Название: Механические свойства. Пластическая деформация и рекристаллизация - методические указания ( В. М. Никитенко)

Жанр: Машиностроительный

Просмотров: 787


1. структура и свойства холоднодеформированных металлов

 

 

 
В  поликристаллических  металлах  из-за  беспорядочной  ориентировки зерен пластическая деформация не может протекать одновременно во всем объеме металла. Первоначально деформируются только те зерна, у которых плоскости скольжения наиболее благоприятно расположены относительно направления действующей силы (под углом 45º). С увеличением степени деформации различия в ориентации соседних зерен уменьшаются, изменяется форма самих зерен, постепенно вытягиваясь в направлении приложенной силы (рис. 2).

 

Рис. 2. Изменение формы зерен при пластической деформации:

а – до деформации; б – после деформации

 

При       деформациях       свыше       40 \%       возникает       определенная кристаллографическая ориентировка зерен, так называемая текстура деформации, характеризующаяся тем, что большинство кристаллов ориентируется определенной плоскостью и направлением кристаллической решетки относительно внешних действующих сил (например, по направлению прокатки или волочения). Текстура является причиной анизотропии свойств деформированного  металла:  для  конструкционных  материалов  анизотропия

нежелательна. Однако в ряде случаев анизотропию удается практически использовать, улучшая то или иное свойство в определенном направлении изделия. Так, образование текстуры после деформации и отжига в трансформаторной стали обеспечивает более легкую намагничиваемость и позволяет  уменьшить  потери  на  перемагничивание.  Передача  деформации через границы зерен и ячеек сопровождается большим нагромождением дислокаций. Увеличение числа дефектов затрудняет движение деформацией, при этом повышается сопротивление деформации, и материал упрочняется. Увеличение прочности кристаллов после пластической деформации называется наклепом. Наклеп проявляется в повышении предела упругости материала и его хрупкости.

Повышение прочности, твердости сопровождается уменьшением пластичности и  вязкости. В  этом  проявляется единство противоречивых по

своей сущности свойств – прочности и пластичности: прочность определяется сопротивлением движения дислокаций, а пластичность связана с возможностью

их движения. Обработка металлов давлением − группа технологических процессов, в результате которых изменяется форма металлической заготовки без нарушения ее сплошности за счет относительного смещения отдельных ее

частей (путем пластической деформации). Основными видами обработки металлов давлением являются: прокатка, прессование, волочение, ковка и штамповка.

Способность материалов пластически деформироваться – важнейшее свойство, которое используется при обработке материалов давлением и для изменения структуры и свойств материалов.

По мере увеличения степени деформаций и роста плотности дислокаций

увеличивается их взаимная блокировка и торможение. В результате постепенно исчерпывается возможность пластической деформации (у сильно наклепанных металлов возрастание приложенного усилия > σв приводит разрушению металла). При помощи наклепа твердость и предел прочности удается повысить в 1.5–3 раза, а предел текучести (σв) в 3–7 раз.

Упрочнение  при  наклепе  используется  для  повышения  механических

свойств деталей [3]. Так, наклеп поверхностного слоя повышает сопротивление усталости (накатка роликами, дробеструйное упрочнение поверхности). Понижение пластичности при наклепе используется для улучшения обрабатываемости резанием вязких пластичных материалов: латуней, сплавов алюминия и др. Помимо упрочнения с ростом степени деформации повышается электрическое  сопротивление,  понижается  магнитная  проницаемость, плотность металла и сопротивление коррозии. Уменьшение плотности объясняется  понижением  компактности  пространственной  решетки  в результате возникающих в них искажений [1–3].