Физические основы пластической деформации (1072018), страница 9

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 9)

Л.А. Шофман предложил способ, исключающий влияние контактного трения при определении напряжения текучести. Суть способа состоит в том, что испытывается несколько образцов на осадку с различным соотношением d / h и определяется напряжение текучести и = Р/ Fи.путем экстраполяции зависимостей  = f (d / h) на абсциссу d / h = 0 при одинаковых степенях деформации (см. рис.52). Для всех образцов отмечалось напряжение 1, соответствующее одной и той же степени деформации (например,1). Далее строилась функция 1 = f (d/h) и экстраполировалась на d/h = 0. Полученное истинное значение  соответствовало деформации 1 (см.

рис. 52).dhd1 / h 11d2 / h 22d3 / h 3311111 при d / h =0d1/h1, d2/h2, d3/h334Рис.52Кривые упрочнения подразделяют на кривые 1 и 2 рода. Это зависит от принятого показателя степени деформации.Для кривых 1-го рода ε L  L0L0и ψF  F0,F0где  и  изменяются от0 до .Для кривых 2-го рода:где иεL0  LиL0ψF0  FF0изменяются от 0 до 1.При испытании на растяжение зависимость  = f () можно выразить степенной функцией видаs = cn .При  = ш , s = ш , где индекс «ш» показывает, что эти величины соответствуют началу образования шейки нарастягиваемом образце.Следовательно, с =σшψ шnσs и тогдаσш nψ .ψ шnСила Р в любой момент растяжения до начала образования шейкиP  σsF dPdψσш nψ F0 1  ψ  =ψ nшσшF0 ψ n  ψ n1  ,nψшσшσF0 nψ n1  n  1ψ n  шn F0 ψ n 1 n  n  1ψ   0 ,nψшψшψn - n -  = 0, n (1-) = , n .1 ψψшшейкиψ=.1  ψшДля момента начала образованияПодставляя n в исходную формулу и заменяя в последней σш через σв получим σ ш  σ вF0σв, следоF1  ψшψшσ в  ψ  1ψ швательно σ s .1  ψ ш  ψ ш 7.

Деформация при повышенных температурах7.1. Возврат и рекристаллизацияРанее было сказано, что при холодной деформации зерна получают разную по величине упругую деформацию,в результате чего после снятия внешних сил в металле возникают остаточные напряжения.Если холоднодеформированное, т.е. упрочненное, тело нагреть, то происходит процесс, обратный упрочнению –разупрочнение. Процесс разупрочнения при нагреве до температуры (0,25 – 0,3) Тпл называется возвратом, а при нагреве выше 0,4 Тпл – рекристаллизацией.

Здесь Тпл – абсолютная температура в градусах Кельвина. При нагреве дотемпературы возврата амплитуда тепловых колебаний атомов и их подвижность возрастают настолько, что становитсявозможным переход атомов из неравновесного положения в равновесное. В результате искаженная при холодном деформировании решетка частично восстанавливается, упругие деформации отдельных зерен уменьшаются и тем самым снимаются остаточные напряжения, возникшие при холодном деформировании.35Для прохождения процесса возврата, т.е.

снятия остаточных напряжений и восстановления упруго искаженнойкристаллической решетки, проводят термическую обработку, называемую низкотемпературным отжигом.Возврат приводит к некоторому уменьшению сопротивления деформированию и к увеличению пластичности материала.Если проводить деформирование при температурах возврата, то интенсивность упрочнения снижается по сравнению с холодным деформированием. Размеры и форма зерен при возврате не меняются, наблюдается текстура деформации.Термообработка при более высоких температурах называется высокотемпературным (рекристаллизационным)отжигом и приводит к практически полному разупрочнению: зерна вытянутой формы становятся равноосными, уничтожаются текстура деформации и связанная с ней анизотропия свойств, значительно снижается сопротивление деформированию, увеличивается пластичность, полностью снимаются остаточные напряжения.Рекристаллизация - это процесс зарождения и роста новых, т.

е. неупрочненных, зерен из ориентированных вытянутых упрочненных зерен. Это связано с тем, что увеличение температуры поднимает энергетический потенциал атомов настолько, что последние получают возможность перегруппировок и интенсивного обмена местами.Различают две стадии рекристаллизации – первичную и собирательную, которые протекают последовательно.Первичная стадия заключается в образовании зародышей и росте новых неупрочненных зерен. Зародышами новыхзерен становятся имеющиеся в деформированном металле ячейки с относительно правильной решеткой. К правильным ячейкам-зародышам пристраиваются близлежащие атомы искаженной решетки и начинает расти новое зерно справильной решеткой за счет поглощения атомов деформированного зерна. Вследствие одинаковых возможностейроста новых зерен во всех направлениях новые зерна, образующиеся из зародышей, равноосны.

Собирательная рекристаллизация заключается в объединении первичных мелких зерен в крупные зерна.Рекристаллизация происходит во времени и с некоторой скоростью, величина которой зависит от температуры истепени деформации. Чем выше то и другое, тем выше скорость рекристаллизации.Если проводить деформирование металла при повышенных температурах, то пластическая деформация тела сопровождается протеканием двух противоположных процессов - упрочнения и разупрочнения.

Величина упрочненияопределяется физической природой материала и степенью деформации, степень разупрочнения – полнотой прохождения процесса рекристаллизации, зависящей от времени и скорости рекристаллизации. Совокупность значений температуры, скорости и степени деформации называют термомеханическим режимом обработки давлением. От него зависит конечная кристаллическая структура, которую будет иметь металл после деформирования.7.2.

Объемная диаграмма рекристаллизацииРазмеры зерен, образующихся в результате рекристаллизации, зависят от температуры Т0, степени  и скоростиvd деформации. Величина зерна зависит также от времени выдержки металла при температуре выше Трекр..На рис. 53 представлена объемная диаграмма рекристаллизации, показывающая размер зерна в зависимости оттемпературы и степени деформации.Из диаграммы видно, что размер зерна уменьшается с увеличением степени деформации и увеличивается с увеличением температуры.Особенностью процесса рекристаллизации является наличие критической степени деформации (не более 8-10 %), прикоторой наблюдается резкий рост размеров рекристаллизованных зерен, причем с повышением температуры критическая степень деформации уменьшается.Это явление объясняется тем, что при малых степенях деформации рекристаллизация происходит в результатевнутрикристаллитных процессов без нарушения оболочки зерен и межкристаллитного вещества.

Вследствие этого увеличение размеров зерен затруднено.При критических степенях деформации число центров кристаллизации остается небольшим, а межкристаллитноевещество частично разрушается, в результате чего соседние кристаллиты соприкасаются между собой и срастаются вкрупные зерна. Дальнейшее повышение степени деформации приводит к увеличению числа центров кристаллизации,а, следовательно, и числа рекристаллизованных зерен, что при данном объеме тела влечет за собой уменьшение размеров зерен.36С увеличением температуры прочность межкристаллитного вещества все более уменьшается, и непосредственное соприкосновение кристаллитов происходит при все более малых степенях деформации.

Этим объясняется то, что сповышением температуры критическая степень деформации смещается к началу координат.Что касается относительного роста зерна с увеличением температуры при всех степенях деформации, то это объясняется тем, что с увеличениемтемпературы увеличиваются подвижность атомов и возможность их перехода от деформированных к новым равноосным зернам.Рост новообразованных равноосных зерен происходит не только за счет слияния нескольких мелких зерен в однокрупное, но и за счет перехода атомов одного зерна через границу раздела к другому зерну. Причем на одном участкезерно может расти за счет другого зерна, а на другом участке поглощаться другим соседним зерном.В результате рекристаллизационного отжига (вид термообработки поковок) металл, имеющий текстуру деформации, меняет ее на текстуру рекристаллизации, при которой равноосные рекристаллизованные зерна имеют одинаковыенаправления кристаллографических осей в пространстве.

Это объясняется преимущественной ориентировкой кристаллографических осей у зародышей зерен.Величина зерна в конечном продукте играет существенную роль в части механических свойств металла. Мелкозернистая структура повышает механическую прочность, усталость и ударную вязкость металла. Поэтому при пластическом деформировании и последующей термообработке необходимо выбирать такие режимы обработки, при которыхобразовывалась бы мелкозернистая структура.7.3.Виды деформации при обработке давлениемУпрочнение (наклеп) и разупрочнение (рекристаллизация) при обработке давлением идут во времени с определенными скоростями. В зависимости от того, какой процесс будет преобладающим, результат деформации будет различным.По С.И. Губкину различают холодную, неполную холодную, неполную горячую и горячую пластические деформации.Холодную деформацию проводят при температурах ниже температуры возврата, она сопровождается упрочнениеми изменением структуры металла.

Возврат и рекристаллизация полностью отсутствуют.Неполную холодную деформацию проводят при температурах возврата - (0,25-0,3) Тпл. Рекристаллизация отсутствует, но процесс возврата (снятие напряжений) успевает произойти. Ресурс пластичности у металла выше, а упрочнение практически соответствует упрочнению при холодной обработке.Неполную горячую деформацию проводят при температурах, близких к температуре начала рекристаллизации (0,4Тпл). Рекристаллизация протекает неполностью.

Характеристики

Список файлов книги