढ़ जाती है। यह सुदृढ़ीकरण तंत्र ठोस घोल बनाने के लिए विलेय परमाणुओं को विघटित करने पर निर्भर करता है। उचित विलेय सांद्रता के साथ, सामग्री की ताकत और कठोरता में सुधार होता है, हालांकि इसकी कठोरता और लचीलापन कम हो सकता है।
प्रभावित करने वाले कारक
विलेय परमाणुओं का परमाणु अंश जितना अधिक होगा, सुदृढ़ीकरण प्रभाव उतना ही मजबूत होगा, विशेषकर कम सांद्रता पर।
विलेय और आधार धातु परमाणुओं के बीच आकार का अंतर जितना अधिक होगा, मजबूती उतनी ही अधिक महत्वपूर्ण होगी।
संस्थागत विलेय परमाणुओं की तुलना में अंतरालीय विलेय परमाणुओं का अधिक मजबूत सुदृढ़ीकरण प्रभाव होता है। शरीर में केंद्रित घन क्रिस्टल में, अंतरालीय परमाणु असममित जाली विरूपण का कारण बनते हैं, जिसके परिणामस्वरूप चेहरे पर केंद्रित घन क्रिस्टल की तुलना में अधिक मजबूती होती है। हालाँकि, अंतरालीय परमाणुओं की घुलनशीलता सीमित है।
विलेय और आधार परमाणुओं के बीच वैलेंस इलेक्ट्रॉन संख्या में जितना बड़ा अंतर होगा, सुदृढ़ीकरण प्रभाव उतना ही मजबूत होगा। इलेक्ट्रॉन सांद्रण से उपज शक्ति बढ़ती है।
सुदृढ़ीकरण की डिग्री इस पर निर्भर करती है:
विलेय और आधार परमाणुओं के बीच आकार का अंतर: बड़े आकार का बेमेल अव्यवस्था प्रतिरोध को बढ़ाता है।
मिश्रधातु तत्वों की मात्रा: अधिक मिश्रधातु=मजबूत प्रभाव, लेकिन अत्यधिक मात्रा घुलनशीलता सीमा से अधिक हो सकती है और दूसरे चरण के सुदृढ़ीकरण जैसे अन्य सुदृढ़ीकरण तरीकों की आवश्यकता होती है।
अंतरालीय परमाणु संस्थागत परमाणुओं की तुलना में अधिक मजबूत होते हैं।
विलेय और मैट्रिक्स धातु के बीच वैलेंस इलेक्ट्रॉन अंतर मजबूती को बढ़ाता है।
प्रभाव
उपज शक्ति, तन्य शक्ति और कठोरता शुद्ध धातुओं से अधिक है।
शुद्ध धातुओं की तुलना में आम तौर पर कम लचीलापन।
शुद्ध धातुओं की तुलना में कम विद्युत चालकता।
बेहतर रेंगना प्रतिरोध और उच्च तापमान शक्ति।
02. वर्क हार्डनिंग (स्ट्रेन हार्डनिंग)
परिभाषा
जैसे-जैसे ठंड की विकृति बढ़ती है, धातु की ताकत और कठोरता बढ़ती है, जबकि प्लास्टिसिटी और कठोरता कम हो जाती है।
सिंहावलोकन
जब धातुएँ अपने पुनर्क्रिस्टलीकरण तापमान से नीचे प्लास्टिक रूप से विकृत हो जाती हैं, तो वे मजबूत और कठोर हो जाती हैं लेकिन कम नमनीय और कठोर हो जाती हैं। इसे कोल्ड वर्किंग हार्डनिंग के रूप में भी जाना जाता है। प्लास्टिक विरूपण के दौरान, अव्यवस्थाएं उलझ जाती हैं, दाने लंबे हो जाते हैं, टूट जाते हैं और रेशेदार हो जाते हैं। अवशिष्ट तनाव का परिचय दिया जाता है। सख्त होने की डिग्री आमतौर पर विरूपण से पहले और बाद में सतह की सूक्ष्म कठोरता के अनुपात और कठोर परत की गहराई से मापी जाती है।
अव्यवस्था सिद्धांत स्पष्टीकरण
अव्यवस्थाएं प्रतिच्छेद करती हैं और गति में बाधाओं की तरह कदम बढ़ाती हैं।
अव्यवस्थाएं प्रतिक्रिया करके गतिहीन अव्यवस्थाएं बनाती हैं जो गति में बाधा डालती हैं।
अव्यवस्था गुणन से घनत्व बढ़ता है, जिससे गति में और बाधा आती है।
नुकसान
कार्य सख्त करने से आगे की प्रक्रिया जटिल हो जाती है। उदाहरण के लिए, ठंडा रोल्ड स्टील तेजी से कठोर और अव्यवहार्य हो जाता है, जिसे नरम करने के लिए मध्यवर्ती एनीलिंग की आवश्यकता होती है। मशीनिंग में, सतह सख्त होने से काटने का बल और उपकरण घिसाव बढ़ जाता है।
फ़ायदे
धातु की ताकत, कठोरता और पहनने के प्रतिरोध में सुधार होता है, विशेष रूप से शुद्ध धातुओं और मिश्र धातुओं के लिए जिन्हें गर्मी उपचार द्वारा मजबूत नहीं किया जा सकता है (उदाहरण के लिए, ठंड से खींचे गए उच्च शक्ति वाले तार, ठंड से रोल किए गए स्प्रिंग्स, टैंक ट्रैक, क्रशर जबड़े, रेलरोड स्विच)।
मैकेनिकल इंजीनियरिंग में अनुप्रयोग
कोल्ड ड्राइंग, रोलिंग और शॉट पीनिंग से सामग्रियों और घटकों की सतह की ताकत में काफी वृद्धि होती है।
तनाव के तहत स्थानीयकृत प्लास्टिक विरूपण को कड़ी मेहनत, घटक सुरक्षा में सुधार के कारण सीमित किया जा सकता है।
स्टैम्पिंग में, कठोर क्षेत्र नरम क्षेत्रों में विरूपण को निर्देशित करते हैं, जिससे सभी वर्गों में समान विरूपण की अनुमति मिलती है।
चिप्स को अलग करना आसान बनाकर कम {{0}कार्बन स्टील्स की मशीनीकरण क्षमता को बढ़ाता है। हालाँकि, यह आगे की प्रक्रिया में ऊर्जा की खपत और मशीनिंग में उपकरण घिसाव को बढ़ाता है।
03. अनाज शोधन सुदृढ़ीकरण
परिभाषा
अनाज शोधन सुदृढ़ीकरण अनाज के आकार को कम करके यांत्रिक गुणों में सुधार करता है।
सिद्धांत
धातुएँ पॉलीक्रिस्टलाइन होती हैं। छोटे अनाज (यानी, प्रति इकाई आयतन में अधिक अनाज) के परिणामस्वरूप उच्च शक्ति, कठोरता, प्लास्टिसिटी और कठोरता होती है। महीन दाने विरूपण को अधिक समान रूप से वितरित करते हैं, तनाव एकाग्रता को कम करते हैं, और दरार के प्रसार में बाधा डालते हैं। इस प्रकार, अनाज को परिष्कृत करने से ताकत बढ़ती है।
प्रभाव
महीन दाने अव्यवस्था को कम करते हैं, ढेर का तनाव कम करते हैं, ताकत बढ़ाते हैं।
हॉल-पेच संबंध के अनुसार, छोटे अनाज का आकार डीडीडी उच्च उपज शक्ति की ओर जाता है।
अनाजों को परिष्कृत करने की विधियाँ
अंडरकूलिंग बढ़ाएँ।
टीकाकरण उपचार.
जमने के दौरान कंपन और सरगर्मी।
ठंडी -विकृत धातुओं में: विरूपण की डिग्री और एनीलिंग तापमान को नियंत्रित करें।
04. द्वितीय चरण सुदृढ़ीकरण
परिभाषा
मल्टीफ़ेज़ मिश्र धातुओं में, मैट्रिक्स चरण के अलावा, एक दूसरा चरण मौजूद होता है। जब बारीक रूप से बिखरे हुए दूसरे चरण के कण मैट्रिक्स में समान रूप से वितरित होते हैं, तो वे मिश्र धातु को काफी मजबूत करते हैं। इसे द्वितीय चरण सुदृढ़ीकरण के रूप में जाना जाता है।
प्रकार
अव्यवस्था गति के परिप्रेक्ष्य से, दूसरे चरण के कणों को निम्न में वर्गीकृत किया गया है:
गैर-विकृत कण: बाईपास तंत्र (ओरोवन तंत्र) के माध्यम से सुदृढ़ीकरण।
विकृत कण: काटने की व्यवस्था के माध्यम से मजबूत बनाना।
डिस्पर्सॉइड सुदृढ़ीकरण और अवक्षेपण सख्तीकरण दूसरे चरण के सुदृढ़ीकरण के विशिष्ट रूप हैं।
प्रभाव
दूसरे चरण के कण अव्यवस्थाओं के साथ परस्पर क्रिया करते हैं, जिससे उनकी गति बाधित होती है और विरूपण के प्रति मिश्र धातु का प्रतिरोध बढ़ जाता है।
शक्ति को प्रभावित करने वाले अन्य कारक
मिश्र धातु की संरचना, सूक्ष्म संरचना और सतह की स्थिति।
लोडिंग स्थिति: दर, मोड (तन्यता बनाम चक्रीय)।
नमूना ज्यामिति और परीक्षण वातावरण (उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन उत्सर्जन ताकत को काफी कम कर सकता है)।
सुदृढ़ीकरण दृष्टिकोण सारांश
धातुओं को मजबूत करने के दो मुख्य मार्ग:
परमाणु बंधन बल बढ़ाएँ और दोषमुक्त क्रिस्टल (जैसे, मूंछें) बनाएँ।
अव्यवस्था की गति में बाधा डालने के लिए दोषों (अव्यवस्थाओं, विलेय परमाणुओं, कण सीमाओं, आदि) का परिचय देना - सबसे प्रभावी तरीका साबित हुआ है।
इंजीनियरिंग सामग्री आमतौर पर इष्टतम प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए सुदृढ़ीकरण तंत्र के संयोजन पर निर्भर करती है।
