Практикум / Э. Г. Бабенко [и др.]. Хабаровск : Изд-во двгупс
жүктеу/скачать 4,3 Mb. Pdf көрінісі
|
|
б А А Рис. 3.1. Схема пластической деформации металла: а – скольжением; б – двойникованием Деформация вызывает изменение строения и свойств металлов и спла- вов, так как зёрна поворачиваются и взаимно перемещаются по линиям скольжения. Кроме того, при значительном смещении наступает дробление зёрен. Измельчённые зерна вытягиваются по направлению деформации и образуют волокнистую структуру (рис. 3.2, б). С увеличением деформации растут электросопротивление, прочность и твёрдость, но снижаются плотность, вязкость, пластичность. При этом чем больше степень деформации, тем существеннее изменяются свойства на- клёпанного металла (наклёп – это упрочнение металла под действием пластической деформации). Однако после 40 %-ной деформации механи- 23 ческие свойства изменяются уже незначительно в связи с тем, что предел текучести растёт быстрее предела прочности, и при значительной дефор- мации эти величины становятся равными при отсутствии удлинения. При помощи наклёпа твёрдость и прочность удаётся повысить в 1,5…3,0 раза, а предел текучести – в 3…7 раз, причём металлы с ГЦК ре- шеткой упрочняются сильнее (аустенитные стали). Наклёпанные металлы более активно вступают в химические реакции, легче подвергаются кор- розии. а б Рис. 3.2. Схема изменения формы зёрен металла: а – зёрна до деформации; б – зёрна после деформации Пластическая деформация, создавая внутренние напряжения, придаёт металлу неустойчивое состояние. Для перехода в более устойчивое со- стояние деформированный металл необходимо нагреть до определённой температуры. В зависимости от степени нагрева различают следующие рекристалли- зационные процессы: возврат (отдых) металла, первичную рекристалли- зацию, вторичную рекристаллизацию. Возврат деформированного металла наступает при нагреве последнего до температуры Т в = 0,3 Т пл , где Т пл – абсолютная температура плавления. При этом уменьшаются искажения кристаллической решётки, снижаются дополнительные напряжения и др., но признаки упрочнения деформиро- ванного металла проявляются, хотя и в меньшей степени. Основную роль в устранении последствий деформации (разупрочнение наклёпанного металла) играет рекристаллизация, признаки которой появ- ляются при нагреве до Т рек = α Т пл , где α – коэффициент, зависящий от 24 чистоты металла. Чем выше чистота, тем ниже температура рекристалли- зации. Так для металлов обычной технической чистоты α = 0,35…0,4. Температура Т рек сплавов, как правило, выше Т рек чистых металлов и в некоторых случаях достигает 0,8 Т пл . И наоборот, очень чистые металлы имеют α = 0,1…0.2. Из рис. 3.3 видно, что до начала рекристаллизации (температура Т 1 ) деформированное зерно сохраняется. При Т 1 в деформированных зёрнах образуются и растут зародыши новых зёрен. Следовательно, при нагреве наклёпанного металла старые зёрна не восстанавливаются, а появляются совершенно новые зёрна, размеры которых могут существенно отличаться от исходных. Такое образование новых зёрен вместо волокнистой струк- туры деформированного металла называется первичной рекристаллиза- цией. В результате рекристаллизации наклёп металла почти полностью снимается, а свойства приближаются к исходным значениям. т т возврат рекристаллизация T 1 T 2 в в Рис. 3.3. Влияние нагрева на механические свойства и структуру металла, упрочнённого холодной пластической деформацией При рекристаллизации (рис. 3.3) временное сопротивление разрыву σ в , предел текучести σ т резко снижаются, а пластичность δ возрастает. Наи- меньшая температура начала рекристаллизации Т 1 , при которой протекает процесс перекристаллизации и происходит разупрочнение, называется температурным порогом рекристаллизации. Эта температура не является 25 величиной постоянной и зависит от степени предварительной деформации, величины зерна, длительности нагрева и т. д. После завершения первичной рекристаллизации в процессе после- дующего нагрева зародыши кристаллов растут, приходят во взаимное со- прикосновение, и начинается рост одних зёрен за счёт других. Такой про- цесс называется собирательной рекристаллизацией. Если какие-то из новых зёрен имеют предпочтительные условия для роста, то их можно рассматривать как новые зародышевые центры. По- этому процесс получил название вторичной рекристаллизации. В резуль- тате этого в массе мелких зёрен имеется небольшое количество крупных (явление разнозернистости), что существенно снижает пластичность ме- талла. Таким образом, пластическая деформация и последующая рекристал- лизация оказывают большое влияние на величину зерна, а соответственно и на свойства металла. Металлы и сплавы, имеющие мелкое зерно, обладают повышенной прочностью и пластичностью. Однако иногда необходимо, чтобы металл имел крупное зерно (трансформаторные стали, техническое железо и др.). Величина зерна зависит от температуры рекристаллизаци- онного отжига, его продолжительности, степени предварительной дефор- мации, химического состава сплава, размера исходного зерна, наличия примесей и т. д. При очень малых степенях деформации (3…15 %) нагрев не вызывает рекристаллизации, а ведет к резкому увеличению зерна, которое во много раз может превысить размеры исходного. Такую степень деформации на- зывают критической. Рекристаллизация, как указывалось выше, играет большую роль при обработке металлов и сплавов давлением, так как часто технологический процесс такой обработки предусматривает нагрев изделий до определён- ной температуры (горячая обработка). В этом случае деформирование ме- талла должно быть законченно выше температуры рекристаллизации. То- гда при пластическом деформировании упрочнение и наклёп металла, если и произойдут, то будут немедленно сняты динамической рекристаллиза- цией при последующем охлаждении. Холодная обработка давлением, которая осуществляется при темпера- турах ниже Т 1 , вызывает наклёп и изменение механических свойств ме- 26 таллов, для которых (в случае необходимости) требуется дополнительный нагрев для рекристаллизации. Итак, при пластической деформации металлов и сплавов изменяются их строение и свойства. Если такие металлы после деформации подвергать нагреву, то твёрдость вначале понижается незначительно вследствие воз- врата. После нагрева до температуры, превышающей температуру рекри- сталлизации, твёрдость резко падает и достигает исходного значения. Аналогично изменению твёрдости изменяются и другие свойства, такие как предел прочности, предел текучести, пластичность и др. жүктеу/скачать 4,3 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|