Основи оброби металу тиском. Фактори, що впливають на пластичність металу

також твердість зростають, а пластичність і в'язкість зменшуються; зростають залишкові напруги. Зміцнення металів при пластичній деформації називається наклепом. Внаслідок зміцнення пластичні властивості металів можуть погіршитись настільки, що подальша деформація викличе руйнування.

При зміцненні метал переходить до термодинамічно несталого стану з підвищеним рівнем внутрішньої енергії. Тому він намагається самочинно перейти до більш сталого стану. При нагріванні зміцненого металу до температури, що становить 0,2...0,3 від температури плавлення Т_пл, (поверненні) частково зменшуються спотворення кристалічної решітки та внутрішні напруги без суттєвої зміни мікроструктури та властивостей деформованого металу.

При нагріванні деформованих металів вище 0,4 Т_пл утворюються нові рівноважні зерна, і властивості металу відновлюються до їх вихідних значень перед деформацією. Процес утворення нових центрів кристалізації та нових рівноважних зерен у деформованому металі, що супроводиться зменшенням міцності, зростанням пластичності та відновленням інших властивостей, називається рекристалізацією. Найменша температура, при якій починається процес рекристалізації та знеміцнювання металу, є температурою рекристалізації. Розмір зерна після рекристалізації залежить від ступеня та швидкості деформації, а також від температури та тривалості нагрівання.

2. Холодна та гаряча деформації. Залежно від температурно-швидкісних умов при деформуванні можуть відбуватись два протилежних процеси: зміцнення, що викликане деформацією, та знеміцнення, що обумовлене рекристалізацією. Відповідно розрізняють холодну та гарячу деформації. Холодне деформування відбувається при температурах, нижчих від температури рекристалізації, і супроводжується зміцненням металу. Гаряче деформування проходить при температурах, вищих від температури рекристалізації. При гарячій деформації відбувається також зміцнення металу (гарячий наклеп), але воно повністю знімається в процесі рекристалізації. Під час рекристалізації пластичність металу вища, а опір деформації приблизно в 10 разів менший, ніж при холодній деформації. Деформація, після якої відбувається тільки часткове знеміцнювання, називається неповною гарячою деформацією.

§ 4. Вплив обробки тиском на структуру та механічні властивості металів та сплавів

1. Зміна структури литого металу при деформуванні. Структура зливків, що є вихідними заготовками при обробці тиском, неоднорідна (див. рис. III.1,б). Основу її складають зерна первинної кристалізації (дендрити) різних розмірів та форми, на границях яких накопичуються домішки та неметалеві включення. В будові зливка мають місце також пори, газові раковини. Високий ступінь деформації при підвищеній температурі приводить до подрібнення зерен, а також до часткового заварювання пор.

2. Волокнистість. Зерна та міжкристалічні прошарки з підвищеним вмістом неметалевих включень витягуються у напрямі найбільшої деформації. В результаті структура металу набуває волокнистої (смугастої) будови (див. рис. III.1, в). Волокнистість впливає на механічні властивості, викликає їх анізотропію. В поперечному напрямі ударна в'язкість на 50...70 %, відносне звуження—на 40 %, відносне здовження—на 20 % менше, ніж вздовж волокон. Наявність смугастої мікробудови та анізотропії властивостей у деформованому металі потрібно враховувати при проектуванні та виготовленні деталей. Треба намагатись отримати в них таке розташування волокон, щоб найбільші розтягувальні напруги діяли вздовж, а перерізні