lekcii (774103), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Так получают детали сложной формы илиобрабатывают малопластичные материалы.ДеформированиесплавовХолодноеТдеф < 0,3ТплТеплоеТдеф = (0,3-0,5)ТплДиагр. 4.1. Виды деформированияГорячееТдеф > 0,6Тпл2.Изменение структуры и свойств метала припластическойдеформации••Холодное деформированиеупрочняет металл и снижаетпластичность, изменяет егофизические свойства. Этоявлениеназываетсянаклепом.Наклепанныйметаллзапасает5-10%энергии от затраченной надеформирование.Прочностныехарактеристики при наклепеувеличиваются (ζв;ζ0,2;ζупр), а пластичность иударная вязкость снижаются(δ; Ψ; КСU), рис.4.11.•••••У сильно наклепанных сплавов ζв и ζ0,2 имеют близкиезначения, а (δ; Ψ) ≈ 0.Степень деформирования снижается при удалении отповерхности, возникает неоднородность наклепа, котораявызывает остаточные напряжения.Наклеп широко используется для создания остаточныхнапряжений сжатия в поверхностных слоях деталей,работающих на циклическое нагружение.Сплавы с ГЦК решеткой наклепываются сильнее чем с ОЦК.Для некоторых сплавов наклеп (нагартовка) – единственныйспособ упрочнения.Наклепанные сплавы склонны к коррозии, в т.ч.
поднапряжением. В нагартованном состоянии сплавы лучшеобрабатываются резанием.•••••Величина зерна для промышленных сплавов нормируется всоответствующей технической документации. Величину зернаизмеряют в баллах, сравнивая со стандартными. Например длясплавов железо-углерод (сталь) зерно крупнее 6 баллаограничено к применению.Металлы с ультрамелким зерном ≈ 0,5 мкм, проявляютспецифические свойства, например, сверхпластичность, способность достигать рекордных величин пластичности.Сверхпластичностьреализуетсяпринизкихскоростяхдеформирования ≈ 10-5 с-1 и достигает 103%.Основная роль в механизме сверхпластичности отводитсязернограничному скольжению, кроме которого вклад даютнаправленный диффузионный перенос атомов и обычноескольжение дислокаций внутри зерен.Для осуществления режима сверхпластичности необходимо недопускать роста зерна в течение времени деформирования(~10 мин) при Т > 0,5 Тпл.Сверхпластичное состояние применяется для получениядеталей сложной формы.Контрольные вопросы:1.
Какие виды деформации возможны в материале конструкций? Чтоназывается пластической деформацией? Пластическая деформацияявляется вредным или полезным явлением?2. Дайте определение пластичности материала. В чѐм отличиепластической деформации и пластичности материала?3. Опишите механизм пластической деформации? Чем онавызывается? Нарисуйте схему деформации сдвигом.4. Что называется системой скольжения? Какие типы кристаллическихрешѐток являются более пластичными? Поясните на схеме.5.Сравните величины теоретическойпрочности идеального иреального кристалла. Объясните причину их отличия.6.
Нарисуйте график деформирования монокристалла. Покажитестадиилѐгкого,множественногоскольжения,динамическогоразупрочнения.8. Опишите работу источника Франка-Рида.9. Опишите изменения формы зѐрен поликристалла с ростом степенидеформации.10. Опишите характер изменения пластичности и прочности с ростомстепени деформации.11.Какназываетсяявлениеупрочнениякристалловпридеформировании? Дайте ему характеристику (устранимо, обратимо,полезно, вредно).
В чѐм причина этого явления?12. Что называется текстурой деформации? Такие структурыизотропны?13. Опишите особенности деформации 2-х фазного материала. Еслиодна из 2-х фаз является хрупкой, сплав … (будет, не будет, возможнои то и другое) хрупким?14. Назовите возможные механизмы преодоления второй фазыдвижущейся дислокацией ? Чем определяется выбор механизма?15. Ресурс пластичности сплава … (возрастает, убывает) в ряду:холодное, тѐплое, горячее деформирование.
Раскройте причину.16. Нарисуйте график зависимости прочности и пластичности отстепени деформации сплава. Возможно ли одновременное повышениепрочности и пластичности сплава?17. Остаточные деформации – вредное или полезное явление? Какиспользуются остаточные деформации для улучшения свойствматериалов?19.
При исследовании микроструктуры обнаруживаются изменения настадии …(отдыха, полигонизации, рекристаллизации)?20. Что называется полигонизацией? Какие процессы происходят приполигонизации?21. Что называется отдыхом? Какие процессы происходят при отдыхе?22. В чѐм отличие первичной и собирательной рекристаллизации.Какая из них приводит к снижению пластичности?23. Как изменяется форма и размер зѐрен металла в ходерекристаллизации? Как это влияет на прочность и пластичностьметалла?24.
Нарисуйте характерную структуру поликристаллическогонаклѐпанного метала, соответствующую собирательнойрекристаллизации. Опишите его прочность и пластичность.25. Запишите формулу для определения температуры первичнойрекристаллизации чистого однокомпонентного металла. От какихфакторов она зависит?26.Что называется вторичной рекристаллизацией? Какие условия еѐпротекания?27. Какие меры применяют для ограничения величины зерна впромышленных сплавах? Какие документы по этому вопросу вызнаете?27.
Какие меры применяют для ограничения величины зерна впромышленных сплавах? Какие документы по этому вопросу вызнаете?28. Что такое сверхпластичность металла? При каких условиях онавозможна? Где она применяется?ЛЕКЦИЯ 5Влияние нагрева наструктуру и свойствахолоднодеформированногометалла.Учебные вопросы1.Три стадии нагрева – возврат, первичная исобирательная рекристаллизация.2.Рекристаллизационный отжиг и его назначение.
Влияниегорячей деформации на структуру и свойства металлов исплавов.Основная литература1.«Материаловедение». Под ред. Арзамасова Б. Н.,Мухина Г. Г. стр. 68-89.2. «Материаловедение». Лахтин Ю. М., Леонтьева В. П.1.Три стадии нагрева – возврат, первичная и собирательнаярекристаллизация.Структурахолодногодеформированияявляетсянеравновесной и может быть приведена в равновесное(исходное) состояние путем нагрева. Т. е.
наклѐп можноустранить.Процессыпринагреведелятнавозвратирекристаллизацию.Возврат – изменения тонкой структуры и свойств с нимисвязанных, которые не сопровождаются изменениямимикроструктурыдеформированного металла. Форма иразмер зерен при возврате не изменяются.Рекристаллизация – зарождение и рост новых, какправило равноосных зерен, в которых отсутствуютдефекты деформирования.Возврат состоит из этапов отдыха и полигонизации.В процессе отдыха уменьшается количество вакансий,идет переползание, взаимное уничтожение дислокацийразных знаков и снижение их плотности.
Снижаютсяостаточные напряжения.Отдых снижает удельное электросопротивление, повышаетпрочность металла. Твердость и прочность снижаются на10-15%,увеличиваетсяпластичность.Повышаетсясопротивление коррозионному растрескиванию.Полигонизацией называютпроцесс формированиясубзерен, разделенных малоугловыми границами.
Внутрисубзерна практически нет дислокаций, они входят в составграниц–стенок.Этодостигаетсяперемещениемдислокаций – скольжения и переползания краевых, атакже поперечного скольжения винтовых. Дислокациипротивоположного знака при этом взаимно уничтожаются.Полигонизация активируется при нагреве техническичистых металлов до (0,3-0,35)Тпл , сплавов до 0,4Тпл иболее.Различаютполигонизациюпредрекристаллизационную и стабилизирующую.ПредрекристаллизационнаяПразвиваетсявнаклепанных металлах с ячеистой дислокационнойструктурой.
Плотность дислокационных стенок принагреве возрастает и ячейки превращаются в субзерна.Стенки субзерен подвижны и криволинейны, а самисубзернамогутбытьцентрамипервичнойрекристаллизации.ПредрекресталлизационнаяПявляетсяначальнойстадией первичной рекристаллизации.Температура нагрева наклепанного металла мало влияетна строение субзерен и их границы.СтабилизирующаяПотличаетсяотпредрекресталлизацион-ной плоскими, устойчивыми,малоподвижными стенками, рис.5.1.
СтабилизирующаяП, в отличие от предрекресталли-зационной, исключаетпоследующую рекристаллизацию.5.1.Для возникновения Стаб Рек необходимы определенныеусловия - отсутствие ячеистой дислокационной структуры,избыток краевых Д одного знака. Это возможно только вмонокристаллах и крупнозернистых поликристаллах посленебольших пластических деформаций.Ограничение подвижности Д затрудняет полигонизацию, закрепление Д атомами легирующих элементов, примесей,образование дефектов упаковки, уменьшение концентрациивакансий.
Чаще П проявляется в металлах с высокойэнергией дефектов упаковки (Аl, Мо).Практическое значение П заключается в следующем:- субзеренная структура упрочняет металл, так же, как этопроисходит в мелкозернистых металлах;- эффект упрочнения меньше, т. к. границы субзерен болеепроницаемы для Д.;-снижаются остаточные напряжения, что положительносказываетсянасопротивлениикоррозионномурастрескиванию;- повышается жаропрочность металла;-динамическаяполигонизациядеформирования)даетоптимальноепластичности и прочности.ВОЗВРАТНАКЛЕПОТДЫХдо 0,3Тпл(входесочетаниеСТАБИЛИЗИРУЮЩАЯПОЛИГОНИЗАЦИЯПОЛИГОНИЗАЦИЯТ нагрева = kТпл(0,3-0,35)ТплПРЕДРЕКРИСТАЛЛИЗАЦИОННАЯПОЛИГОНИЗАЦИЯ Т ≥ 0,35 ТплДиагр.
5.2. Процессы при нагревенаклепанного металлаРЕКРИСТАЛЛИЗАЦИЯТн ≥ α ТплРазличают3стадиирекристаллизации–первичную, собирательную, вторичную, рис.5.3,Первичная Р протекает во времени, начинается собразования зародышей новых зерен, заканчиваетсяполным замещением наклепанного металла новыминедеформированными зернами.5.3Табл.4.3.
Значение коэффициентаαРЕКРИСТАЛЛИЗАЦИЯПЕРВИЧНАЯ0,4ТплСОБИРАТЕЛЬНАЯ0,5-0,7ТплВТОРИЧНАЯ0,8-0,9ТплТ нагрева = kТплРис.5.4. Стадии рекристаллизацииПри первичной рекристаллизации зарождение и рост новыхзерен происходят одновременно.Необходимы 2 условия:- деформация наклепанного металла > критической;- температура нагрева > критической, Ткр = α Тпл.Коэффициент α зависит от- чистоты металла, табл.5.1;- степени деформации, коэффициент снижается при росте Т.Табл. 5.1. Значения коэффициента α для различных сплавовЧистыеТехническичистыеТвердыерастворы0,1-0,20,3-0,40,5-0,6Тугоплавкиепримеси0,7-0,8Ростновыхзѐренпроисходитдвижениембольшеугловых границ отцентрарекристаллизации(зародыша)через деформирован-ныезерна.Плотность дислокаций вновых зернах минимальна.Механическиесвойстварекристаллизованногометалласоответствуютминимальным значениямпрочности и твердости имаксимальнымпластичности, рис.4.14.5.45.42.Рекристаллизационный отжиг и его2.Рекристаллизационный отжиг и его назначение.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
