كيف تؤثر عملية العمل على البارد على قوة الشد والليونة للسبائك القائمة على النيكل-؟
1. آليات التغيرات الهيكلية الدقيقة الناجمة عن العمل البارد
تكاثر الخلع والتشابك: تحت الضغط الخارجي، يتم إنشاء عدد كبير من الاضطرابات داخل حبيبات السبائك. تتحرك هذه الاضطرابات وتتفاعل مع بعضها البعض، وتشكل مجموعات خلع متشابكة، أو هياكل خلوية، أو جدران خلع. يؤدي هذا إلى إنشاء منطقة خلع عالية الكثافة- مما يعيق حركة الخلع اللاحقة.
تشويه الحبوب وتفتيتها: تكون الحبوب الأصلية متساوية المحاور ممدودة، ومسطحة، أو حتى مجزأة على طول اتجاه التشوه، وتشكل بنية مجهرية ليفية. بالنسبة للسبائك القائمة على الترسيب-النيكل-المقسى (على سبيل المثال، Inconel 718)، يمكن أن يتسبب العمل البارد أيضًا في تشوه مراحل التقوية (على سبيل المثال، المرحلة '') ومحاذاةها على طول اتجاه التشوه.
تأثير تصلب العمل: تراكم الخلوع وتشوه الحبوب يزيد من الطاقة الداخلية للسبيكة مما يؤدي إلى ظاهرة تصلب الشغل وهو السبب الأساسي لتغير الخواص الميكانيكية.
2. التأثير على قوة الشد: تحسن كبير
تقوية الخلع: تعتبر حالات الخلع المتشابكة وجدران الخلع الكثيفة بمثابة عوائق أمام حركة الخلع. عندما تتعرض السبيكة لإجهاد الشد، تكون هناك حاجة إلى قوة إضافية للتغلب على هذه العوائق، مما يؤدي إلى زيادة حادة في قوة الخضوع. على سبيل المثال، يمكن لسبائك Inconel 625 المدلفنة على البارد أن تشهد زيادة في مقاومة الخضوع بنسبة 50% - 80% مقارنة بالحالة الملدنة.
تعزيز صقل الحبوب (تأثير ثانوي): يمكن أن يؤدي العمل البارد الشديد إلى تفتيت الحبوب الخشنة إلى حبيبات فرعية ناعمة. وفقًا لعلاقة Hall-Petch، فإن الحبيبات الدقيقة تعني المزيد من حدود الحبوب، مما قد يزيد من إعاقة حركة الخلع ويساهم في تحسين القوة.
تعزيز التآزر مع مراحل هطول الأمطار: بالنسبة للسبائك القائمة على -النيكل المقسى-، يعمل العمل البارد على تعزيز الترسيب الموحد لمراحل التقوية الدقيقة أثناء معالجة التعتيق اللاحقة. تتعاون هذه المراحل الدقيقة مع الاضطرابات لتعزيز قوة الشد بشكل أكبر. على سبيل المثال، تظهر سبيكة Monel K-500 المسحوبة على البارد قوة شد أعلى بعد التعتيق مقارنة بالسبائك التي تتم معالجتها بالتقادم وحده.
3. التأثير على الليونة: التخفيض التدريجي
تراكم الخلع-يسبب الهشاشة:الكثافة العالية للخلعات المتشابكة تقلل من حركة الخلوع داخل الحبوب. أثناء التشوه الشدي، لا يمكن أن تخضع السبيكة لتشوه لدن كافٍ من خلال حركة الخلع، مما يؤدي إلى الكسر المبكر وتقليل الاستطالة.
بدء Microcrack: قد يؤدي العمل البارد الشديد إلى تكوين شقوق صغيرة في الواجهات بين الحبيبات المشوهة أو بين الحبيبات ومراحل التقوية. تنتشر هذه الشقوق الصغيرة بسرعة تحت ضغط الشد، مما يؤدي إلى مزيد من التدهور في الليونة.
تأثير تباين: البنية المجهرية الليفية التي تتكون من العمل البارد تجعل ليونة السبيكة متباينة الخواص. تكون الليونة على طول اتجاه التشوه أفضل نسبيًا، في حين تقل الليونة المتعامدة مع اتجاه التشوه بشكل ملحوظ.
4. الاسترداد وإعادة البلورة: عكس تغييرات الخاصية
استعادة: يؤدي تسخين السبيكة المشغولة على البارد- إلى درجة حرارة أقل من درجة حرارة إعادة البلورة إلى التخلص من الضغط الداخلي للسبيكة دون تغيير البنية المجهرية الليفية. تقلل هذه العملية قليلاً من القوة وتستعيد كمية صغيرة من الليونة.
إعادة البلورة: يؤدي التسخين إلى درجة حرارة إعادة البلورة (عادة 800 درجة -1100 درجة للسبائك القائمة على النيكل-) إلى تمكين تكوين ونمو حبيبات جديدة متساوية المحاور، واستبدال البنية المجهرية الليفية المشوهة. يؤدي هذا إلى التخلص تمامًا من تصلب العمل، واستعادة ليونة السبيكة إلى حالة التلدين، بينما تنخفض قوة الشد وفقًا لذلك.
