ВЛИЯНИЕ ХОЛОДНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 8Следующая ⇒

НА ТВЕРДОСТЬ МЕТАЛЛА

Цель работы

Изучить влияния холодной пластической деформации на структуру и твердость металла.

Приборы, материалы и инструмент

1. Образцы из алюминия, меди или низкоуглеродистой стали.

2. Гидравлический пресс.

3. Твердомеры Бринелля или Роквелла.

4. Штангенциркуль.

Краткие теоретические сведения

Изменение размеров и формы тел под действием внешних сил называют деформацией. Различают упругую и пластическую деформацию.

Упругой деформацией называют такую деформацию, влияние которой на форму и размеры тел полностью устраняются после прекращения действия внешних сил.

Пластическая деформация является результатом необратимых смещений атомов под действием внешних сил. В кристаллах такие смещения атомов происходят путем скольжения и двойникования. Скольжение и двойникование имеют дислокационный характер, т. е. происходят за счет перемещения дислокаций. Формирование структуры металла при обработке давлением происходит вследствие деформации каждого из кристаллитов. В поликристаллическом материале зерна ориентированы не одинаково и поэтому пластическая деформация не может протекать одинаково во всем объеме металла.

До деформации исходное зерно отожженного металла, как правило, имеет округлую равноосную форму (рис. 14.1 а).

а) б)

Рисунок 14.1 – Изменение формы зерна в результате пластической деформации: а) до деформации, б) после деформации

Основное изменение формы кристаллитов (зерен) при пластической деформации состоит в том, что они вытягиваются в направлении главной деформации растяжения (например, в направлении прокатки или волочения), образуя волокнистую или слоистую структуру (рис. 14.1 6). Образуется так называемая текстура деформации – преимущественная ориентация зерен в направлении внешних действующих сил.

С увеличением степени холодной деформации ε показатели сопротивления деформированию (предел прочности σ _в, предел текучести σ _т, твердость НВ) возрастают, а показатели пластичности (относительное удлинение δ и сужение ψ ) снижаются (рис. 14.2). Это явление получило название наклеп. При деформации металла более 50-70 % его прочностные свойства могут увеличиться в 1, 5-3, 0 раза в зависимости от природы металла и вида обработки металла давлением.

Рисунок 14.2 – Зависимость механических свойств металла от степени холодной пластической деформации

Наиболее важное изменение внутреннего строения кристаллитов при деформации металла – увеличение плотности дислокаций (отношение суммарной длины дислокаций к объему металла). Если плотность дислокаций у хорошо отожженного металла равна 10⁶ – 10⁸ см^-2, то при больших степенях деформации она достигает 10¹¹ – 10¹² см^-2. Таким образом, одним из основных факторов, определяющих рост показателей сопротивления деформации и снижение показателей пластичности с увеличением степени холодной пластической деформации, является повышение плотности дислокаций.

Задание

В настоящей работе студенты определяют влияние холодной пластической деформации на твердость стальных, медных или алюминиевых образцов.

Порядок выполнения работы:

1. На гидравлическом прессе осадить на разную высоту цилиндрические образцы из стали, меди или алюминия. Степень пластической деформации подсчитать по формуле:

где h₀ – высота образца до деформации, мм;

h₁ – высота образца после деформации, мм.

2. Замерить твердость медных или алюминиевых образцов на твердомере Бринелля, используя в качестве индентора шарик диаметром 5 мм под нагрузкой 2500 Н, а стальных образцов на твердомере Роквелла, используя в качестве индентора стальной шарик диаметром 1, 59 мм под общей нагрузкой 100 кгс (по шкале В).

Полученные значения твердости НRВ стальных образцов перевести в значения твердости по Бринеллю. Результаты эксперимента записать в таблицу 14.1.

3. Построить график в координатах: «Твердость (НВ или НRC) – степень пластической деформации (ε, %)».

4. Сделать вывод о влиянии степени пластической деформации образцов на твердость исследуемого материала.

Содержание письменного отчета

1. Название и цель работы.

2. Результаты экспериментов в виде таблицы 14.1.

3. График зависимости в координатах: «Твердость (НВ или НRC) – степень пластической деформации (ε, %)».

4. Выводы о влиянии степени холодной пластической деформации на твердость стальных, медных или алюминиевых образцов.

Таблица 14.1 – Влияние степени пластической деформации на твердость металлических образцов

Материал	№ образца	Высота образца до деформации, h₀, мм	Высота образца после деформации, h₁, мм	Степень деформации, ε, %	Твердость, НВ

Контрольные вопросы

1. Какую деформацию называют упругой? Какую пластической?

2. Назовите атомные механизмы пластической деформации кристаллических тел.

3. Чему равна плотность дислокаций у хорошо отожженного металла и у металла при больших степенях пластической деформации?

4. Как изменяются механические свойства и структура металла с повышением степени холодной пластической деформации?

5. Что понимают под наклепом металла?

6. Что называется текстурой деформации?

Лабораторная работа 15

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 8 Следующая ⇒