Навігація
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Головна arrow Техніка arrow Матеріалознавство в машинобудуванні

Зміцнення пластичним деформуванням. Наклеп і рекристалізація

Пружна і пластична деформація

Деформацією називається зміна розмірів і форми тіла йод дією прикладених сил. Після зняття навантаження пружна деформація зникає, а пластична залишається.

При пружною деформації під дією прикладеного навантаження в кристалічній решітці відбувається незначне зміщення атомів, це порушує баланс сил тяжіння і електростатичного відштовхування. Після зняття навантаження внаслідок дії сил тяжіння і відштовхування атоми повертаються в початкове положення, кристали (а таким чином, заготовка, деталь або зразок) відновлюють свою форму і розміри.

При додатку напруги, що перевищують межу текучості, деформація стає незворотною, так як при знятті навантаження усувається тільки пружна частина деформації (див. 2.1.1 та рис. 2.2). Частина, що залишилася деформації називається пластичної.

Наклеп

У процесі пластичної деформації підвищується щільність дефектів кристалічної будови, зерна витягуються в напрямку діючих сил, всередині зерен утворюються щільні смуги ковзання дислокацій, які дроблять зерна на окремі блоки (рис. 3.18).

Зміна структури металу при пластичній деформації

Мал. 3.18. Зміна структури металу при пластичній деформації

Зміна структури супроводжується підвищенням меж міцності і плинності, збільшенням твердості і зниженням пластичності (рис. 3.19).

Такий вплив пластичної деформації на властивості отримало назву наклепу. При великій мірі пластичної деформації з'являється певна орієнтування зерен (вони витягуються в напрямку прокату), яка називається текстурою деформації. Текстура викликає анізотропію механічних і фізичних властивостей металів і сплавів. Ступінь деформації ( f ) визначається як різниця між початковою ( ) і кінцевої ( ) площами заготовки, віднесена до початкової площі, виражена у відсотках:

Для деяких сплавів наклеп є єдиним методом підвищення механічних властивостей. Це сплави, що не зміцнює термічною обробкою (див. Рис. 3.14 і 3.16). До таких матеріалів відносяться, наприклад, корозійно-стійкі хромонікелеві сталі, зносостійка сталь Гадфільда ​​(див. Гл. 10).

Рекристалізація

Стан металів і сплавів після наклепу є нерівновагим. Тому при нагріванні їх структура і, отже, властивості змінюються, оскільки відбувається перехід до більш стабільного стану (рис. 3.20).

При невисоких температурах нагріву помітних змін в структурі і в властивостях деформованого металу практично не спостерігається. Відбувається зменшення щільності дефектів, зникають пружні деформації кристалічної решітки. Ця стадія називається поверненням. При нагріванні нижче температури повернення структура і властивості металу не змінюються.

При більш високих температурах підвищується рухливість атомів, серед деформованих зерен відбувається

Вплив ступеня пластичної деформації на механічні властивості металу

Мал. 3.19. Вплив ступеня пластичної деформації на механічні властивості металу

Вплив нагрівання на механічні властивості і структуру наклепаного металу

Мал. 3.20. Вплив нагрівання на механічні властивості і структуру наклепаного металу:

1 - структура металу після наклепу (зерна деформовані); 2 - структура металу на ранніх стадіях рекристалізації (з'явилися зерна округлої форми); 3 - структура після рекристалізації (структура, яку мав метал до наклепу); 4 - зростання зерна в результаті перегріву

зародження і зростання нових зерен з неспотвореної гратами і меншою щільністю дефектів. Цей процес супроводжується зниженням меж міцності і плинності, зменшенням твердості і підвищенням пластичності металів і сплавів. Це явище отримало назву рекристалізації , в результаті якої структура і властивості металу стають такими, якими вони були до наклепу. Температура, при якій починається процес рекристалізації, залежить від температури плавлення і твань металу (сплаву):

де - абсолютна температура рекристалізації, К; а - коефіцієнт, що залежить від чистоти металу і типу сплаву; - Абсолютна температура плавлення, К.

Значення а: для чистих металів - 0,2; для технічно чистих металів та сплавів - 0,4; для твердих розчинів - 0 , 6 ... 0 , 8 .

Значне перевищення температури нагий реву наклепаного металу вище Т Рекре призводить до зростання новоутворених зерен, тобто втрати і міцності, і пластичності.

Температура рекристалізації грає важливу роль в процесах обробки металів тиском. Залежно від температури обробка тиском (деформація) підрозділяється на холодну і гарячу.

Ці види обробки тиском розрізняються принципово:

  • - Холодна обробка проводиться нижче температури рекристалізації і викликає наклеп;
  • - Гаряча обробка проводиться при температурах вище температури рекристалізації і не викликає наклепу. Точніше, деформація при цих температурах також викликає зміцнення, однак воно знімається за рахунок рекристалізації. Таким чином, при гарячій пластичній деформації (прокатці, куванні і т.д.) процеси зміцнення за рахунок наклепу безперервно чергуються з процесами разупрочнения за рахунок рекристалізації. В кінцевому підсумку зміцнення нс відбувається.

Для різних металів температури плавлення, отже, і температури, що розділяють обробку на гарячу і холодну (тобто температури рекристалізації), сильно розрізняються. Так, для чистого заліза температура рекристалізації приблизно 450 ° С, для міді - близько 270 ° С, алюмінію - приблизно 5 ° С. Для легкоплавких металів (цинк, олово, свинець) температура рекристалізації нижче температури цеху або навіть негативна.

Покажемо це на прикладі свинцю: t мул = 327 ° С = 600 К; Т Рекре = 600-0,4 К = 240 К = -33 ° С. таким чином, свинець буде упрочняться за рахунок пластичної деформації (наклепиваться), тільки якщо її виконувати при негативних температурах.

Під час холодної обробки тиском може виникати необхідність виконання рекристаллизационного відпалу - нагрівання і витримки при температурах, трохи перевищують температуру рекристалізації. Його проводять для зняття наклепу, тобто підвищення пластичності, наприклад, при виробництві дроту, стрічки в металургійному виробництві. Після волочіння або прокатки заготовки до певного розміру пластичність сильно знижується, тому подальша холодна обробка неможлива, так як метал буде руйнуватися.

Наприклад, в результаті наклепу пластичність низьковуглецевої сталі знижується в 5 ... 6 разів (відносне подовження зменшується з 30 ... 35% до 5 ... 6%). Для проведення подальшої деформації проводять відпал рекристалізації, який відновлює вихідну пластичність (див. Рис. 3.20).

 
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >
 
Дисципліни
Агропромисловість
Аудит та Бухоблік
Банківська справа
БЖД
Географія
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика та Естетика
Журналістика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логіка
Логістика
Маркетинг
Медицина
Нерухомість
Менеджмент
Педагогіка
Політологія
Політекономія
Право
Природознавство
Психологія
Релігієзнавство
Риторика
Соціологія
Статистика
Техніка
Страхова справа
Товарознавство
Туризм
Філософія
Фінанси
Пошук