INFONKO.RU

ВЛАСТИВОСТІ маловуглецевої сталі»

(тривалість роботи - 2 години)

Мета роботи

Вивчити вплив пластичної деформації і рекристалізації на мікроструктуру і механічні властивості металів і сплавів.

ОБЛАДНАННЯ І МАТЕРІАЛИ

2.1. Зразки сталі 20: у початковому стані, піcля пластичній деформації з різним ступенем при навантаженнях 10 т, 20 т, 30 т, 40 т і 50 т відповідно (по 3 штуки кожного стану).

2.2. Зразки мікрошліфів вихідного і деформованих станів.

2.3. Зразки, що підлягали поверненню після різного ступеня деформації, рекристалізації.

2.4. Твердомір ТК (Роквелл).

2.5. Металографічний мікроскоп.

2.6. Муфельні електропечі, розігріті до температури 200°С, 400°С і 750°С.

ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ

Деформація – це зміна форми, розмірів і конфігурації тіла в результаті дії зовнішніх сил, що відбувається без зміни об'єму його тіла.

Деформація може бути пружною і пластичною. При пружній (зворотній) деформації під дією зовнішніх сил відбувається зворотне спотворення кристалічної ґратки в зернах металу, при якому атоми, що знаходяться у вузлах кристалічної ґратки, зміщуються з положення рівноваги на відстані, що не перевищують параметру решітки. При знятті зовнішнього навантаження зміщені атоми повертаються в положення рівноваги. Пластична деформація після зняття прикладеного навантаження зберігається, тобто є залишковою, незворотною.

Усі способи обробки тиском (кування, штампування, прокатка, волочіння, пресування й інші) засновані на здатності металу пластично деформуватися, яка кількісно виражається ступенем деформації ε, відносною зміною розміру тіла:

ε = Δl/l0·100%,

де l0 - розмір тіла до деформації; Δl - зміна розміру в результаті деформації.

Основним механізмом пластичної деформації металів є внутрішньозернове зсувне переміщення одних частин зерна щодо інших. Зсув відбувається за дислокаційним механізмом, тобто частинки (атоми) зміщуються не одночасно по всій площині ковзання, а за допомогою послідовного переміщення по одній з дислокацій (рис. 1).

Рисунок 1 – Схема зсуву атомних площин у кристалі за дислокаційним механізмом

Зі збільшенням ступеня деформації в металі відбувається накопичення дислокацій, закріплення їх усередині кристалічної ґратки, внаслідок чого кристалічна ґратка спотворюється, тобто, чим більший ступінь деформації, тим більше дислокацій у полікристалі, тим більше спотворень кристалічної ґратки.

Відомо, що будь-яке спотворення кристалічної ґратки веде до її зміцнення. Зміцнення внаслідок пластичної деформації називається наклепом.

Зі збільшенням ступеня деформації змінюється форма зерен. При розтягуванні зерна витягуються за напрямком деформації, а при стисканні – перпендикулярно до навантаження. Таку структуру називають текстурою деформації (рис. 2).

Зі зростанням ступеня текстурованості зростають питомий електричний опір, коерцитивна сила, міцність, твердість; зменшуються пластичність, магнітна проникність, корозійна стійкість. Формування текстури деформації викликає анізотропію властивостей вздовж і впоперек текстурованих зерен. Анізотропія– відмінність властивостей за різним кристалографічним напрямком.



Метал після деформації має підвищену вільну енергію і перебуває у нестійкому стані. Тому наклепаний метал намагається перейти в більш рівноважний, стійкий стан із меншим запасом вільної енергії. Такий перехід вимагає певного термічного активування і внаслідок цього відбувається з помітною швидкістю звичайно лише при підвищенні температури.

Розрізняють такі основні стадії усунення наклепу при нагріванні: повернення (відпочинок) і рекристалізація.

Повернення наклепаного металу відбувається при нагріванні до відносно невисоких температур ~ 0,2 Тпл (для сталі ~ 150-400°С) і супроводжується невеликим зменшенням деформаційних внутрішніх напружень у металі. При поверненні істотних змін у розмірах, формі і орієнтуванні зерен не відбувається. При цьому механічні властивості металу змінюються на 3-7% (рис. 2).

Рисунок 2 – Мікроструктура та механічні властивості металів і сплавів до і після пластичної деформації, повернення і рекристалізації: ε – ступінь пластичної деформації; Т – температура нагрівання; δ – відносне подовження; σВ – межа міцності; σТ – межа текучості; НВ – твердість; НС – коерцитивна сила; КС – корозійна стійкість; ρ – щільність; μ0 – магнітна проникність

Рекристалізація відбувається при нагріванні до більш високих температур і приводить до повного усунення наклепу, тобто до відновлення структури і властивостей металу, що не підлягав деформації. Сутність цього процесу полягає в тому, що в деформованій матриці формуються і збільшуються центри рекристалізації – зародки нових зерен із неспотвореними кристалічними ґратками. Центри рекристалізації утворюються в найбільш напружених ділянках металу (на межах зерен, перетині ліній ковзання і т.д.), де атоми мають підвищену енергію і здатні до переміщення.

Температурний поріг рекристалізації – це найнижча температура нагріву, що забезпечує можливість зародження нових зерен:

Трек = а·Тпл,

де а – коефіцієнт рекристалізації, залежить від ступеня чистоти металу і змінюється в межах 0,1-0,8;

Тпл – температура плавлення, К.

Процес рекристалізації відбувається в два етапи. Перший етап – первинна рекристалізація, тобто зародження нових зерен і заміщення ними всього об’єму деформованого металу; при цьому повністю знімається наклеп, створений пластичною деформацією; метал набирає рівноважної структури, збільшується пластичність; міцність і твердість зменшуються до значення у вихідному стані. Другий етап – збиральна рекристалізація, коли нові зерна зростають; вільна енергія системи зменшується.

Пластично деформовані метали можуть рекристалізуватися лише після деформації, ступінь якої перевищує певне критичне значення – критичний ступінь деформації (~ 2-10%). Нагрівання деформованого металу з критичним ступенем деформації веде до катастрофічного росту зерна (рис. 3).

Деформація металів поділяється на холодну і гарячу. Холодна пластична деформація проводиться за температур нижчих, ніж температура рекристалізації (< Трек), при цьому відбувається наклеп металу.

Рисунок 3 – Залежність розміру зерна рекристалізованого металу від ступеня попередньої деформації: ε - ступінь деформації

Гаряча пластична деформація проводиться за температур вищих, ніж температура рекристалізації (> Трек), коли отриманий наклеп знижується одночасно з протікаючою рекристалізацією.



infonko.ru/der-portier-dachte-an-die-dreihundert-mark-die-er-bei-der-transaktion-eingesteckt-hatte-und-steckte-den-vorwurf-dazu.html infonko.ru/dersu-uzala-i-ivan-susanin-v-odnom-flakone.html infonko.ru/derviz-o-v-rech-v-zashitu-vasilevoj.html infonko.ru/der-volkswirtschaftliche-produktionsprozess.html infonko.ru/derzhava-rinok-dosvd-vzamod-v-rozvinutih-kranah.html infonko.ru/derzhava-v-rinkovj-ekonomc.html infonko.ru/derzhavna-admnstracya-zvyazku.html infonko.ru/derzhavna-fskalna-sluzhba-ukrani.html infonko.ru/derzhavna-mova-mova-profesjnogo-splkuvannya.html infonko.ru/derzhavna-podatkova-admnstracya-ukrani.html infonko.ru/derzhavna-poltika-regulyuvannya-pdtrimki-slskogo-gospodarstva.html infonko.ru/derzhavna-restracya-nvesticjnih-proektv-ta-proektnih-nvesticjnih-propozicj.html infonko.ru/derzhavna-restracya-pripinennya-yuridichno-osobi.html infonko.ru/derzhavna-restracya-transportnih-zasobv-na-zalznichnomu-transport.html infonko.ru/derzhavna-sistema-upravlnnya-trudovimi-resursami.html infonko.ru/derzhavne-agentstvo-ribnogo-gospodarstva-ukrani.html infonko.ru/derzhavne-ekonomchne-regulyuvannya-dyalnost-subktv-gospodaryuvannya.html infonko.ru/derzhavne-pravo-zarubzhnih-kran.html infonko.ru/derzhavne-regulyuvannya-ekonomki.html infonko.ru/derzhavne-regulyuvannya-nnovacjno-dyalnost.html