строение (557054), страница 17

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

Текст из файла (страница 17)

Основным фактором, приводящим к упрочнению материалов при пластической деформации, является увеличение плотности дислокаций. Плотность дислокаций после деформации может достигать величины 1О" см * по сравнению с 1О' см а у металла, не подверженного пластической деформации. Надо также учитывать, что при больших степенях пластической деформации образуется ячеистая структура с большой плотностью частей дислокаций по границам ячеек и свободных от дислокаций внутренних частей ячеек.

Размеры ячеек колеблются от 0,2 до 3 мкм. Сложные переплетения границ ячеек тормозят движение дислокаций. способствуя упрочнению металла. Упрочнение металла при пластической деформации называется наклепом. Способность чистых металлов к упрочнению определяется кристаллическим строением (наличием систем скольжения) и наличием поверхностей раздела (границ зерен и блоков). Упрочнение металла при наклепе является одним из важнейших способов изменения свойств, особенно для тех сплавов, которые не упрочняются термической обработкой, и для металлов, обладающих 6 пластичностью. Методы упрочняющего воздей- г ствия широко распространены в технике и их можно разделить на по- стелено йгпзлтацои верхностные (обкатка роликами, дробеструйная обработка) и сквозные Рпс. 48. Изменение свойств пап (прокатка листов, волочение проволоки). Обработка металлов резанием также приводит к наклепу и изменению структуры в тонком поверхностном слое, что необходимо учитывать при последующей эксплуатации изделий.

Пластическая деформация не только упрочняет металл, она изменяет и другие свойства. Изменения сильнее всего происходят при слабых степенях деформации, а затем свойства стабилизируются, приближаясь к насьпцению. Характер изменения свойств с ростом степени деформации показан на рис. 48. Восходящая кривая (т) показывает изменение прочностных характеристик, твердости, электросопротивления, коэрцитивной силыв ферромагнетиках. Нисходящая кривая (2) характеризует изменения пластичности, теплопроводности, ударной вязкости, магнитной проницаемости.

Применительно к механическим свойствам можно сказать, что прочность возрастает, а пластичность падает с увеличением степени деформации. Плотность металла при увеличении деформации не растет, а уменьшается из-за накопления дефектов. Необходимо учитывать последствия наклепа при эксплуатации изделий, так как вместе со значительным, иногда в 5 ... 7 раз, увеличением предела текучести пластичность снижается до недопустимого предела, приближаясь к нулевому значению. Кроме того, коррозия наклепанных металлов протекает интенсивнее, что приводит к преждевременному разрушению.

Последствия наклепа могут проявиться из-за появления текстуры деформации и анизотропии свойств металла. Влнвнне нагрева на структуру н свойства деформнрованното металла После пластической деформации металл имеет повышенный запас энергии, величина которой составляет 5... 10 % энергии, затраченной на деформацию.

Выделить запасенную энергию материал может лишь при повышении температуры, когда атомы приобретают большую подвижность. После нагрева материал прнобретаег примерно такие же свойства, какие он имел до наклепа. Процессы, связанные с изменением структуры и свойств деформированного металла в результате нагрева, получили название возврата и рекристаллизации. При возврате свойства восстанавливаются частично, а после рекристаллизации полностью. Микроструктура при возврате остается такой же, как после наклеив. Зато очень интенсивно происходят атомные перегруппировки и перемещение дислокаций. Свойства при этом восстанавливаются по сравнению с наклепанным состоянием на 10... 25 94.

Превращения при возврате связывают с отдыхом и полигонизацией. Отдыхом называют уменьшение числа точечных и линейных дефектов из-за их аннигиляции (исчезновения) вследствие увеличения подвижности атомов. При взаимодействии дислоцированных атомов и вакансий возможно образование правильной кристаллической решетки. Дислокации разных знаков, находящихся в одной плоскости скольжения, могут также взаимно уничтожаться. Уничтожение дислокаций происходит благодаря присоединению к ним дислоцированных атомов или вакансий, так как это способствует исправлению кристаллической решетки. Все эти явления приводят к получению более правильной кристаллической решетки по сравнению с иаклепанным состоянием.

Полигонизация представляет процесс перемещения дислокаций, заканчивающийся их расположением одна под другой с образованием вертикальных стенок (рис. 49). Таким образом, если расположение дислокаций после деформации характеризуется неупорядоченностью (рис, 49, а), то в результате нагрева осуществляется перемещение дислокаций, заканчивающееся более выгодным в энергетическом отношении их взаимным расположением (рис. 49, б). Рекристаллизация — это процесс повышения структурного совершенства и уменьшения свободной энергии деформированного металла из-за возникновения и роста новых зерен в пределах одной фазы. Существенным отличием рекристаллизации от возврата является наличие металлографических изменений в структуре.

Рекристаллизация включает в себя три основных вида превращений, а именно: рекристаллизацию обработки (или первичная рекристаллизация), собирательную рекристаллизацию и вторичную рекристаллизацию. Рекристаллизация обработки заключается в образовании мелких равноосных зерен взамен более крупных и вытянутых, получившихся в результате наклепа. На границах зерен и в других наиболее деформированных объемах структуры зарождаются кристаллы с более правильной кристаллической структурой.

К зародышам исправленной структуры присоединяются атомы из искаженной кристаллической решетки, окружающей зародыши. Происходит рост новых зерен, продолжающийся до столкновения с другими растущими зернами. Так как иа поверхности старого зерна одновременно могут зарождаться несколько новых зерен, то структура измельчается. При рекристаллизации обработки существенно изменяется структура и вследствие этого свойства. Собирательная рекристаллизация является продолжением рекристаллизации обработки и характеризуется ростом ранее обра- Рнс. (9. Схема процесса полигонизацни после наплела (а) и полито.

иизацни (6) Темлгралтура Рнс. 90, Изменение структуры и свойств Пеформнроваиного металла при нагреве зовавшихся зерен, что приводит к уменьшению поверхностной энергии. Возврат и рекристаллизации наступают при повышении температуры. Однако температурные области этих превращений могут перекрываться, тем более, что интенсивность процессов возврата и рекристаллизации зависят от степени предшествующей деформации, Так, при значительной деформации рекристаллизация может проходить при более низкой температуре, чем полигонизация. Рекристаллизация протекает выше определенной температуры, которая называется температурой рекристаллизации и обозначается Т .

В зависимости от соотношения температуры рекристаллизации и температуры деформации различают два вида деформации: холодную и горячую. Холодной называют деформацию, проводимую ниже температуры рекристаллизации. При проведении холодной деформации материал упрочняется. Горячая деформация проводится при температурах выше температуры рекристаллизации. При этих температурах упрочнение полностью или частично снимается из-за рекристаллизации. В отличие от описанной ранее рекристаллизации, иногда называемой статической, рекристаллизацию, проходящую в процессе горячей деформации, называют динамической.

Механизмы процессов статической и динамической рекристаллизаций не отличаются. Наибольшие усилия для деформирования требуется прикладывать при холодной, а наименьшие при горячей деформации. Таким образом, горячая деформация требует наименьших экономических затрат для деформироваиия, а полученный материал получается более пластичным, но менее прочным. На рис. 50 показано изменение прочностных характеристик деформированного металла с увеличением температуры нагрева. тв Кривую можно приблизительно разделить на три части: возврата (1 — 2), рекристаллизации обработки (2 — 3) и собирательной рекристаллизации (8 — 4). Наиболее значительное изменение свойств наблюдается на участках прохождения рекристаллизации обработки, когда образуются мелкие равноосные зерна.

При рекристаллизации свойства изменяются противоположно тому, как это имеет место при наклепе. Что касается механических свойств„то прочностные характеристики уменьшаются, а пластичность возрастает, что важно для получения хороших технологических свойств металлов и сплавов. Температура рекристаллизации для металлов технической чистоты находится в следующей зависимости от температуры плавления: Тр ж (0,3... 0,4) Т„. Эта зависимость приблизительная, поскольку температура рекристаллизации зависит от чистоты металла, степени деформации и продолжительности отжига.

Например, алюминий чистоты 99,9 % имеет Т, =- 150 'С, а чистоты 99,999 % — примерно 20 'С. Следовательно, введение незначительного количества примесей существенно повышает температуру рекристаллизации. Введение специальных добавок также повышает температуру рекристаллизации. Добавки элементов с высокой температурой плавления (вольфрама, молибдена, ниобия) повышают Тр на несколько сотен градусов из-за торможения диффузионных процессов в сплавах по сравнению с чистыми металлами. Указанное влияние примесей имеет большое практическое значение для повышения рабочих температур жаропрочных сплавов.

С повышением степени пластической деформации понижается температура рекристаллизации в результате повышения внутренней энергии. Приведенное ранее соотношение справедливо для больших степеней деформации. Поскольку температуры плавления металлов различны, то и их температуры рекристаллизации также отличаются: Металл ...... РЬ А1 Сц Ге Мо тт' Тр, 'С ..

Характеристики

Список файлов книги