Влияние обработки давлением на структуру и свойства металла

В зависимости от условий деформирования различают холодную и горячую деформацию.

Холодная деформация характеризуется изменением формы зерен, которые вытягиваются в направлении наиболее интенсивного течения металла. При холодной деформации формоизменение сопровождается изменением механических и физико-химических свойств металла. Это явление называют упрочнением или наклепом. Изменение механических свойств состоит в том, что по мере увеличения деформации возрастают характеристики прочности, в то время как характеристики пластичности снижаются. Металл становится более твердым, но менее пластичным. Изменения, внесенные холодной деформацией в структуру и свойства металла могут быть устранены, с помощью термической обработки (отжигом). В этом случае за счет дополнительной тепловой энергии, в металле растут новые зерна, заменяющие собой деформированные зерна.

Явление зарождения и роста новых зерен взамен деформированных, происходящее при определенных температурах, называется рекристаллизацией. Время, требуемое для рекристаллизации, тем меньше, чем выше температура нагрева деформированной заготовки. Формоизменение заготовки при температуре выше температуры рекристаллизации сопровождается одновременным протеканием упрочнения и рекристаллизации. Холодная деформация без нагрева заготовки позволяет получать большую точность размеров и лучшее качество поверхности, по сравнению с обработкой давлением при достаточно высоких температурах. Обработка давлением без нагрева заготовки позволяет сократить продолжительность технологического цикла, облегчает использование средств механизации и автоматизации и повышает производительность труда

Горячей деформацией называют деформацию, характеризующуюся таким соотношением скоростей деформирования и рекристаллизации, при котором рекристаллизация успевает произойти во всем объеме заготовки и микроструктура после обработки давлением оказывается равноосной, без следов упрочнения. Чтобы обеспечить условия протекания горячей деформации, необходимо с увеличением ее скорости повышать температуру нагрева готовки. Если металл по окончании деформации имеет структуру, не полностью рекристаллизованную, со следами упрочнения, то такая деформация называется неполной горячей деформацией. Неполная горячая деформация приводит к получению неоднородной структуры, снижению механических свойств и пластичности, поэтому нежелательна.

При горячей деформации сопротивление деформированию примерно в 10 раз меньше, чем при холодной деформации, а отсутствие упрочнения приводит к тому, что сопротивление деформированию (предел текучести) незначительно изменяется в процессе обработки давлением. При горячей деформации пластичность металла выше, чем при холодной деформации, поэтому горячую деформацию целесообразно применять при обработке труднодеформируемых, малопластичных сплавов, а также заготовок из литого металла. В то же время при горячей деформации окисление заготовки более интенсивно (на поверхности образуется окалина), что ухудшает качество поверхности и точность получаемых размеров.

Исходной заготовкой для начальных процессов обработки металлов давлением (прокатки, прессования) является слиток. Кристаллическое строение слитка неоднородно, в нем имеется пористость, газовые пузыри и т. п. Обработка давлением слитка приводит к частичной заварке пор и раковин, увеличивая плотность металла.Металл получает мелкозернистое строение.

В результате обработки давлением неметаллические включения вытягиваются в виде волокон по направлению наиболее интенсивного течения металла. Полученная в результате обработки давлением литого металла волокнистая макроструктура не может быть разрушена ни термической обработкой, ни последующей обработкой давлением. Металл с волокнистой макроструктурой характеризуется анизотропией механических свойств. При этом характеристики прочности (предел текучести, временное сопротивление и др.) в разных направлениях отличаются незначительно, а характеристики пластичности (относительное удлинение, ударная вязкость и др.) вдоль волокон выше, чем поперек их.

Дата добавления: 2014-01-05