Холодная прокатка существенно изменяет свойства металлов и сплавов. Так, даже при небольших деформациях происходят значительные изменения механических свойств. На рис.1 приведена диаграмма изменения механических свойств стали с содержанием углерода 0,27 % при холодной пластической обработке - волочении.
Эта диаграмма показывает, что с увеличением деформации временное сопротивление разрушению δb и предел текучести δt возрастают, а относительное удлинение δb и сужение ψ уменьшаются. Предел текучести возрастает в большей степени, чем временное сопротивление. Это означает, что с увеличением степени деформации разница между временным сопротивлением и пределом текучести уменьшается.
Из приведенной диаграммы видно, что упрочнение (наклеп) металла при холодной обработке протекает особенно интенсивно при малых степенях деформации. По мере роста степени деформации до 50...65 % интенсивность изменения свойств заметно снижается; металл при этом почти полностью утрачивает пластические свойства и дальнейшее его формоизменение затруднено и может вызвать разрушение.
Способность металлов упрочняться при холодной деформации иллюстрируется диаграммами деформационного упрочнения, которые выражают зависимость истинного напряжения от степени деформации. В некоторых случаях наклеп сопровождается повышением прочностных характеристик в несколько раз. Диаграмма деформационного упрочнения показывает состояние металла после каждой стадии деформации, что необходимо знать для правильного выбора схемы технологического процесса.
Способность металлов упрочняться зависит от типа их кристаллической решетки, что связано с числом возможных систем скольжения. Установлено, что металлы и сплавы с гранецентрированной кубической решеткой, как правило, упрочняются сильнее, чем металлы и сплавы с объемноцентрированной кубической решеткой.
Наиболее полно объяснить эти факты можно с позиций дислокационного механизма пластической деформации. Степень деформационного упрочнения зависит не просто от наличия дислокаций в металле, а от поведения их скоплений при деформации, которое в свою очередь зависит от взаимного расположения и взаимодействия дислокаций. Экспериментально установлено, что различные монокристаллы одного и того же материала при одной и той же степени деформации упрочняются по-разному. Это обусловлено ориентацией систем скольжения монокристалла относительно внешних сил.
На начальных стадиях деформации монокристалла, когда перемещение дислокаций происходит в близких по ориентации системах скольжения, т. е. наблюдается «легкое скольжение», деформация монокристалла сопровождается его незначительным упрочнением. При этом не возникает существенных препятствий, задерживающих перемещение дислокаций. Если ориентация монокристалла такова, что деформация в нем осуществляется по нескольким системам скольжения, в том числе и пересекающимся, то такой монокристалл быстро и сильно наклёпывается. Это связано с тем, что при перемещении дислокаций во взаимно пересекающихся плоскостях скольжения происходит их блокировка, препятствующая дальнейшему движению дислокаций. Такое скольжение называют турбулентным и оно сопровождается интенсивным упрочнением.
Сталь в состоянии наклепа обладает повышенным количеством дефектов кристаллической решетки, вследствие чего увеличивается прочность и понижается пластичность. Обычно о степени наклепа судят по изменению механических свойств металла в зависимости от степени деформации.
Для процессов обработки металлов давлением особое значение имеют такие показатели механических свойств, как временное сопротивление разрушению δb МПа; предел текучести δt МПа, или условный предел текучести δ0.2 соответствующий остаточной деформации 0,2 %; твердость, НВ; относительное удлинение δ, %; относительное сужение шейки образца ψ, %; угол закручивания φ, град, при испытании на кручение.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.