Plastyczność zależy od charakteru substancji (jej skład chemiczny i struktury strukturalnej), temperatury, szybkości odkształcenia, stopnia umocnienia przez zgniot i warunków naprężeń w momencie odkształcenia.
Wpływ naturalne właściwości metal. Plastyczność jest wprost proporcjonalna do składu chemicznego materiału. Wraz ze wzrostem zawartości węgla w stali spada ciągliwość. Pierwiastki tworzące stop jako zanieczyszczenia mają duży wpływ. Cyna, antymon, ołów, siarka nie rozpuszczają się w metalu i znajdując się wzdłuż granic ziaren osłabiają wiązania między nimi. Temperatura topnienia tych elementów jest niska, podgrzane pod wpływem odkształcenia na gorąco topią się, co prowadzi do utraty plastyczności. Zanieczyszczenia substytucyjne zmniejszają plastyczność mniej niż zanieczyszczenia śródmiąższowe.
Plastyczność zależy od stanu strukturalnego metalu, zwłaszcza podczas odkształcania na gorąco. Niejednorodność mikrostruktury zmniejsza ciągliwość. Stopy jednofazowe, przy wszystkich innych parametrach, są zawsze bardziej ciągliwe niż stopy dwufazowe. Fazy mają nierówne właściwości mechaniczne, a odkształcenie jest nierównomierne. Metale drobnoziarniste są bardziej plastyczne niż gruboziarniste. Metal wlewków jest mniej plastyczny niż metal walcowanego lub kutego kęsa, ponieważ odlewana struktura ma ostrą niejednorodność ziaren, wtrąceń i innych wad.
Wpływ temperatury... W bardzo niskich temperaturach, bliskich zeru bezwzględnego, wszystkie metale są kruche. Przy wytwarzaniu konstrukcji pracujących w niskich temperaturach należy wziąć pod uwagę niską ciągliwość.
Wraz ze wzrostem temperatury wzrasta ciągliwość stali nisko- i średniowęglowych. Dzieje się tak, ponieważ naruszenia granic ziaren są korygowane. Ale wzrost plastyczności nie jest monotonny. W przedziałach określonych temperatur obserwuje się „zanurzenie” plastyczności. Tak więc dla czystego żelaza kruchość występuje w temperaturze 900-1000 o C. Tłumaczy się to przemianami fazowymi w metalu. Nazywa się zmniejszenie plastyczności w temperaturze 300-400 ° C kruchość, w temperaturze 850-1000 о С - czerwona kruchość.
Stale wysokostopowe mają świetną ciągliwość na zimno . W przypadku stali na łożyska kulkowe ciągliwość jest praktycznie niezależna od temperatury. Poszczególne stopy mogą charakteryzować się podwyższoną ciągliwością .
Gdy temperatura zbliża się do temperatury topnienia, ciągliwość gwałtownie spada z powodu przegrzania i wypalenia. Przegrzanie wyraża się nadmiernym rozrostem wstępnie zdeformowanych ziaren metalu. Przegrzanie jest korygowane przez podgrzanie do określonej temperatury, a następnie szybkie schłodzenie. Burnout to niepoprawne małżeństwo. Polega na utlenianiu granic dużych ziaren. W tym przypadku metal ulega delikatnemu zniszczeniu.
Wpływ umocnienia zgniotowego i szybkości odkształcenia... Utwardzanie przez zgniot zmniejsza ciągliwość metali.
Wpływ szybkości odkształcenia na plastyczność jest dwojaki. Na gorąca praca ciśnienie, wzrost prędkości prowadzi do spadku plastyczności, ponieważ utwardzanie przez zgniot wyprzedza rekrystalizację. W obróbce na zimno wzrost szybkości odkształcenia najczęściej zwiększa ciągliwość w wyniku nagrzewania metalu.
Wpływ charakteru stanu naprężenia. Charakter stanu naprężenia ma duży wpływ na plastyczność. Rosnąca rola naprężeń ściskających w ogólnym schemacie stanu naprężenia zwiększa plastyczność. W warunkach silnej kompresji na całym obwodzie możliwe jest odkształcenie nawet bardzo delikatnych materiałów. Schemat wszechstronnego ściskania jest najkorzystniejszy dla przejawów właściwości plastycznych, ponieważ w tym przypadku odkształcenie międzykrystaliczne jest utrudnione, a wszelkie odkształcenia przebiegają z powodu odkształcenia wewnątrzziarnistego. Rosnąca rola naprężeń rozciągających prowadzi do spadku plastyczności. W warunkach równomiernego naprężenia z niewielką różnicą naprężeń głównych, gdy naprężenia ścinające są małe dla początku odkształcenia plastycznego, nawet najbardziej plastyczne materiały ulegają kruchości.
Możesz ocenić plastyczność poprzez. Jeśli wzrasta, zwiększa się również plastyczność i odwrotnie. Doświadczenie pokazuje, że zmieniając stan stresu, wszystko jest możliwe ciała stałe uczynić go giętkim lub kruchym. Więc plastyczność nie jest uważana za właściwość, ale specjalny warunek Substancje.
Koniec pracy -
Ten temat należy do sekcji:
teoria OMD
Wprowadzenie..obróbka metali metodą OMD opiera się na podstawowych zasadach mechaniki..podstawowe metody OMD..
Jeśli potrzebujesz dodatkowy materiał na ten temat, lub nie znalazłeś tego, czego szukałeś, zalecamy skorzystanie z wyszukiwania w naszej bazie prac:
Co zrobimy z otrzymanym materiałem:
Jeśli ten materiał okazał się dla Ciebie przydatny, możesz zapisać go na swojej stronie w sieciach społecznościowych:
| Ćwierkać |
Wszystkie tematy w tej sekcji:
Odkształcenie sprężyste i plastyczne
Deformacja - zmiana kształtu i wielkości ciała w wyniku działania na nie siły zewnętrzne... Deformacja to połączenie trzech nakładających się i nakładających się
Wady kryształów
Wady dzielą się na punktowe, liniowe i wolumetryczne. Wady punktowe: Wakat (dziura) - najprostsza wada w sieci krystalicznej, kiedy
Dyslokacje
Dyslokacja to defekt liniowy sieci krystalicznej, wzdłuż którego wiązania między sąsiednimi atomami są zerwane, a liczba najbliższych sąsiadów każdego atomu nie odpowiada wymaganej. D
Zmiana właściwości metalu utwardzonego przez zgniot po podgrzaniu
Gdy metale są podgrzewane do stosunkowo niskich temperatur (~ 0,3 Ttopnienia), w metalach zachodzi proces powrotu lub spoczynku, w którym metal utwardzony przez zgniot jest częściowo osłabiony. W trakcie
Wartości charakteryzujące deformację ciała
Wielkość odkształcenia ocenia się na podstawie zmiany wymiarów odkształcalnego korpusu. Istnieje kilka opcji charakterystyki deformacji. Niech wymiary ciała przed deformacją L0 będą długością
Objętość ciała podczas odkształcenia plastycznego pozostaje stała
W przypadku wykroju prostokątnego prawo stałości objętości to:
Przemieszczona objętość
Objętość przemieszczona - objętość dodana lub usunięta podczas deformacji w kierunku jednej z osi. Jeśli weźmiemy pod uwagę odkształcenie na wysokości, objętość przemieszczona jest iloczynem wartości początkowej
Ogólny przypadek deformacji
W ogólnym przypadku deformacja jest nieliniowa, co oznacza, że oprócz rozciągania lub ściskania w metalu występuje również kątowa
Szybkość odkształcenia
Szybkość odkształcenia to zmiana stopnia odkształcenia w jednostce czasu. Zbiór wszystkich prędkości odkształcenia jest opisany przez tensor prędkości odkształcenia:
Zasada najmniejszego oporu
W przypadku OMD czasami konieczne jest określenie zależności między ruchami metalu w różne kierunki... Czasami jest to dość łatwe w oparciu o prawo stałości objętości. Na przykład na mieszkanie
Wartości charakteryzujące stan stresu organizmu
Jeżeli na ciało działają siły zewnętrzne i powstaje przeszkoda w jego swobodnym ruchu, wtedy ciało jest napięte. Siły zewnętrzne działają na ciało; reakcje ograniczające
Główne normalne i główne naprężenia ścinające
Poprzez punkt ciała w stanie naprężonym możesz narysować nieskończoną liczbę
Naprężenia ośmiościenne
Wraz z obszarami, na które działają główne normalne i główne naprężenia ścinające
Związek między naprężeniami a odkształceniami
Eksperymentalnie związek między odkształceniami a naprężeniami w warunkach naprężeń liniowych
Związek między uogólnionym naprężeniem a uogólnionym odkształceniem
Właściwości mechaniczne większości metali i stopów charakteryzują się krzywymi hartowania, które nie mają wyraźnej granicy plastyczności. Takie krzywe są przybliżone funkcja zasilania... W większości
Płaszczyzna naprężenia i płaski stan odkształcenia
W stanie naprężenia płaskiego nie ma naprężenia wzdłuż jednej z osi. W takim przypadku deformacja może wystąpić na wszystkich trzech osiach. W innych przypadkach deformacja jest pomijana jedna po drugiej.
Płaski stan naprężenia
Oznaką płaskiego stanu naprężenia jest: równość do zera jednego z naprężeń normalnych i równość do zera odpowiednich naprężeń stycznych. Pozwalać
Samolot w stanie zdeformowanym
Oznaką stanu odkształcenia płaszczyzny jest brak odkształceń wzdłuż jednej z osi, na przykład wzdłuż osi X:
Pojęcie odporności na odkształcenia i plastyczności
Odporność na odkształcenia charakteryzuje podatność obrabianego metalu
Superplastyczność
Wszystkie poprzednie wzory są wspólne, warunki przemysłowe... Ale w wielu warunkach obserwuje się zjawisko superplastyczności, tj. niezwykle wysoki jak na tego materiału plastyczność, hara
Metody oceny plastyczności
W celu porównania plastyczności próbki metalu poddaje się deformacji w tych samych warunkach. Po doprowadzeniu deformacji do zniszczenia (lub do jej pierwszych oznak) mierzy się powstałą deformację resztkową, kot
Czynniki wpływające na odporność na odkształcenia
Odporność na odkształcenia zależy od rodzaju odkształconego metalu, temperatury, stopnia i szybkości odkształcenia oraz charakteru stanu naprężenia. Empirycznie uzyskaj wartość rezystancji de
Warunek plastyczności dla stanu naprężenia liniowego
Warunek plastyczności jest warunkiem przejścia odkształcenia sprężystego w plastyczny, tj. określa punkt przegięcia na wykresie naprężenie-odkształcenie. W stanie naprężenia liniowego
Szczególne przypadki warunku plastyczności
W przypadku OMD istnieją określone typy stanów naprężonych i odkształconych: stany płaskie naprężone, stany płaskie odkształcone i stany osiowosymetryczne. Ze względu na złożoność warunków plastyczności podczas rozwiązywania
Wpływ schematu odkształcenia mechanicznego na siłę odkształcenia i plastyczność
Korzystając z równania plastyczności należy wziąć pod uwagę nie tylko całkowita wartość główne stresy, ale także ich znak. W przypadku schematu stanów naprężeń o tej samej nazwie równanie plastyczności ma
Cechy tarcia w OMD
Warunki tarcia odgrywają taką samą rolę w obliczaniu stanu naprężenia i odkształcenia, jak fizyczne równania równowagi. Jedyna różnica polega na tym, że tarcie działa tylko na powierzchni interakcji
Rodzaje tarcia. Fizykochemiczne cechy tarcia
Tarcie obrabianego metalu i narzędzia odbywa się przy udziale substancji trzecich. Należą do nich tlenki obrabianego metalu i narzędzi, produkty ścierania współpracujących powierzchni oraz
Mechanizm tarcia suchego
Powierzchnia każdego korpusu ma nieregularności - występy i zagłębienia dla dowolnej jakości wykończenia. Część występów powierzchni jednego ciała wpada w zagłębienia powierzchni innego ciała, w wyniku czego
Mechanizm tarcia granicznego
Tarcie graniczne występuje, gdy stosowane są smary. Smary zawierające surfaktanty adsorbują się na ocierających się powierzchniach i tworzą mocne filmy. Cząsteczki graniczne takich
Mechanizm tarcia płynu
Charakter płynnego renu różni się od charakteru suchego i granicznego. Tarcie płynne - tarcie wewnętrzne w objętości środka smarnego. Znalazł zastosowanie w ciągnienia drutu. Smar, osłaniający grubą warstwę gruzu
Smarowanie w OMD
Aby smar wystarczająco izolował odkształcalny korpus od narzędzia, nie pękał ani nie wyciskał, musi mieć wystarczającą aktywność i lepkość. Ak
Czynniki wpływające na tarcie suche i graniczne
Siła i naprężenie tarcia zależą od właściwości wytrzymałościowych ciała odkształcalnego oraz prawidłowości ich zmiany w procesie odkształcania. Regularność zmian właściwości wytrzymałościowych warstw bliskokontaktowych dla
Wpływ twardości metalu i ciśnienia zewnętrznego
Prawo tarcia suchego w częściach maszyn jest następujące: siła tarcia T jest proporcjonalna do normalnego obciążenia N i nie zależy od powierzchni styku: T = f * N, gdzie f jest współczynnikiem tarcia (stałym)
Czynniki wpływające na tarcie płynu
Jeśli wszystkie inne czynniki są równe, siła tarcia hydrodynamicznego jest o dwa rzędy wielkości mniejsza niż tarcie graniczne i tarcie suche. Stan powierzchni nie wpływa bezpośrednio na siłę tarcia hydrodynamicznego, a pojęcie
Tarcie dla różnych typów OMD
1. Tarcie toczne Obecnie walcowanie na gorąco odbywa się w trybie tarcia suchego. Walcowanie na zimno odbywa się za pomocą smarów. Walcowanie blach i taśm na zimno
Nierówne odkształcenie
Przy równomiernym (jednorodnym) odkształceniu stan naprężenia we wszystkich punktach ciała jest taki sam, składowe tensora naprężenia i kierunek osi głównych nie zmieniają się podczas przechodzenia z jednego punktu ciała
Wpływ kształtu narzędzia i przedmiotu obrabianego na nierównomierne odkształcenie
W większości procesów OMD kształt przedmiotu obrabianego różni się od kształtu ukończony produkt zależy od kształtu narzędzia. Zwykle kształt przedmiotu obrabianego prostsze formy produkty, co prowadzi do nierównej kompresji około
Wpływ tarcia zewnętrznego na nierównomierność odkształcenia
Tarcie zewnętrzne utrudnia przesuwanie się odkształcalnego korpusu po narzędziu. Jego działanie rozprowadza się nierównomiernie na całej objętości ciała, jest najsilniejsze przy powierzchni styku i minimalnie wewnętrzne
Wpływ niejednorodności właściwości na niejednorodność odkształcenia
Niejednorodność właściwości może być makroskopowa (nierównomierne ogrzewanie, połączenie różnych metali w jednym wlewku) lub mikroskopowa (niejednorodność właściwości kryształów). Z nierównymi
Naprężenia szczątkowe
Naprężenia szczątkowe (wewnętrzne) są zrównoważone wewnątrz ciała i występują w nim bez zastosowania obciążenie zewnętrzne... Naprężenia wewnętrzne mogą powstać w wyniku przemian fazowych podczas ener
Metody eliminacji naprężeń szczątkowych
Główną metodą jest zapobieganie ich pojawianiu się poprzez prawidłowy tryb przetwarzania, w którym nierówności są minimalizowane, a dodatkowe naprężenia są usuwane podczas procesu deformacji i nie prowadzą
Procesy formowania metalu opierają się na zdolności materiałów metalicznych do przechodzenia w stan plastyczny pod wpływem przyłożonego obciążenia. Dlatego do najbardziej racjonalnego wyboru procesu technologicznego niezbędna jest znajomość czynników, którymi można sterować plastycznością.
Plastyczność - zdolność metalu pod działaniem ładunku do zmiany kształtu bez zniszczenia i utrzymania go po usunięciu ładunku.
Głównymi czynnikami wpływającymi na ciągliwość metali podczas obróbki ciśnieniowej są:
- skład i struktura kutego metalu;
- wykres stanu naprężenia podczas deformacji;
- temperatura odkształcenia;
- nierównomierna deformacja;
- szybkość deformacji;
- stopień odkształcenia;
- tryb obróbki cieplnej.
Rozważmy wpływ każdego z wymienionych czynników.
Skład i struktura kutego metalu. Z reguły czyste metale mają maksymalną ciągliwość. Jednak ze względu na niską wytrzymałość w czysta forma metale prawie nigdy nie są wykorzystywane do uzyskiwania produktów. Dlatego, aby stworzyć kompleks o wymaganych właściwościach w metalach, inne pierwiastki chemiczne(dodatki stopowe). Ponadto metale zwykle zawierają zanieczyszczenia - pierwiastki chemiczne, które dostają się do metalu podczas wydobycia z rudy, wytopu, ogrzewania itp. Proces oczyszczania z zanieczyszczeń jest często trudny lub ekonomicznie nieopłacalny, dlatego ich zawartość w stopach jest zwykle ograniczona i ustalona. dopuszczalna treść w gatunku odpowiedniego stopu. Na przykład w stalach plastyczność znacznie zmniejszają zanieczyszczenia takie jak Bn, Pb, Bb, B, P, H, O itp. Z trudem rozpuszczają się w żelazie, znajdują się wzdłuż granic ziaren, osłabiając wiązanie między nimi. Ponadto temperatury topnienia tych pierwiastków i ich związków eutektycznych z żelazem są znacznie niższe niż samego żelaza. Dlatego podczas odkształcania na gorąco zawartość tych zanieczyszczeń jest wyższa dopuszczalne limity z powodu topnienia może doprowadzić do całkowitej utraty ciągliwości stali. Tak więc zwiększona zawartość siarki w stali powoduje pękanie podczas obróbki na gorąco. Zjawisko to nazywa się „Czerwona kruchość”. Należy pamiętać, że różnica między pierwiastkiem stopowym a szkodliwym zanieczyszczeniem jest raczej arbitralna. Nawet w przypadku jednego metalu, który stanowi podstawę stopu, ten sam pierwiastek może działać w stopie zarówno jako pierwiastek stopowy, jak i być zanieczyszczeniem. Na przykład w wielu stopach aluminium przerabianego plastycznie krzem jest szkodliwy i jego zawartość jest ograniczona, jednak istnieją stopy aluminium, w których krzem jest głównym dodatkiem stopowym, np. stopy odlewnicze siluminów.
Ich struktura ma duży wpływ na plastyczność stopów. Roztwory stałe mają zwykle największą ciągliwość spośród stopów. Niejednorodność (heterogeniczność) struktury stopów prowadzi do spadku plastyczności. Przy tym samym składzie chemicznym stop jednofazowy jest bardziej plastyczny niż stop dwufazowy, ponieważ w stopie dwufazowym fazy mają różne właściwości mechaniczne, a odkształcenie przebiega nierównomiernie. Drobnoziarnisty materiał jest bardziej plastyczny niż gruboziarnisty, a odkształcony kęs jest bardziej plastyczny niż wlewek, ponieważ struktura odlewu tego ostatniego jest grubsza, niejednorodna w składzie chemicznym, ma wtrącenia i inne wady pochodzenia odlewniczego.
Wykres stanów naprężeń podczas deformacji. Ustaliłem, że materiały metalowe gdy warunki się zmieniają, deformacja może przejść ze stanu kruchego do plastycznego i odwrotnie. Dlatego bardziej słuszne jest założenie, że w przyrodzie nie ma ciał o stałym poziomie właściwości, ale istnieje kruchy i plastyczny stan materii, określony przez warunki obciążenia podczas deformacji. Jednocześnie wzrost udziału naprężeń ściskających podczas odkształcania zwiększa plastyczność obrabianego metalu. Materiały metalowe wykazują największą plastyczność przy ściskaniu na całym obwodzie. W tym przypadku przemieszczenia międzykrystaliczne są utrudnione, a wszelkie deformacje są realizowane na skutek przemieszczeń wewnątrzziarnowych. Wraz z pojawieniem się naprężeń rozciągających na schemacie plastyczność maleje. Metale mają najniższą ciągliwość przy rozciąganiu dookoła. W procesach technologicznych formowania ciśnieniowego metali, z nielicznymi wyjątkami, stara się unikać takiego schematu stanów naprężeń.
Temperatura odkształcenia. Minimalną plastyczność metali obserwuje się w temperaturach bliskich zeru bezwzględnego w skali Kelvina ze względu na niską ruchliwość termiczną atomów. W przybliżeniu w zakresie temperatur od 0 do (0,2-0,25) Г w „gdzie Г pl jest temperaturą topnienia w skali bezwzględnej, deformację nazywamy zimnem. W tych temperaturach procesy redukcji w metalach, takie jak powrót, można pominąć. Wraz ze wzrostem temperatury wzrasta ciągliwość metali. W tym przypadku odkształcenie metalu w podwyższonych temperaturach charakteryzuje się jednoczesnym występowaniem procesów hartowania i zmiękczania. Procesy odzyskiwania, które zmniejszają gęstość dyslokacji podczas deformacji na gorąco i prowadzą do spadku wytrzymałości, mogą być tylko odzyskiwaniem lub odzyskiwaniem i rekrystalizacją. Procesy zmiękczania podczas deformacji na gorąco są podobne do procesów zmiękczania podczas wyżarzania po deformacji na zimno. Tak więc po powrocie gęstość dyslokacji zmniejsza się w wyniku wzrostu ich ruchliwości i towarzyszy temu wyrównanie dyslokacji do ścian (poligonizacja), a po rekrystalizacji dyslokacje są przemieszczane przez migrujące granice pod dużym kątem. Ponieważ procesy odzyskiwania zachodzące w procesie deformacji mają swoje własne cechy, bardziej słuszne jest używanie określeń dynamiczny powrót(w nim
numer, dynamiczna poligonizacja) oraz dynamiczna rekrystalizacja, w przeciwieństwie do statycznych procesów regeneracji i rekrystalizacji zachodzących podczas wyżarzania po odkształceniu. W przypadku czystych metali powrót przejawia się w temperaturach przekraczających (0,25 - 0,30) G PL. Obecność zanieczyszczeń w metalu utrudnia ruch dyslokacji i podwyższa temperaturę powrotu. Przepływ powrotny podczas odkształcania zmniejsza odporność na odkształcenia metalu i zwiększa jego plastyczność, ale wzmocnienie metalu jest nadal obserwowane, chociaż jego intensywność jest mniejsza niż podczas odkształcania na zimno.
Proces rekrystalizacji, według wzoru A. A. Bochvara, dla czystych metali rozpoczyna się w temperaturze około 0,4G 11L. Zanieczyszczenia podnoszą tę temperaturę. Rekrystalizacja dynamiczna różni się od rekrystalizacji statycznej tym, że wyłaniające się ziarna skrystalizowane o małej gęstości dyslokacji podczas wzrostu ulegają stopniowemu utwardzeniu przez zgniot, ponieważ na skutek postępującej deformacji wzrasta w nich gęstość dyslokacji. Obszary, które w pierwszej kolejności uległy rekrystalizacji, zaczynają twardnieć wcześniej i w nich szybciej osiągana jest krytyczna gęstość dyslokacji wymagana do zarodkowania nowych zrekrystalizowanych ziaren, które następnie ulegają utwardzeniu itd. wielkość ziarna. Wykresy zależności naprężenia rzeczywistego od odkształcenia rzeczywistego, przedstawione zarówno dla powrotu dynamicznego, jak i rekrystalizacji dynamicznej (rys. 2.6), scharakteryzowano po etapie umocnienia przez etap przepływu ustalonego.
Przy wyborze trybu odkształcenia należy wziąć pod uwagę, że w temperaturach zbliżonych do temperatury topnienia metalu, przegrzać lub wypalić się. Pierwszym zjawiskiem jest to, że po osiągnięciu maksymalnych wartości w obszarze rekrystalizacji kolektywnej plastyczność zaczyna stopniowo spadać na skutek daleko posuniętej rekrystalizacji zbiorowej, prowadząc na tym etapie do powstania nadmiernie grubego ziarna. Z bardzo wysokie temperatury ach, zarówno wytrzymałość, jak i plastyczność mogą gwałtownie spaść, co jest spowodowane przepaleniem - silnym utlenianiem międzykrystalicznym, a czasem częściowym stopieniem zanieczyszczeń na granicy ziaren. Jeżeli pierwszy rodzaj małżeństwa można skorygować przez wielokrotną obróbkę cieplną przedmiotu, wówczas wypalenie uważa się za niepoprawne małżeństwo, a taki przedmiot wysyła się do przetopu. Zatem metale mają największą plastyczność w zakresie od temperatury rekrystalizacji do temperatury topnienia. Jednak górna granica powinna znajdować się poniżej temperatury utleniania granic ziaren. Ważny parametr struktura w produkcie otrzymanym przez odkształcenie w temperaturze wyższej od temperatury
rundy rekrystalizacji, to wielkość ziarna, która silnie wpływa na właściwości mechaniczne produktów. Zależność wielkości ziarna w metalach po odkształceniu z późniejszą rekrystalizacją z jednej strony od temperatury, a z drugiej od stopnia odkształcenia jest zwykle reprezentowana przez wolumetryczne wykresy rekrystalizacji (rys. 2.7), które są wykreślane zgodnie z do wyników specjalnie przeprowadzonych eksperymentów. Te wykresy są specyficzne dla każdego metalu i stopu i służą do wyboru reżim temperaturowy odkształcenie.
B, MPa
B, MPa
Ryż. 2.6. Zależność naprężenia rzeczywistego 5 od odkształcenia rzeczywistego e (liczby na krzywych są szybkością odkształcenia, s -1): a- żelazko armco, 700 ° С;
6 - stal o zawartości 0,25% C
Nierówne odkształcenie. Za główne przyczyny nierównomiernego rozkładu naprężeń i odkształceń w leczonym ciele uważa się niejednorodność właściwości fizyczne obrabianego materiału, tarcie kontaktowe, kształt przedmiotu obrabianego i narzędzia roboczego.
W warunkach nierównomiernej deformacji poszczególne elementy ciała mają różne zmiany wielkości. Ponieważ przetworzony korpus jest traktowany jako ośrodek ciągły, obszary, które otrzymują duże odkształcenie, mają pewien wpływ na obszary o mniejszym odkształceniu i odwrotnie. W wyniku tego w ciele powstają wzajemnie równoważone dodatkowe naprężenia, które nie są zdeterminowane schematem stanu naprężenia wywołanego bezpośrednio działaniem sił zewnętrznych. Dodatkowe napięcia mogą, w pewnych
w warunkach przetwarzania zmień wykres stanu naprężenia ciała odkształcalnego. Szczególnie niebezpieczne jest to, że w niektórych częściach ciała pojawiają się naprężenia rozciągające, które mogą prowadzić do zniszczenia przedmiotu obrabianego, chociaż jednocześnie ogólny schemat stan naprężenia jest wyrażony przez schemat wszechstronnego ściskania korzystnego dla manifestacji plastyczności.
Ryż. 2.7.
Dodatkowe naprężenia, które są wzajemnie równoważone w objętości ciała odkształcalnego (przedmiotu obrabianego), można podzielić na trzy typy: naprężenia pierwszego rodzaju (strefowe), które są równoważone pomiędzy poszczególnymi strefami lub częściami przedmiotu; naprężenia drugiego rodzaju, które są równoważone pomiędzy poszczególnymi ziarnami obrabianego przedmiotu; napięcia trzeciego rodzaju, zrównoważone w jednym ziarnie. Przykładem nierównomiernej deformacji jest formowanie beczki podczas spęczania wynikające z tarcia pomiędzy narzędziem a próbką.
Szybkość deformacji. W obróbce metali pod ciśnieniem rozróżnia się dwie prędkości: prędkość odkształcenia lub prędkość ruchu korpusu roboczego maszyny (kobieta młotkowa, suwak prasy itp.) oraz prędkość odkształcenia c lub zmiana stopień odkształcenia r w jednostce czasu, który można obliczyć za pomocą następującego wzoru:
Co więcej, w tradycyjne typy obróbka metali pod ciśnieniem, zakres szybkości odkształcenia waha się w zakresie od 10 1 do 105 s. „Ta wartość jest wygodniejsza do opisania wpływu warunków szybkości odkształcenia na plastyczność, ponieważ nie zależy od wielkości przedmiotu obrabianego pod tym względem możliwe jest prawidłowe porównanie różnych ciśnień procesów obróbki metali, w których możliwe jest odkształcenie kilkugramowych wlewków oraz np. wielotonowych wlewków. prędkość, im mniejsza plastyczność. intensywność nagrzewania jest wyższa, tym większe tempo odkształcenia. Dlatego podczas obróbki na zimno małe prędkości odkształcenia mają niewielki wpływ na plastyczność. Wysokie prędkości zapewniają nagrzewanie odkształconego korpusu, co przyczynia się do rozwój procesów dyfuzyjnych, a w konsekwencji pewne przywrócenie plastyczności metalu.
Podczas obróbki na gorąco szybkość odkształcenia ma słabszy wpływ na plastyczność niż podczas obróbki na zimno, ponieważ działanie wysokiej temperatury nakłada się na twardnienie w wyniku działania odkształcenia, co sprzyja występowaniu procesów mięknienia w wyniku przyspieszenia dyfuzji ruchliwość atomów.
? = Brak * 100%
Ryż. 2.8. Nałóg właściwości mechaniczne stop aluminium D1 od stopnia redukcji walcowania na zimno
Stopień odkształcenia. Zazwyczaj przez umocnienie przez zgniot rozumie się utwardzanie podczas obróbki ciśnieniowej.
W szerszym znaczeniu hartowanie pracy - jest to zespół zmian strukturalnych i związanych z nimi zmian właściwości podczas odkształcenia plastycznego. Podczas obróbki na zimno z ciśnieniem, wraz ze wzrostem stopnia odkształcenia, wzrasta odporność na odkształcenie (maksymalna wytrzymałość na rozciąganie, granica plastyczności i twardość) oraz maleją wskaźniki plastyczności (wydłużenie i skurcz) (rys. 2.8). Gdy metal ulega odkształceniu o stopniu odkształcenia większym niż 50-70%, wytrzymałość na rozciąganie i twardość zwykle wzrastają od półtora do dwóch, a czasem nawet trzykrotnie, w zależności od rodzaju metalu i rodzaju obróbka ciśnieniowa. Małe odkształcenia (do 10%) z reguły znacznie silniej wpływają na granicę plastyczności niż na graniczną wytrzymałość na rozciąganie. Przy dużym stopniu odkształcenia w wielu stopach granica plastyczności może wzrosnąć 5-8 razy lub więcej.
Wydłużenie względne gwałtownie spada nawet przy stosunkowo niewielkich odkształceniach. Silne odkształcenie, któremu towarzyszy wzrost wytrzymałości na rozciąganie i twardość 1,5-2 razy, może zmniejszyć wydłużenie o 10-20, a czasem 30-40 razy i więcej.
Wzrost odporności na odkształcenia i spadek plastyczności wraz ze wzrostem stopnia wstępnego odkształcenia na zimno następuje w wyniku wzrostu gęstości przemieszczeń. W metalu utwardzonym zgniotem, ze względu na zwiększoną gęstość przemieszczeń, trudno jest poślizgnąć się już istniejących, a także pojawiać się (generować) i poślizg „nowych” przemieszczeń.
Obróbka na gorąco ma słabszy wpływ na plastyczność, ponieważ wraz ze wzrostem temperatury uruchamiają się procesy dyfuzyjne, którym towarzyszy powrót lub rekrystalizacja, które prowadzą do częściowego lub całkowitego przywrócenia plastyczności.
Tryb obróbki cieplnej. Aby uzyskać określony produkt przez obróbkę ciśnieniową, wymagane jest odkształcenie przedmiotu obrabianego o pewien stopień odkształcenia. Zdarzają się przypadki, gdy uzyskanie takiego stopnia odkształcenia w jednej operacji jest trudne lub niemożliwe (jedno przejście podczas walcowania, jedna operacja ciągnienia podczas tłoczenia blachy itp.). Więc proces technologiczny podzielić na kilka operacji, na przykład wykonać kilka przejść podczas tłoczenia blachy lub kilka przejść podczas walcowania itp. W przypadku częściowego lub pełne wyzdrowienie plastyczność po zastosowaniu obróbki ciśnieniowej różne rodzaje pośrednia obróbka cieplna. W przypadku stali może to być wyżarzanie: rekrystalizacja wstępna lub rekrystalizacja. W przypadku niektórych stopów aluminium do obróbki plastycznej można zastosować hartowanie. Rodzaj obróbki cieplnej i jej tryb dobiera się w zależności od rodzaju stopu, stopnia odkształcenia, temperatury odkształcenia itp.
Plastikowy - zdolność metalu do postrzegania trwałych odkształceń bez zniszczenia.
Niekiedy mylnie utożsamiany jest z dużą ciągliwością i niską odpornością na odkształcenia. Plastyczność i odporność na odkształcenia są różnymi, niezależnymi od siebie cechami brył.
Zdolność do plastycznej zmiany kształtu jest nieodłączna we wszystkich bryłach, ale w niektórych z nich jest znikoma i objawia się tylko podczas deformacji w specjalnych warunkach.
Czynniki wpływające na plastyczność:
1. Charakter substancji: czyste metale mają dobrą ciągliwość, a zanieczyszczenia tworzące roztwory stałe z metalem zmniejszają ciągliwość mniej niż te, które się w nim nie rozpuszczają. Plastyczność jest szczególnie zauważalnie zmniejszona przez zanieczyszczenia, które wytrącają się podczas krystalizacji wzdłuż granic ziaren;
2. Utwardzanie przez zgniot: ze względu na zjawisko samoutwardzania, towarzyszące twardnieniu przez zgniot, zmniejsza się ciągliwość metalu;
3. Temperatura: wzrost temperatury metalu prowadzi do wzrostu ciągliwości. W bardzo niskich temperaturach metal staje się kruchy. Istnieją zakresy temperatur, które są różne dla różnych metali. W stali węglowej zauważalny jest spadek ciągliwości w temperaturach, zwanych kruchość. Zjawisko to tłumaczy się uwalnianiem najmniejszych cząstek węglików wzdłuż płaszczyzn poślizgu.
Przy niewystarczającej zawartości manganu w stali niskowęglowej wywoływany jest gwałtowny spadek plastyczności w temperaturze w czerwona kruchość. Zjawisko to występuje na skutek topnienia eutektyki FeS znajdującej się wzdłuż granic ziaren.
Gwałtowny spadek właściwości plastycznych prowadzi do: wypalić się - wada powstała w wyniku długotrwałej ekspozycji metalu w strefie wysokich temperatur zbliżonych do temperatury topnienia, której towarzyszy utlenianie powierzchni ziarna, osłabienie wiązań międzykrystalicznych. Wypalenie jest wadą nie do naprawienia.
Spadek plastyczności obserwuje się również przy przegrzanie - wada powstała w wyniku przetrzymywania metalu w strefie wysokiej temperatury, której towarzyszy nadmierne rozdrobnienie ziaren w obszarze przemian fazowych. Przegrzanie jest defektem usuwalnym i jest rozwiązywane przez późniejszą obróbkę cieplną;
4. Szybkość deformacji: podczas obróbki metali na gorąco, ze względu na opóźnienie procesu rekrystalizacji od umocnienia przez zgniot, wzrost szybkości obniża plastyczność. Podczas obróbki na zimno wzrost szybkości odkształcenia może zwiększyć plastyczność z powodu ogrzewania metalu przez uwalniane ciepło;
5. Charakter stanu stresu: Zgodnie z poglądami istniejącymi w teorii obróbki metali pod ciśnieniem, pod wpływem naprężeń ścinających następuje odkształcenie plastyczne i dochodzi do pękania kruchego normalne napięcia rozciąganie. Wpływ stanu naprężenia na plastyczność można oszacować wartością ciśnienia hydrostatycznego: 
Jeśli ciśnienie hydrostatyczne wzrasta, to plastyczność wzrasta, jeśli maleje, to plastyczność maleje. Doświadczenie pokazuje, że zmieniając stan naprężenia, wszystkie ciała stałe można uznać za plastyczne lub kruche, dlatego plastyczność jest uważana za właściwość, ale za stan materii;
Najstraszniejszy wróg żelaznych konstrukcji - korozja metalu... Niszczy każdego produkt metalowy szczególnie w warunkach wysoka wilgotność... Nie tylko żelazo jest podatne na korozję, ale także inne metale, choć czas niszczenia produktów z nich jest znacznie dłuższy. Ludzkość nieustannie walczy ze zniszczeniem spowodowanym przez korozja metalu i tworzy różne sposoby ochrony przed tym, ale globalne rozwiązanie nie znaleziono jeszcze żadnego problemu, a co roku jedna dziesiąta metalu ulega zniszczeniu w wyniku korozji.
Przede wszystkim odmienne metale zgromadzone w jednym produkcie ulegają zniszczeniu korozyjnemu. Jeśli metale mają różne potencjały elektrochemiczne, to pod wpływem wilgoci zamieniają się w elektrody i szybko ulegają zniszczeniu. Tak więc właściwości miedzi okazują się niezgodne z właściwościami żelaza i aluminium. Aluminium jest niezgodne z cyną, a cynk z miedzią.
Elastyczność i plastyczność metali
Poza odpornością na korozję i wzajemną kompatybilnością, w użytkowaniu ważne są również inne właściwości mechaniczne, takie jak np. wytrzymałość, ciągliwość metali, ich elastyczność. Porównajmy drut o tym samym przekroju, ale wykonany z różne metale... Drut aluminiowy łamie się dość łatwo, podczas gdy druty miedziane i żelazne są w stanie wytrzymać duże obciążenia. Nic dziwnego, że struny instrumenty muzyczne, których funkcją jest właśnie zdolność wytrzymywania dużych obciążeń, są wykonane ze stali. Zwiększona wytrzymałość metalu na rozciąganie jest również wymagana w przypadku linii energetycznych, kabli i wielu innych konstrukcji. Oprócz wytrzymałości metalu na rozciąganie ważna jest wytrzymałość na ściskanie, wytrzymałość na zginanie i inne.
Jeśli cienka blacha stalowa zostanie wygięta, a następnie uwolniona, wyprostuje się, wykazując takie właściwości jak: elastyczność metali... Często konstrukcje metalowe są specjalnie projektowane tak, aby wykazywały elastyczność. Sprężyny, sworznie, amortyzatory wymagają więc odkształcenia sprężystego. Inne produkty są zaprojektowane tak, aby zminimalizować odporność. Dotyczy to przede wszystkim belek lub różnych mechanizmów.
Nieruchomość naprzeciwko elastyczność metali nazywa się plastycznością. Przejawia się to w tym, że wyrób pod wpływem obciążenia zmienia swój kształt – ulega deformacji, ale jednocześnie nie ulega zniszczeniu. A po usunięciu ładunku zachowuje to Nowa forma... Przykładem jest gwóźdź, który jest wygięty pod wpływem uderzenia i pozostaje wygięty.
Plastyczność metali szczególnie ważne dla nich obróbka artystyczna metody, tłoczenie, piłowanie, dziurkowanie i wiele innych. Wytrzymałość, ciągliwość metali wzrasta podczas ich obróbki cieplnej, a także w wyniku efektów termochemicznych; na przykład nawęglanie stopów stali lub azotowanie. Od niepamiętnych czasów w celu zwiększenia wytrzymałości stosowano metodę hartowania powierzchniowego. Wszyscy znamy takie wyrażenie jak „uderzenie w kosę”. A to oznacza twardnienie powierzchnia robocza plecionki poprzez kucie zewnętrznej warstwy metalu.
Trudności w wyborze idealnego metalu
Nie sposób znaleźć metalu, którego właściwości idealnie pasowałyby do konkretnego projektu. Jako przykład możesz wziąć zwykłe danie - rondel. Przez długi czas do jego produkcji używano miedzi i stopów miedzi, które wyróżniają się dobrą przewodnością cieplną. Jednak produkty z miedzi utleniały się zbyt szybko i popadały w ruinę. W XVIII wieku wewnętrzna powierzchnia garnków i innych przyborów nauczyła się cynować - nakładaj warstwę cyny, aby zapobiec utlenianiu.
Najnowszym osiągnięciem badaczy ze Szwecji jest trójwarstwowe naczynia kuchenne o szczególnej trwałości: jego zewnętrzna warstwa wykonana jest z miedzi ciepłonośnej i przewodzącej ciepło, środkowa z aluminium, a wewnętrzna ze stali nierdzewnej, odporny na utlenianie.
Główne czynniki wpływające na ciągliwość metalu
Wielkość odkształcenia plastycznego nie jest nieograniczona, przy pewnych jej wartościach zaczyna się niszczenie metalu.
Wielkość ostatecznego odkształcenia zależy od plastyczności metalu i ma na nią wpływ wiele czynników.
Wpływ składu chemicznego. Czyste metale mają najwyższą ciągliwość. Składniki stopowe mają różne wpływy na jego plastyczności. W stali węgiel i krzem zmniejszają ciągliwość. Siarka powoduje czerwoną kruchość, fosfor - kruchość na zimno. Mangan neutralizuje szkodliwe działanie siarki. W stalach stopowych Cr i W zmniejszają ciągliwość, natomiast Ni, Mo i V ją zwiększają.
Wpływ temperatury. Wraz ze wzrostem temperatury nagrzewania zwykle wzrasta ciągliwość metalu, a wytrzymałość maleje. Jednocześnie stale węglowe charakteryzują się obecnością przedziału niebieskiej kruchości (w temperaturze 100 ... 400 0 С)
Wpływ szybkości odkształcenia. Szybkość odkształcenia to zmiana stopnia odkształcenia w jednostce czasu d / dt. W ogólnym przypadku wraz ze wzrostem szybkości odkształcenia wzrasta granica plastyczności i maleje plastyczność. Szczególnie gwałtownie spada ciągliwość stali wysokostopowych, stopów magnezu i miedzi. Dla każdego stopu istnieje pewna krytyczna szybkość odkształcania, której nie zaleca się przekraczać. Należy to wziąć pod uwagę, ponieważ w przypadku niektórych rodzajów MDM rozwijają się znaczne szybkości odkształcania (na prasach i kuźniach - 0,1 ... 0,5 m / s, na młotach - 5 ... 10 m / s, przy tłoczeniu na młotach o dużej prędkości - 20 ... 30 m/s). Właściwości mechaniczne metali określa się przy prędkościach deformacji do 10 m/s.
Wpływ stresu. Odkształcalny stan metalu charakteryzuje się wykresem przyłożonych naprężeń. W tym przypadku im większe naprężenie ściskające oraz im mniejsze naprężenie i odkształcenie rozciągające, tym większa plastyczność obrabianego metalu. Największą ciągliwość ma metal w warunkach wszechstronnego nierównomiernego ściskania. Schematy stanów naprężeń w różnych procesach obróbki ciśnieniowej są różne, w wyniku czego wartość odkształcenia granicznego jest różna dla każdego procesu i warunków tempe- raturowych.
Wpływ obróbki ciśnieniowej na strukturę i właściwości metalu
Wraz ze wzrostem stopnia odkształcenia wyraźnie wzrasta wytrzymałość i twardość metalu, a plastyczność i ciągliwość maleją; naprężenia szczątkowe wzrastają. Metal jest hartowany. To utwardzanie metalu, obserwowane podczas odkształcenia plastycznego, nazywa się umocnieniem przez zgniot. W takim przypadku właściwości plastyczne mogą się tak bardzo pogorszyć, że dalsze odkształcenie spowoduje zniszczenie. Metal podczas utwardzania zgniotowego charakteryzuje się znacznie zniekształconą siecią krystaliczną. Struktura utwardzonego przez zgniot metalu nabiera struktury włóknistej. Ta struktura jest również nazywana pasmową, ponieważ charakteryzuje się liniami wtrąceń niemetalicznych wydłużonymi w kierunku największego odkształcenia. Struktura włóknista charakteryzuje się anizotropią właściwości mechanicznych (w kierunku poprzecznym właściwości plastyczne i ciągliwe metalu są zauważalnie wyższe, natomiast charakterystyki wytrzymałościowe różnią się nieznacznie). Zmiany struktury i właściwości metalu po utwardzeniu przez zgniot nie są nieodwracalne. Stwardnienie można usunąć przez podgrzanie metalu do temperatury przekraczającej 0,4T pl. W tym przypadku powstają nowe równoosiowe ziarna i przywracane są właściwości metalu. Proces ten nazywa się rekrystalizacją i najniższa temperatura, przy której rozpoczyna się proces rekrystalizacji i zmiękczania metalu, nazywana jest temperaturą rekrystalizacji. Dla czystych metali jest to 0,4 T pl, dla stopów ta temperatura jest wyższa. Wyżarzanie rekrystalizujące stosuje się w celu zwiększenia plastyczności i zmniejszenia wytrzymałości metalu.
Deformacja na zimno i na gorąco - różni się w zależności od warunków temperaturowo-szybkościowych deformacji. W tym przypadku mogą wystąpić dwa przeciwstawne procesy: twardnienie spowodowane odkształceniem i zmiękczenie metalu w wyniku rekrystalizacji.
W związku z tym deformację na zimno przeprowadza się w temperaturach poniżej temperatury rekrystalizacji i towarzyszy jej hartowanie przez zgniot. Odkształceniu przedmiotu obrabianego w temperaturze wyższej od temperatury rekrystalizacji towarzyszy jednoczesne występowanie utwardzania metalu (hartowania na gorąco) i rekrystalizacji.
W tym przypadku odkształcenie na gorąco nazywa się odkształceniem, charakteryzującym się takim stosunkiem szybkości odkształcenia i rekrystalizacji, przy którym rekrystalizacja ma czas na zajście w całej objętości przedmiotu, a mikrostrukturę uzyskuje się bez śladów utwardzenia. Aby odkształcenie na gorąco mogło wystąpić wraz ze wzrostem szybkości odkształcania, zwiększa się również temperatura nagrzewania przedmiotu obrabianego. W przeciwnym razie metal będzie miał niecałkowicie zrekrystalizowaną strukturę (niepełne odkształcenie na gorąco), co prowadzi do pogorszenia właściwości mechanicznych i plastyczności.
Podczas odkształcania na gorąco ciągliwość metalu jest wyższa, a odporność na odkształcanie jest około 10 razy mniejsza niż podczas odkształcania na zimno. Dlatego zaleca się stosowanie odkształcania na gorąco przy obróbce trudno odkształcalnych, mało plastycznych metali i stopów, a także wielkogabarytowych odlewów.
Jednocześnie zastosowanie deformacji na zimno pozwala na uzyskanie najlepsza jakość powierzchnia i większa dokładność wymiarowa przedmiotu obrabianego (ze względu na brak warstwy zgorzeliny na powierzchni), a także skrócenie czasu trwania cyklu technologicznego i zwiększenie wydajności pracy.
Uzyskanie najlepszych właściwości doświadczalnych części można osiągnąć poprzez racjonalne połączenie deformacji na zimno i na gorąco, a także dobór liczby i sposobów obróbki w procesie produkcyjnym.
tłoczenie metali ciśnieniowych,