GRAND BOUNDARY STRENGTHENING

Dalam polikristalin logam, ukuran butir mempunyai pengaruh yang sangat

besar pada sifat mekanik. Karena biji-bijian biasanya memiliki orientasi

kristalografi yang berbeda-beda, batas butir muncul. Sementara yang mengalami

deformasi, slip gerakan akan terjadi. Batas butir bertindak sebagai penghambat

gerakan dislokasi untuk dua alasan berikut:

1. Dislokasi harus mengubah arah gerak karena orientasi yang berbeda butir.

2. Diskontinuitas slip pesawat dari butir 1 sampai butir 2.

Tegangan yang diperlukan untuk memindahkan sebuah dislokasi dari satu

butir lain untuk terdeformasi plastis bahan tergantung pada ukuran butir. Jumlah

rata-rata per butir dislokasi berkurang dengan rata-rata ukuran butir. Jumlah yang

lebih rendah dislokasi per butir hasil dislokasi yang lebih rendah 'tekanan'

membangun pada batas butir. Hal ini membuat lebih sulit bagi dislokasi untuk

pindah ke butir berdekatan.

Hal ini membuat lebih sulit bagi dislokasi untuk pindah ke butir berdekatan.

Hubungan ini adalah Hall-Petch Hubungan dan dapat matematis digambarkan

sebagai berikut:

Dimana :

σo = the yield stress

σσi = the ‘friction stress’ or resistance to dislocation movement

k = the ‘locking parameter’ or hardening contribution from grain boundary.

D = grain diameter

Kenyataan bahwa kekuatan luluh meningkat dengan penurunan ukuran butir

tersebut dibarengi dengan peringatan bahwa ukuran butir tidak dapat berkurang

jauh. Sebagai ukuran butir menurun, lebih bebas dihasilkan volume kisi

mengakibatkan ketidakcocokan. Namun, di bawah ini kira-kira 10 nm, batas butir

akan cenderung slide instead; sebuah fenomena yang dikenal sebagai butir-batas

geser.

YIELD POINT PHENOMENON

Logam, khususnya baja karbon rendah, menunjukkan heterogen lokal

transisi dari elastis terhadap deformasi plastik menghasilkan titik elongasi.

Perilaku titik luluh dalam logam BCC

Beban setelah titik yield atas tiba-tiba turun ke nilai mendekati konstan

(rendah titik yield) dan kemudian naik dengan beban lebih lanjut. Elongasi yang

terjadi pada beban konstan disebut yield-titik elongasi, yang deformasi heterogen.

Band Luder atau strain tandu terbentuk pada sekitar 45o dengan sumbu tarik

selama yield titik pemanjangan dan menyebarkan atas spesimen.

Catatan: Titik yield fenomena juga telah diamati dalam logam lain seperti Fe, Ti,

Mo, Cd, Zn, Al paduan.

Titik luluh atas dikaitkan dengan sejumlah kecil interstitial atau substitusi

kotoran. Atom terlarut (C atau N) dalam baja karbon rendah, mengunci dislokasi

menaikkan tegangan luluh awal.

Stres yang memisahkan diri yang diperlukan untuk menarik garis dislokasi

pergi dari garis atom terlarut adalah:

Di mana A adalah 4Gba3ε, adalah jari-jari atom, ro adalah jarak dari dislokasi inti

untuk garis atom terlarut ~ 0,2 nm.

Ketika dislokasi ditarik bebas dari atom terlarut, tergelincir dapat terjadi pada

tegangan rendah yaitu yield point lebih rendah. Besarnya hasil-titik efek

tergantung pada interaksi energi, konsentrasi zat terlarut atom.

SOLID-SOLUTION STRENGTHENING

Paduan umumnya logam paduan lebih kuat dibandingkan dengan logam

murni, karena impuritas atom yang masuk ke dalam larutan padat memaksakan

tegangan kisi di sekeliling atom induknya.

Interstisial atau impuritas substitusi dalam sebuah larutan akan mengakibatkan

regangan kisi. Dan hasilnya impuritas ini akan berinteraksi dengan bidang

dislokasi regangan dan menghambat pergerakan dislokasi.

Impuritas cenderung menyebar dan memisah di sekitar inti (core)

dislokasi untuk menemukan atom yang sesuai dengan radiusnya. Hal ini akan

menurunkan tegangan energi keseluruhan dan “jangkar” dislokasi.

Pergerakan inti dislokasi menjauh dari gerakan impuritas ke daerah kisi

dimana tegangan atom lebih besar (daerah tegangan dislokasi yang tidak

terkompensasi oleh impuritas atom).

Impuritas penyebab dislokasi.

Impuritas substitutional lebih kecil dan lebih besar cenderung untuk

menyebar ke area tegangan sekitar dislokasi yang menyebabkan penghapusan

impuritas dislokasi tegangan kisi .

Gambar 5. Grafik perbandingan konsentrasi Nikel terhadap Tensile

Strength dan Elongation.

STRAIN HARDENING

Logam ulet akan lebih kuat ketika mereka terdeformasi plastis pada

temperatur di bawah titik leleh ( ≤ 7230 C ).

Alasan untuk pengerasan regangan (strain hardening) adalah

meningkatkan kerapatan dislokasi dengan deformasi plastik. Jarak rata-rata antara

penurunan dislokasi dan dislokasi mulai memblokir gerakan satu sama lain.

Persentase cold work (%CW) sering digunakan untuk menyatakan tingkat

deformasi plastis, dimana A0 adalah area penampang melintang awal, Ad adalah

area setelah mengalami deformasi. %CW untuk mengukur tingkat deformasi

plastis, digunakan juga untuk regangan.

Grafik Stress dan Strain terhadap deformasi plastis dan pengerjaan

dingin.

Yield strength selanjutnya (σy0) lebih tinggi dibandingkan inisial yield

strength (σyi). Ini adalah alasan untuk pengaruh terhadap strain hardening. Yield

strength dan hardness akan meningkat sebagai akibat strain hardening tetapi

ductility (keuletan) akan menurun (material menjadi lebih brittle (getas)). Efek

Strain Hardening dapat dihilangkan dengan perlakuan panas annealing.

Grafik percent cold work terhadap Yield strength, Tensile Strength,dan

ductility pada 1040 Steel, Brass, dan Copper.

STRAIN AGEING

adalah fenomena di mana kenaikan logam dalam kekuatan sementara kehilangan

daktilitas setelah dipanaskan pada suhu relatif rendah atau dingin-kerja.

Strain aeging pada baja rendah karbon. Muncul dari (lebih tinggi) titik hasil

setelah penuaan diperoleh,

Pada X berusaha untuk Y tidak menghasilkan yield point. Setelah titik ini

jika spesimen reload setelah penuaan (RT atau penuaan temp) yield titik akan

muncul kembali pada nilai yang lebih tinggi. Ini kemunculan titik yield adalah

karena untuk difusi C dan N atom untuk jangkar dislokasi. N memiliki lebih

regangan penuaan efek zat besi dari C karena kelarutan tinggi dan difusi

koefisien.

Strain Ageing harus dihilangkan dalam baja deep drawing karena mengarah

ke permukaan menandai atau strain tandu. Untuk mengatasi masalah tersebut,

jumlah C dan N harus diturunkan oleh menambahkan elemen seperti Al, V, Ti, B

untuk membentuk karbida atau nitrida.

Strain Ageing meningkat menghasilkan titik tapi daktilitas rendah dan juga

berkaitan dengan bergerigi tegangan-regangan kurva atau berulang menghasilkan,

karena kecepatan tinggi difusi atom terlarut untuk menangkap dan dislokasi

kunci. Strain Ageing dinamis juga disebut Efek Portevin-LeChatelier.

Blue brittleness terjadi pada baja karbon biasa yang terputus menghasilkan

muncul pada kisaran suhu 500-650 K. Selama daerah ini , baja menunjukan :

1. Penurunan tensile ductility.

2. Penurunan notched-impact resistance.

3. Sensitivitas laju regangan minimum.

Catatan: Ini hanya suatu strain dipercepat oleh suhu penuaan.