Влияние пластической деформации на свойства металлов
Процесс пластической деформации металлов сопровождается ростом числа дефектов кристаллической решетки, искривлениями плоскостей скольжения, появлением обломков кристаллитов в плоскостях скольжения, структурными превращениями по плоскостям скольжения. Все это препятствует перемещению дислокаций, способствует их накапливанию и взаимодействию друг с другом. Эта одна из причин упрочнения (наклепа) и снижения пластичности металла.
На рис. 16, а показаны исходная форма отдельного зерна и микроструктура металла до деформации (рис.16,6). При пластическом деформировании в связи со скольжением зерна разбиваются на отдельные блоки (рис. 16, в) Кроме того, установлено, что кристаллическая решетка метала вблизи границ блоков и зерен искажается. Таким образом выявляются дополнительные возможности упрочнения.
При наклепе растут значения прочностных характеристик металлов и уменьшаются показатели пластичности.
При больших степенях деформации зерна металла вытягиваются в направлении действия приложенных сил. При этом образуется волокнистая или слоистая структура (рис.16, г). Еще большая степень деформации приводит к возникновению текстуры деформации, которая характеризуется определенной ориентацией зерен по отношению к прилагаемым нагрузками Волокнистая структура., и текстура деформации приводят к анизотропии.
Металл, подвергнутый пластическому деформированию, характеризуется термодинамическим неустойчивым состоянием. Нагрев может вернуть ему исходные (до деформирования) свойства. Если температура нагрева меньше 0,2...0,3 температуры плавления, то протекает процесс возврат. При этом улучшаются структурное состояние и пластичность металла, а также уменьшается плотность дислокаций.
Возврат имеет две стадии. При более низких температурах наблюдается отдых, когда уменьшается число точечных дефектов и перераспределяются дислокации в металле. Второй стадией при несколько больших температурах является полигонизация, приводящая к дроблению кристаллитов на субзерна (полигоны). Процесс полигонизации характеризуется упорядочением расположения дислокаций в плоскостях скольжения. Возврат почти не изменяет механические свойства металла.
По правилу А. Л. Бочвара при температуре нагрева около 0,4 температуры плавления в металле происходит процесс рекристаллизации, при котором почти полностью снимается наклеп или нагартовка. Так называется упрочнение металла под действием пластической деформации. Вследствие тепловой активности атомов образуются новые равноосные зерна. Зародыши зерен возникают в участках с повышенной плотностью дислокаций, постепенно они увеличиваются в размере за счет перехода к ним атомов от деформированных участков металла. Новые, зерна обладают меньшей плотностью дислокаций, имеют неискаженную кристаллическую решетку. Поэтому после рекристаллизации свойства металла возвращаются к исходным. При рекристаллизации существенно снижаются прочностные характеристики, пластичность возрастает, снимаются внутренние напряжения. Сравнивая температуры деформации и рекристаллизации, можно говорить о горячей или холодной деформаций.
Если температура деформации ниже температуры рекристаллизации, то деформация считается холодной. Процесс холодной деформации сопровождается наклепом металла, так как малые температуры не обеспечивают разупрочнения металлов. Механические свойства металлов при холодной деформации изменяются значительно: возрастает прочность и уменьшается пластичность.
Если температура деформации выше температуры рекристаллизации, то деформацию называют горячей. Получаемое в процессе горячей деформации упрочнение тут же полностью или частично снимается за счет рекристаллизации, что снижает сопротивление деформации и повышает пластичность металлов.
Сверхпластичностью называют способность металлов и сплавов к значительной равномерной деформации, при которой относительное удлинение достигает сотен и тысяч процентов.
Достарыңызбен бөлісу: |