Obiectiv: Pentru a studia efectul de deformare plastică la rece asupra structurii și proprietăților (duritate) de oțel ușoare; examina efectul temperaturii de încălzire asupra proprietăților (duritate) din otel moale la rece.
Masini si echipamente: un set de microsections gata microscop MIM-7, duritate, șubler.
deformare plastică și recristalizare. deformare plastică la rece determină o schimbare în structura metalică și, în consecință, schimbarea proprietăților metalice.
Fenomenele care apar în metalul din cauza deformării plastice a variat. Acestea pot fi împărțite în trei grupe:
a) schimbarea formei și cristalelor (granulometrice);
b) se modifică în Ings lor orientate spre spațiu cristalografice;
c) modificarea structurii interne a fiecărui cristal fin.
deformarea plastică se efectuează prin alunecare (forfecare) sau înfrățire. Slip (offset) este de a muta o parte din cristal în raport cu celălalt în anumite planuri și direcții. Înfrățirii se realizează prin rotirea unui volum de cristal la un anumit unghi.
Numeroase studii arată că culisarea și rotația sunt efectuate de-a lungul planurilor și direcțiile cu ambalaj mai dens de atomi. Cu cât este mai de metal astfel de avioane, mai mare capacitatea sa de deformare plastică. Metale și aliaje cu zăbrele cubice K8 și K12 au o mai mare ductilitate decât metale și aliaje cu G12 grile hexagonale și G6.
De-a lungul planelor care a avut loc o schimbare și scala are loc adiacent distorsiunea rețelei cristaline, care determină întărirea aliajului. Prin urmare, următoarea alunecare are loc într-un alt plan paralel și la o tensiune mai mare.
procesul de alunecare nu poate fi gândit ca mișcarea simultană a tuturor atomilor din planul de alunecare, ca și pentru grupul de atomi necesari sute de tensiune de ori mai mare decât oferta de diapozitive în mișcare. De exemplu, pentru monocristale de fier mai mică rezistență la alunecare teoretică este 23000 MPa, iar rezistența la alunecare reală de 290 MPa, care este de aproape 100 de ori mai mică decât cea teoretică; aluminiu rezistență reală de aproape 500 de ori mai mică decât cea teoretică pentru cupru în 1540 de ori.
O astfel de mare discrepanță între teoretic și forța reală a metalului cauzată de prezența a numeroase defecte zăbrele reale de cristal.
mișcarea relativ ușoară a atomilor de pe avioane de alunecare, datorită prezenței în aceste planuri liniar defecte - dislocații. Dislocații sunt liniare și șurub. Formarea dislocării liniară poate fi reprezentată ca introducerea unui exces de cristal ideal, construite cristalografică semiplanului de atomi de extra-numite (Fig. 14).
Fig. 14. Formarea circuitului de dislocații liniare:
AB - linia de dislocare; CD - dislocarea liniară plan de alunecare
Marginea inferioară a suplimentar AB provoacă o distorsiune mare în rețeaua cristalină, care se numește linia de dislocare. In jurul dislocării liniile sunt concentrate toate deformarea elastică a rețelei cristaline. Deasupra liniei dislocare, care dintre caracteristicile suplimentare, rețeaua cristalină este comprimată, și o linie de dislocare, care nu este de extra întins. Lungimea dislocare poate ajunge la câteva mii de distante interatomice zăbrele.
Când mișcarea dislocațiilor apare atomi decalate cu o cantitate mai mică decât distanța atomică, care necesită un efort minim. Acest lucru se întâmplă deoarece atomii situată pe linia dislocare nu sunt în echilibru; deplasa de la pozițiile lor normale atomii dislocării muta în poziția de echilibru, chiar și cu o tensiune mică, iar atomii poziție normală în dislocat.
In procesul de deformare plastică nu este doar mișcarea dislocațiilor prezente în cristal, dar, de asemenea, o cantitate mare de noi dislocații în planuri diferite cristalografice și direcții. În cazul în care calea dislocărilor întâlni obstacole sub forma altor luxații sau defecte de alt tip, mișcarea procesului de dislocare încetinește, și sunt necesare forțe externe mari pentru a depăși aceste obstacole.
Densitatea de dislocare în metal nedeformată poate fi 10 6 -10 8 dislocații în 1 cm -2. după deformare în același metal ajunge la 10 10 -10 12 cm -2 luxații.
Astfel, crearea de luxații - una dintre cele mai importante fenomene care au loc în timpul deformării plastice.
La un anumit (critic) densitatea dislocațiilor și a altor defecte și distorsiuni ale rețelei cristaline a crește rezistența materialului, cum sunt obstacole în calea liberei circulații a dislocații. Zabrele mai deformată pe cereale, iar limitele dintre blocuri, cu atât mai dificil de a aluneca de-a lungul avionului cristalografice și direcțiile.
Când deformarea plastică a corpului de boabe policristaline sunt deformate în diferite moduri: în primul rând se va deforma acele boabe în care planul de alunecare ușor mai bine poziționate în raport cu forța aplicată.
In dezvoltarea de deformare plastică își schimbă forma de cereale, cereale observate rotații unul față de celălalt, zdrobirea boabelor și formarea lor de o orientare cristalografică specifică - deformare texturii apare. În ceea ce privește rezistența actuală a cerealelor trase sub tensiune și poziționate perpendicular pe acesta în timpul compresiei. Metal devine ca structura fibroasa. linii de fibră optică sunt toate impuritățile situate pe limitele de cereale. materialul texturat este anizotrope, adică proprietăți mecanice și fizice în direcții diferite sunt diferite.
Astfel, deformări plastice, indiferent de modul în care se realizează nu (tensiune, compresie, îndoire, rulare, tragere, etc.), provocând o denaturare a rețelei cristaline, blocuri de mozaic structura divizat și schimbarea formei boabelor care formează schimbările textura toate proprietăţile de metale și aliaje.
caracteristici de rezistență (duritate, rezistență la tracțiune, cu limită de curgere, limita de curgere), cu creșterea gradului de deformare plastică crește; caracteristicile ductilitatea și tenacitatea (alungire, gâtuire, rezistență la impact) sunt în scădere. In procesul de deformare plastică modifică proprietățile fizice: densitatea este redusă, rezistența la coroziune, permeabilitatea magnetică, crește forța de constrîngere, creșterile de rezistivitate, schimbări de forță thermoelectromotive.
Cu un grad de deformare mai mare de 70% crește rezistența la tracțiune a unei jumătăți - de două ori, și, uneori, de trei ori, în funcție de natura metalului și tipul de tratament de presiune. Alungirea la acest redus la 10-20, și uneori chiar de 30-40 de ori.
Rigidizarea metale și aliaje, obținute în procesul de deformare plastică la rece se numește durificare sau durificarea.
stare metalică rezultată din tulpina calire este instabila, metastabil cu creșterea energiei libere. De aceea, chiar și la temperatura camerei, în metalleprotekayut prelucrat la rece spontan procese de difuzie care conduc metale deformat într-o stare de echilibru. La temperaturi ridicate, aceste procese au loc mai rapid. În funcție de gradul de deformare, temperatura și timpul de încălzire în fluxul de metal prelucrat la rece diferite schimbări de tip structural, care sunt împărțite în două etape: Retururi și recristalizare. La rândul său, etapa revenind include polygonization Life și etapa de recristalizare - recristalizare primară (tratament recristalizare) și colectarea sau recristalizare secundară.
La repaus (sau revenirea primul tip), are loc mișcarea difuziv și anihilarea (distrugerea reciprocă) a defectelor punctuale, scăderea concentrației de posturi vacante. Pentru rețelele care sunt eliminate distorsiunea parțial elastică a rețelei cristaline și deci recuperarea parțial proprietăți mecanice și fizice. microstructura de metal și orientarea cristalografică a boabelor sale, practic, nu se schimbă. Temperatura de fier repaus corespunde 300-350ºS.
Polygonization (sau returnarea unui al doilea tip) are loc la o temperatură mai mare (pentru 450-500ºS de fier). Acesta este caracterizat prin faptul că există o mișcare sistematică a dislocații și a grupului de dislocare în serie (fig. 15). Dislocații sunt aranjate una deasupra celeilalte, formând o dislocare verticală limite unghi redus, care divizează subgrains adiacente cu zăbrele dezorientare mici. Ca urmare, retragerea în continuare a distorsiunii zabrele elastică și o mai bună recuperare a proprietăților fizice. Proprietăți mecanice, astfel variază ușor, deoarece procesele care au loc în cereale, boabe și ei înșiși nu se schimba forma lor.
La temperaturi mai ridicate (tne. - temperatura de pornire recristalizarea, Figura 24) definite pentru fiecare material începe formarea de noi boabe în fibre de retur
Fig. 15. polygonization schemă:
și - o distribuție haotică a dislocații într-un cristal îndoit; b - perete după dislocarea polygonization
structură. Astfel, există o pierdere completă a rezistenței materialului deformat. Proprietăți mecanice și fizice dobândite valorile lor anterioare (vezi. fig. 24). Formarea și creșterea de noi boabe cu un grilaj mai puțin distorsionată din cauza inițială boabe deformate numit tratament de recristalizare. sau recristalizare primară. Forța motrice a recristalizării este energia de denaturare a boabelor deformate.
Temperatura debutul recristalizare (18) depinde de mulți factori, în primul rând pe gradul de deformare a materialului, compoziția chimică, cantitatea de impurități în aceasta; natura materialului pe mărimea granulelor înainte de deformare, temperatura de deformare. Acesta a stabilit că
în cazul în care Trekr. - recristalizare temperatura absolută; un - coeficient luând în considerare factorii de mai sus; Pt. - temperatura de topire absolută a substanței.
Pentru fier și alte metale de puritate comercială temperatura minimă de recristalizare se determină prin formula LA Bochvar (19):
Creșterea temperaturii (t1. Cm. Fig. 16) sau creșterea timpului de rezidență duce la creșterea cerealelor, adică, absorbție mică se produce, termodinamic instabile granule mai mari. Un astfel de proces se numește recristalizarea colectivă sau secundară. Această etapă de recristalizare este de dorit pentru producție, deoarece aceasta conduce la formarea inequigranular.
Fig. 16. Efectul încălzirii asupra proprietăților mecanice și microstructura din metal prelucrat la rece
Temperatura de recristalizare este de mare importanță practică. Pentru a crea o deformare plastică în materialul de întărire (calire), trebuie efectuată la temperaturi sub temperatura de recristalizare. O astfel de presiune de tratament nazyvaetsyaholodnoy. Dacă tratamentul de presiune se efectuează la temperaturi peste temperatura de recristalizare, care apare atunci când tulpina călirea va fi îndepărtat procesul de recristalizare și materialul se înmoaie. O astfel de prelucrare se numește fierbinte sub presiune.
operație termică care constă în încălzirea materialului deformat la o temperatură peste Trekr. expunerea și răcirea lentă ulterioară (cuptorul) se numește recoacere de recristalizare.
Practic, temperatura de recoacere de recristalizare este selectată deasupra 200-300ºS calculată, de obicei, pentru a accelera procesul de recristalizare. Pentru fier și oțel, această temperatură este luat 650-700ºS.
Se constată că cultivarea cerealelor este deosebit de puternic, după un mic grad de deformare, numit gradul critic de deformare # 949; cr. (Fig. 17).
Gradul critic de deformare egală cu 5,6% fier; din oțel moale pentru 7-15%.
În cazul în care gradul de deformare critică posibilă anihilarea reciprocă a dislocațiilor la mișcarea lor termică, ceea ce contribuie la scăderea treptată a numărului de luxații la limitele granulelor și îmbinați mai multe boabe într-o singură mare.
Gradul critic de deformare trebuie să fie evitată, deoarece, după recoacere de recristalizare structura grosieră are o duritate redusă, o mai mică # 963; c. # 963; 0,2 și # 948;.
Fig. 17. Influența gradului de deformare asupra dimensiunii granulelor după recoacere de recristalizare
Ordinea de performanță
În această lucrare, studenții sunt introduse pentru a schimba forma, dimensiunea granulelor și duritatea metalului supus la o deformare plastică la rece și de recoacere de recristalizare.
În timpul funcționării, se procedează după cum urmează.
1. Dă un rezumat al pozițiilor principale teoretice INJ.
2. Probele de laborator de colectare pentru a învăța să schițeze în tabel. 6 pentru a explica microstructura unei porțiuni nedeformată a pieselor de probă și probe supuse diferite grade de deformare plastică la rece (fig. 18) și setați duritatea eșantionului de gradul de deformare plastică a suprafețelor.
Fig. 18. Eșantionul a fost supus la rece din plastic grade de deformare varierea
Gradul de deformare plastică la rece se calculează ca raport procentual (20):
unde h0 - grosimea eșantionului, înainte de deformare plastică la rece, mm;
hi - grosimea probei după deformare plastică la rece, mm;
Rezultatele sunt scrise în tabel. 5.