Влияние различных факторов на процесс пластического деформирования

Для простой схемы линейного нагружения можно наглядно показать влияние основных условий на процесс пластического деформирования по кривым упрочнения.

Температура оказывает существенное влияние на процесс пластического деформирования – с ее повышением увеличивается, в целом, пластичность и понижается сопротивление деформированию (рис. 3).

Например, у углеродистых сталей при повышении температуры до 1000^о С относительное удлинение увеличивается в 3 - 4 раза, а временное сопротивление разрыву  понижается более, чем в 10 раз (рис. 3). Но зависимость технологических свойств от температуры носит не монотонный характер: при температурах в районе 300^о С происходит заметное увеличение сопротивления деформированию стали и понижение пластичности. Предполагают, что это явление вызывается выделением мелкодисперсных частиц карбидов, нитридов по плоскостям скольжения. Некоторое падение характеристик пластичности углеродистой стали можно видеть также в интервале 800^о С – 900^о С из-за протекания фазовых превращений и неполного процесса рекристаллизации. При температурах, близких к температуре плавления, наблюдается резкое падение показателей пластичности. Это связано со значительным ростом размеров зерен вследствие собирательной рекристаллизации (перегрев) и с последующим нарушением межзеренных сил сцепления вследствие окисления границ зерен (пережог металла). Такая закономерность наблюдается и для других металлов и сплавов.

Таким образом, лучшие технологические свойства металлы и сплавы имеют при температурах выше температуры рекристаллизации, т.е. в условиях горячего деформирования. Однако рекристаллизация проходит в металле с некоторой скоростью, поэтому трудно рассматривать влияние температуры изолированно от влияния скорости деформирования; принято говорить о температурно-скоростных условиях деформирования или о так называемом термомеханическом режиме обработки давлением. Например, если скорость деформирования меньше скорости рекристаллизации, то зависимость  имеет вид прямой, параллельной оси абсцисс, такую деформацию называют идеальной горячей. Практически такой вид деформации достигается с трудом, как правило упрочнение опережает разупрочнение, и σ_s возрастает по мере деформирования.

Говоря о влиянии скоростных условий деформирования необходимо различать две скорости: скорость деформирования, представляющую собой скорость перемещения деформирующего инструмента, и скорость деформации, представляющую собой изменение степени деформации    в единицу времени t. Скорость деформации    выражается формулой:

При деформировании на прессах скорость деформирования составляет примерно 0,1 … 0,5 м/с, а скорость деформации 1…5 1/с На молотах скорость деформирования 5…10 м/с, а скорость деформации может достичь 200…250 1/с.

Чем выше скорость деформации и чем меньше скорость рекристаллизации при горячей обработке, тем больше будет сопротивление деформированию и меньше пластичность. С увеличением скорости деформации особенно резко падает пластичность некоторых магниевых сплавов, высоколегированной стали, что объясняется малыми скоростями рекристаллизации.

Влияние скорости деформации при холодной обработке давлением значительно меньше, чем при горячей. Однако в этом случае сильнее может сказываться тепловой эффект, выражающийся в том, что энергия пластического деформирования в основном превращается в теплоту. Практически этот эффект оказывает заметное влияние при высокоскоростном деформированием, т.е. при скоростях деформирования больше чем 20 м/с. Поэтому некоторые сплавы, обладающие низкими пластическими свойствами в обычных условиях, успешно деформируются высокоскоростными способами, например, штамповкой взрывом.

Пластическое деформирование при восстановлении деталей обычно производят на прессах и предпочтительно без нагрева, т.к. нагрев улучшая обрабатываемость давлением, сопровождается окислением поверхности (образованием окалины) и увеличением коэффициента трения между деталью и инструментом.

Кроме температурно-скоростных условий деформирования на вид кривой упрочнения и технологические свойства металла оказывает схема приложения сил. Чем больше суммарная величина сжимающих давлений, тем выше пластические свойства металла. Кривая упрочнения с момента образования шейки при наложении сжимающих давлений (от 2500 МПа) проходит выше и дальше (  и увеличиваются). Сжимающие давления можно создать специальными газостатами, но их увеличению могут способствовать и силы трения между металлом и инструментом.

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: