Puhta vase kõvadust mõjutavad tegurid

Tera suurus on üks olulisemaid puhta vase kõvadust mõjutavaid tegureid. Halli{1}}Petchi seose kohaselt suureneb terasuuruse vähenemisel metallmaterjalide kõvadus ja tugevus vastavalt. Puhtas vases tähendavad peened terad rohkem terapiire. Terade piirid võivad deformatsiooni ajal takistada dislokatsioonide liikumist; mida suurem on takistus, seda suurem on kõvadus.

Kui puhas vask on valatud olekus, on selle terad tavaliselt jämedad, mille tulemuseks on madal kõvadus. Terasid saab rafineerida selliste protsesside abil nagu sepistamine, ekstrusioon või sobiv kuumtöötlemine. Rafineeritud teraline struktuur mitte ainult ei paranda kõvadust, vaid aitab ka säilitada head sitkust. Seevastu puhta vase pikaajalisel kõrgel temperatuuril hoidmisel toimub terade kasv, terade piiride arv väheneb, dislokatsioonide takistus nõrgeneb ja kõvadus väheneb oluliselt. Seetõttu on tera suuruse reguleerimine oluline vahend puhta vase kõvaduse reguleerimiseks tööstuslikus tootmises.

Plastiline deformatsioon on puhta vase kõvaduse parandamiseks kõige otsesem ja sagedamini kasutatav meetod. Puhtal vasel on äärmiselt kõrge plastilisus ja pärast külmtöötlemist, nagu külmvaltsimine, külmtõmbamine, stantsimine ja painutamine, tekib märkimisväärne töökõvenemine.

Plastilise deformatsiooni käigus tekib vaskmaatriksi sees suur hulk dislokatsioone. Need nihestused takerduvad, lõikuvad ja pinguldavad üksteist, muutes nihestuste liikumise raskemaks, parandades seega oluliselt kõvadust ja tugevust. Mida suurem on deformatsioon, seda ilmsem on tööd kõvastav toime ja seda suurem on kõvadus. Näiteks täiesti pehmel puhtal vasel on väga madal kõvadus ja seda on lihtne painutada, samas kui pärast suurt deformatsiooni külmtõmbamist võib selle kõvadust kahekordistada või rohkemgi. Liigne külmdeformatsioon põhjustab aga plastilisuse ja sitkuse järsu languse, muutes materjali pragunemisohtlikuks. Seetõttu kontrollitakse tegelikus tootmises külmtöötlemisastet rangelt vastavalt kõvaduse ja vormitavuse nõuetele.

Temperatuuril on oluline mõju puhta vase kõvadusele, mis kajastub nii kõrgel{0}}temperatuuril töötamise kui ka kuumtöötluse protsessides. Kõrgetel temperatuuridel intensiivistub aatomite soojusliikumine, suureneb dislokatsioonide võime takistusi ületada ja vastavalt väheneb ka kõvadus. Seetõttu on puhast vaske kõrgetel temperatuuridel kergem deformeeruda.

Kuumtöötluse osas võib lõõmutamine kõrvaldada töökõvenemise ja vähendada kõvadust. Pärast külmtöötlemist kuumutatakse puhas vask ümberkristallimistemperatuurini ja hoitakse teatud aja, seejärel jahutatakse. Materjali sees toimub ümberkristallisatsioon, moonutatud terad asenduvad uute ühtlaste ja peente teradega, nihestused vähenevad oluliselt, töökarastusefekt kaob ja kõvadus taastub madalale tasemele. Lõõmutamistemperatuur ja hoidmisaeg mõjutavad otseselt ümberkristallimise astet ja tera suurust, kontrollides seeläbi lõplikku kõvadust. Kui temperatuur on liiga madal või aeg on liiga lühike, ei saa töökõvenemist täielikult kõrvaldada; kui temperatuur on liiga kõrge või aeg on liiga pikk, põhjustab see tera jämedust ja kõvadus väheneb veelgi, kuid jõudlus muutub ebastabiilseks.

Rangelt võttes sisaldab tööstuslik puhas vask vähesel määral vältimatuid lisandeid, nagu raud, plii, tsink, fosfor, hapnik jne. Need lisandid mõjutavad ka puhta vase kõvadust.

Enamik tahke lahuse lisandeid põhjustab võre moonutusi, takistab dislokatsiooni liikumist ja suurendab veidi puhta vase kõvadust. Kuid liigne lisandite sisaldus moodustab hapraid teisi faase või lisandeid, mis mitte ainult ei mõjuta juhtivust, vaid põhjustavad ka ebaühtlast kõvadust ja vähenenud plastilisust. Eriti elektriväljas kasutatava suure puhtusastmega vase puhul on lisandite sisaldus rangelt piiratud. Võrreldes muude teguritega on üldiste lisandite jälgede mõju kõvadusele suhteliselt nõrk, kuid suure-täpsete ja suure jõudlusega-puhta vasktoodete valmistamisel on lisandite tüübi ja sisalduse kontroll siiski asendamatu lüli.

Kokkuvõttes on puhta vase kõvadus sisemise mikrostruktuuri ja väliste töötlemistingimuste põhjalik tulemus. Tera suuruse täpsustamine ja külm plastiline deformatsioon võivad kõvadust tõhusalt parandada; temperatuuri tõus ja lõõmutamine vähendavad kõvadust; ja jääklisanditel on kerge korrigeeriv toime. Tööstuslikes rakendustes, kontrollides mõistlikult valamist, külmtöötlemist, kuumtöötlusprotsesse ja tooraine puhtust, saab puhta vase kõvadust täpselt reguleerida, et see vastaks erinevate töötingimuste jõudlusnõuetele. See juhitavus muudab puhta vase asendamatuks põhimaterjaliks paljudes tööstusvaldkondades.