Дослідження механічних властивостей матеріалів, які використовуються в харчовій промисловості

Практична робота № 3

Дослідження механічних властивостей матеріалів, які використовуються в харчовій промисловості.

Мета роботи: вивчити вплив пластичної деформації та рекристалізації на мікроструктуру та механічні властивості металів і сплавів.

Деформація – це зміна форми та розмірів твердого тіла в результаті дії зовнішніх сил, що відбувається без зміни об’єму тіла.

Пружна деформація зникає після припинення дії навантажень, що її спричинили. Під час пружної деформації атоми кристалу зміщаються на відстані значно менші від величини параметра елементарного осередку, коли зі зростанням міжатомних відстаней сили взаємного притягання атомів збільшуються. Після зняття навантажень атоми під дією цих сил повертаються у положення рівноваги, а тіло відновлює свої початкові розміри й форму.

Пластичною, або залишковою називається деформація, яка зберігається в тілі після зняття навантажень. На відміну від пружної в процесі пластичної деформації окремі групи атомів металу переміщаються на велику кількість міжатомних відстаней. Після цього вони знову займають положення рівноваги, завдяки чому пластично деформований метал залишається суцільним.

У результаті деформації відбувається значна зміна структури, що залежить від виду пластичної деформації. В залежності від температурних умов деформування розрізняють холодну і гарячу деформації. Фізичною границею між холодною і гарячою деформацією є температура рекристалізації.

Температура рекристалізації в градусах Цельсия визначається по формулі:

Т_рек = α(t_пл °С + 273) - 273 °С

Значення коефіцієнта α залежить від чистоти металу і ступеня пластичної деформації. Для металів технічної чистоти найчастіше  приймають α=0,4, для сплавів α=0,5.

Холодна деформація проводиться при температурі нижче температури рекристалізації. Після деформації (у результаті змішання по площинах ковзання) зерна витягаються в напрямку деформації. З ростом ступеня деформації з'являється переважне кристалографічне орієнтування зерен, що називається текстурою деформації. Безладно орієнтовані кристали під дією деформації повертається осями найбільшої міцності уздовж напрямку деформації. Утворення текстури сприяє появі анізотропії механічних і фізичних властивостей. Зі збільшенням ступеня холодної деформації властивості, що характеризують опір деформації σ_в, σ_т, НВ и т.д., підвищуються, а здатність до пластичної деформації (пластичність δ, ψ) - зменшується. Зміцнення металу під дією останньої називається наклепом або нагартуванням. Наклеп усувається рекристалізаційним відпалом.

Рекристалізація – процес зародження та росту недеформованих зерен під час нагрівання наклепаного металу  до заданої температури. Є дві стадії рекристалізації:

-  первинна (рекристалізація обробки);

-  збиральна.

Типові завдання

Визначити температуру рекристалізації, для вказаного викладачем металу чи сплаву.

Наприклад, визначити температуру рекристалізації для заліза, температура плавлення 1539 ºС.

Т_рек = α(t_пл °С + 273) - 273 °С=0,4(1539+273)-273=451,8°С

Питання для самоконтролю

1.  Що називається деформацією?

2.  Види деформації.

3.  Що таке температура рекристалізації?

4.  Що таке рекристалізація?

5.  За яких умов відбувається холодна та гаряча пластична деформація?

Література

Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение: учебник для ВУЗов – 3-е узд. перераб. и доп.. – Л.: Химия, 1982 – 328с.