Metaller Flashcards
Hva er partikkelherding (utfellingsherding?)
Partikkelherding, også kjent som dispersjonsherding, er en metode brukt i materialvitenskap for å øke styrken og hardheten til et materiale. Denne prosessen er spesielt relevant i ditt studieområde som sivilingeniør, da det direkte påvirker egenskapene til materialer du kan jobbe med. Her er noen nøkkelpunkter om partikkelherding:
Grunnprinsipp: Partikkelherding innebærer å innføre små, faste, ikke-oppløselige partikler i et metall eller annet materiale. Disse partiklene hindrer bevegelsen av dislokasjoner, som er linjeformede defekter i et materiale, og dette gjør materialet hardere og sterkere.
Materialer som brukes: Partiklene som tilsettes er ofte keramiske eller metalliske og er typisk mye hardere enn grunnmaterialet. Eksempler på slike partikler inkluderer karbider, nitrid, oksider eller andre metalliske forbindelser.
Anvendelser: Denne teknikken brukes i en rekke applikasjoner, spesielt i luftfart og bilindustrien, hvor høy styrke og lav vekt er kritisk. For eksempel er aluminiumslegeringer ofte partikkelherdet for å forbedre deres mekaniske egenskaper for bruk i flykomponenter.
Fordeler: I tillegg til forbedret styrke og hardhet, kan partikkelherding også øke materialets motstand mot kryp, som er en langsom, permanent deformasjon under konstant belastning, og motstand mot slitasje.
Hva er løsningsherding?
Konsept: Løsningsherding innebærer å tilsette et annet element til et metall for å danne en solid løsning. Dette betyr at atomene av det tilsette elementet blir oppløst i metallens krystallstruktur.
Mekanisme: Når et fremmed atom legges til metallens krystallgitter, forstyrrer det gitterstrukturen og skaper hindringer for bevegelsen av dislokasjoner. Dislokasjoner er feil i krystallgitteret som bidrar til plastisk deformasjon. Ved å hindre deres bevegelse, økes materialets styrke.
Eksempler på materialer: Et klassisk eksempel på løsningsherding er tilsetning av karbon til jern for å lage stål. Kobber legeret med en liten mengde zink er et annet eksempel, som gir bronse.
Fordeler: Løsningsherding kan betydelig øke styrken uten å redusere metallens duktilitet (evnen til å deformeres uten å brekke) for mye. Dette er viktig i applikasjoner hvor både styrke og formbarhet er viktige.
Prosessen: Prosessen kan involvere varmebehandling, hvor metallet først oppvarmes for å tillate atomene av det tilsette elementet å oppløse jevnt, og deretter avkjøles for å fange disse atomene i en overmettet fast løsning.
Hva er arbeidsherding?
Denne prosessen øker styrken og hardheten til metaller gjennom plastisk deformasjon, som utføres ved romtemperatur eller under. Her er noen viktige punkter om arbeidsherding:
Mekanisme: Arbeidsherding skjer når et metall blir utsatt for plastisk deformasjon, som for eksempel gjennom valsing, hamring, eller bøying. Denne deformasjonen fører til at dislokasjoner (feil i krystallgitterstrukturen) beveger seg og samhandler med hverandre, noe som gjør ytterligere bevegelse vanskeligere.
Effekt på materialer: Som et resultat av arbeidsherding blir metallet hardere og sterkere, men samtidig også mer sprøtt og mindre duktilt. Dette skyldes opphopningen av dislokasjoner som begrenser plastisk deformasjon.
Anvendelsesområder: Arbeidsherding brukes ofte i produksjon av metallkomponenter som krever økt styrke, som for eksempel i produksjon av ståltråd, metallplater, eller rør.
Prosessen: Prosessen kan innebære flere trinn av deformasjon etterfulgt av en periode med hvile for å la materialet “komme seg”. Dette gjør det mulig å oppnå større grad av deformasjon uten at materialet brytes.
Begrensninger og styring: Siden arbeidsherding reduserer duktiliteten, må det utvises forsiktighet for å unngå overdreven herding som kan føre til at materialet blir for sprøtt for anvendelsen. I noen tilfeller kan en varmebehandlingsprosess, som annealing (utgløding), brukes etter arbeidsherding for å redusere sprøheten.
