Изменение свойств металла при холодной обработке давлением

Упрочнение. С повышением степени деформации повышаются все показатели прочности: предел упругости, предел пропорциональности, предел текучести, сопротивление деформации, предел прочности. Повышается твердость металла. На рис. 3.14 показана зависимость усилия деформации от абсолютного удлинения при растяжении. Из этого графика можно определить указанные выше характеристики прочности:

;;,

где F_i - площадь поперечного сечения образца, соответствующая рассматриваемым точкам графика.

Рис. 3.14. Зависимость усилия деформации от абсолютного удлинения при растяжении образцов:

1 – предварительно прокатанная в холодном состоянии пластина; 2 - предварительно не деформированная пластина из листового металла

Пластичность. В процессе холодной деформации появляются микроскопические трещины. Они постепенно увеличиваются и поэтому металл становится более хрупким. Снижение пластичности больше при растягивающих напряжениях.

Изменение формы и размеров зерен. Зерна вытягиваются в направлении деформации растяжения и уменьшаются в направлении деформации сжатия. Так, зерна, имевшие до деформации сфероидальную форму, при осадке расплющиваются в диски, при волочении вытягиваются, при прокатке расплющиваются и вытягиваются. Металл получает так называемое волокнистое строение. Это приводит к тому, что механические свойства (прочностные и пластические) наклепанного металла будут неодинаковыми в разных направлениях. Металл становится анизотропным.

Если вырезать образец параллельно и перпендикулярно волокнам (длинной оси зерна), то свойства будут разные. При испытании на растяжение прочность и пластичность будут выше у образца А по сравнению с образцом Б (рис. 3.15).

Рис. 3.15. Волокнистое строение металла полосы, полученной прокаткой

При повышенных степенях деформации зерна дробятся, измельчаются, проявляется текстура. Зерна (кристаллиты) до деформации расположены хаотически. Это позволяет рассматривать металл изотропным. У такого металла свойства в разных направлениях одинаковы. При значительной холодной деформации (около 50%) кристаллиты в деформированной заготовке приобретают определенные преимущественные ориентировки плоскостей и направлений скольжения, то есть образуется текстура деформации. С увеличением деформации растет степень совершенства текстуры.

Текстура играет большую роль при холодной прокатке листов и лент (особенно при производстве электротехнической стали – трансформаторной и динамной); при волочении проволоки. Плоскости скольжения ориентируются определенным образом относительно направления прокатки или волочения.

Текстурообразование приводит к анизотропии свойств. Анизотропия, обусловленная текстурой называется кристаллической. Анизотропия, обусловленная внешней формой зерна (волокнистостью), называется механической.

В ряде случаев анизотропия свойств нежелательна. Её можно уменьшить периодически изменяя направление прокатки на 90˚ (при производстве листов).

При производстве электротехнических сталей (с особыми магнитными свойствами) образование заданной структуры стремятся развить искусственно.

Изменение электропроводности, коррозионной стойкости, модуля упругости, магнитных свойств. Изменение указанных свойств происходит в результате действия следующих факторов: 1) появление внутренних и межкристаллических нарушений и искажений; 2) разрушение межзеренных прослоек, ведущее к непосредственному соприкосновению зерен; 3) образование текстуры; 4) наличие остаточных напряжений в зернах, деформированных с различной степенью.

Электропроводность у большинства металлов в результате наклепа снижается примерно на 2%. Однако, у вольфрама она снижается на 50%. Коррозионная стойкость при наклепе снижается.

Тепловой эффект деформации. При пластической деформации до 80…90% затраченной работы переходит в тепло и 20…10% остается в деформированной заготовке в виде энергии остаточных напряжений.

Дата добавления: 2014-01-05