Автор работы: Пользователь скрыл имя, 28 Ноября 2012 в 16:32, реферат
Деформацией называется изменение размеров и формы тела под действием внешних усилий. Деформации подразделяют на упругие и пластические. Упругие деформации исчезают, а пластические остаются после окончания действия приложенных сил. В основе упругих деформаций лежат обратимые смещения атомов металлов от положений равновесия; в основе пластических деформаций - необратимые перемещения атомов на значительные расстояния от исходных положений равновесия. Способность металлов пластически деформироваться называется пластичностью. При пластическом деформировании металла одновременно с изменением формы меняется ряд свойств, в частности, при холодном деформировании повышается прочность. Пластичность обеспечивает конструкционную прочность деталей под нагрузкой и нейтрализует влияние концентраторов напряжений.
При прокатке получается более сложная текстура. В этом случае параллельно плоскости прокатки лежит кристаллографическая плоскость и направление, которое образует с направлением прокатки определенный угол α (см. рис. 4.8).
Рис. 4.8. Текстуры прокатки (а) и волочения (б): 1 — 1 — направление прокатки; 2 — 2 — ось текстуры; 3 — 3 — направление волочения
Рис. 4.9. Ячеистая структура наклепанной аустенитной стали 12Х18Н10Т после 60%-ной деформации
Текстура деформации делает металл анизотропным.
Как было установлено электронно микроскопическими исследованиями, в наклепанных металлах появляется ячеистая тонкая структура (рис. 4.9). Ячейки диаметром 0,25-3 мкм представляют собой свободные от дислокаций участки; границы ячеек-это сложные переплетенные стенки дислокаций. Между собой ячейки разориентированы. У разных сплавов, имеются различия, которые зависят от химического состава сплавов, степени деформации. Деформирование двухфазных сплавов оказывается более сложным. Каждая фаза имеет свои системы скольжения и свои критические напряжения сдвига. Сохранение неразрывности вдоль поверхности раздела фаз при деформировании усложняет пластическое течение. У двухфазных сплавов характеристики прочности выше, а пластичности ниже по сравнению с однофазными. При равных условиях в двухфазных сплавах образуются более сложные текстуры деформации. Процесс деформирования двухфазных сплавов зависит не только от свойств второй фазы и ее содержания в сплаве, но и от характера распределения этой фазы в структуре. Если хрупкая вторая фаза располагается в виде непрерывной сетки по границам зерен, то сплав окажется хрупким. Если такое же количество второй фазы разместится в виде отдельных зерен в пластичной матрице-основе сплава, то сплав сохранит пластичность, а присутствие второй фазы проявится в упрочнении.
Особо важное значение имеет двух-фазная структура, когда мелкие включения второй фазы равномерно расположены в пластичной матрице. Такой тип структуры получают термической обработкой (см. гл. 5), методами порошковой металлургии (например, частицы оксидов в металле) или иными способами (см. гл. 13). Когда движущаяся дислокация встречает на своем пути непроницаемые для нее включения, то она через них проходит, оставляя каждый раз дислокационные петли вокруг включений (рис. 4.10). Чем больше накопилось петель, тем больше упрочнение. Если число частиц растет и расстояние между ними уменьшается (до критического значения ~ 15 нм), то повышается сопротивление сдвигу. Свойства пластически деформированных металлов. В результате холодного пластического деформирования металл упрочняется, изменяются его физические свойства. Наклепанный металл запасает 5-10% энергии, затраченной на деформирование. Запасенная энергия тратится на образование дефектов решетки (плотность дислокаций возрастает до 109 — 1012 см"2) и на упругие искажения решетки. Свойства наклепанного металла изменяются тем сильнее, чем больше степень деформации. При деформировании увеличиваются прочностные характеристики и понижаются
Рис. 4.10. Схемы перемещения дислокации в двухфазном сплаве при перерезании частиц второй фазы (а) , при образовании дислокационных петель (б): А — А — плоскость движения дислокаций; 1—5 — последовательные стадии перемещения дислокаций
пластичность и вязкость (δ,ψ,KCU). Металлы интенсивно наклёпываются в начальной стадии деформирования, затем при возрастании деформации механические свойства изменяются незначительно (рис. 4.11). С увеличением степени деформации предел текучести растет быстрее временного сопротивления. Обе характеристики у сильно наклепанных металлов сравниваются, а удлинение становится равным нулю. Такое состояние наклепанного металла является предельным; при попытке продолжить деформирование металл разрушается. Путем наклепа твердость и временное сопротивление удается повысить в 1,5-3 раза, а предел текучести в 3-7 раз.
Металлы с ГЦК решеткой упрочняются сильнее металлов с ОЦК решеткой. Среди сплавов с ГЦК решеткой сильнее упрочняются те, у которых энергия дефектов упаковки минимальна (например, интенсивно наклёпываются аустенитная сталь, никель, а алюминий упрочняется незначительно).
С ростом степени деформации возрастают удельное электрическое сопротивление, коэрцитивная сила, понижаются магнитная проницаемость, остаточная индукция и плотность металла. Из-за неоднородности деформации в объеме металла различны изменения плотности, что служит причиной появления остаточных напряжений-как растягивающих, так и сжимающих. Наклепанные металлы легче корродируют и склонны с коррозионному растрескиванию. Образование текстуры деформации вызывает анизотропию свойств. Несмотря на снижение пластичности, наклеп широко используют для повышения прочности деталей, изготовленных методами холодной обработки давлением. Снижение пластичности при наклепа улучшает обрабатываемость резанием вязких и пластичных материалов (латуней, сплавов алюминия и др.).