Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

Явление наклёпа. Рекристаллизация и возврат




Изменение формы и размеров поликристаллического металла в результате пластической деформации в той или иной мере связано с изменением формы отдельно взятого зерна. Поэтому при пластической деформации металл претерпевает структурные изменения, что ведет к изменению механических и других свойств металла. В деформируемом металле с увеличением степени деформации увеличиваются его прочностные характеристики. Явление изменения структуры и увеличение механических свойств металла в процессе пластической деформации называется наклепом или упрочнением.

Явление упрочнения в настоящее время объясняет теория дислокаций. Упрочнение - это увеличение сопротивляемости сдвигу, которое вызывается накоплением (повышением плотности) дислокаций при пластической деформации. Продвижение дислокаций по кристаллу затрудняется в связи со скоплением их у препятствий. Такими препятствиями могут быть другие дислокации, точечные дефекты кристаллов, границы зерен и т.д. В результате плотность дислокаций значительно возрастает. Кроме того, упрочнение вызывается также торможением дислокаций в связи с измельчением зерен, искажением решетки металла, возникновением напряжений. Особенно эффективными "барьерами" для дислокаций являются границы зерен.

В результате пластической деформации при низкой температуре металл не только упрочняется, но также изменяются многие его свойства. Более интенсивно изменение свойств происходит в области малых деформаций. При больших деформациях свойства, изменяются в меньшей степени.

На рисунке показан характер изменения свойств металла с увеличением степени пластической деформации.

Кривая 1 характеризует изменение твердости НВ, предела

прочности бВ, предела текучести бТ, растворимости в кислоте,

электросопротивления и др. Кривая 2 характеризует

удлинение б и уменьшение поперечного сечения при

растяжении, ударную вязкость ак, теплопроводность,

плотность и др.

 

Применительно к механическим свойствам металлов следует отметить, что с увеличением степени пластической деформации характеристики прочности возрастают, а характеристики пластичности убывают.

Появление наклепа при деформации позволяет в широких пределах регулировать конечные свойства металлоизделий. Холодной пластической обработкой (прокаткой, волочением и др.) можно в 2-3 раза повысить предел прочности и увеличить предел текучести. Например, для стали, содержащей 0,3 % С, при степени деформации 70 % прочность увеличивается с 500 до 950 МПа.

С другой стороны, упрочнение заметно увеличивает сопротивление металла пластической деформации, а это увеличивает усилия, необходимые при деформировании. Одновременно с этим наклеп вызывает понижение пластических свойств металла, что приводит к опасности образования трещин, расслоений и других дефектов при дальнейшей деформации. Так, у той же стали с содержанием 0,3% С относительное удлинение, которое является одним из показателей пластических свойств, при степени деформации 70% снижается с 30 до 2%, т.е. примерно в 15 раз.

В наклепанном металле в результате пластической деформации происходит искажение кристаллической решетки. Атомы в такой решетке стремятся к перестройке, приводящей к уменьшению ее искажений, т.е. стремятся к более устойчивому состоянию. При низких температурах подвижность атомов мала. С повышением температуры она увеличивается, начинают развиваться процессы, которые приводят металл к равновесному состоянию.

Различают следующие стадии процесса устранения наклепа при нагреве:

- отдых (возврат);

- первичная рекристаллизация или рекристаллизация обработки;

- собирательная рекристаллизация или рост зерен;

- вторичная рекристаллизация.

Под отдыхом (возвратом) понимают частичное снятие напряжений и восстановление упруго искаженной кристаллической решетки путем перемещения атомов на небольшие расстояния, при нагреве металла на относительно невысокие температуры (ниже температуры рекристаллизации). Например, для железа до 100-400 °С. При отдыхе заметных изменений в микроструктуре не наблюдается, металл сохраняет волокнистое строение. В результате отдыха твердость и прочность несколько понижаются, а пластичность возрастает.

При нагреве до достаточно высоких температур подвижность атомов заметно возрастает и происходят процессы рекристаллизации.

Рекристаллизацией называется процесс образования и роста новых зерен при нагреве наклепанного металла до определенной температуры (температуры начала рекристаллизации). Этот процесс протекает в две стадии. Различают рекристаллизацию первичную (обработки) и собирательную.

Первичная рекристаллизация заключается в образовании зародышей и росте новых зерен с неискаженной кристаллической решеткой. Зародыши новых зерен возникают у границ, и особенно в местах пересечения границ зерен, пачек скольжения двойников. В местах, связанных с наибольшими искажениями решетки при наклепе, происходит перемещение атомов, восстановление решетки и возникновение зародышей новых равноосных зерен. Вначале процесс протекает медленно, происходит зарождение центров кристаллизации, затем образуются мелкие зерна, которые растут и входят в непосредственное соприкосновение друг с другом. Стадия первичной рекристаллизации длится до тех пор, пока новые неискаженные зерна не заполнят весь объем металла.

Собирательная рекристаллизация является второй стадией процесса рекристаллизации и заключается в росте образовавшихся зерен. При этом одни зерна растут за счет других, за счет перехода атомов через границы раздела. Процессы собирательной рекристаллизации могут совершаться и до полного завершения первичной рекристаллизации. Результатом этого процесса может быть резкая неоднородность структуры по величине зерна.

Скорость рекристаллизации и характер конечной структуры зависят от многих факторов:

- степени предварительной деформации;

- температуры нагрева;

- скорости нагрева;

- скорости деформации;

- наличия примесей в сплаве и др.

Шликерное литьё

Выделку керамической посуды мы привыкли связывать с гончарным кругом, а изготовление глиняных фигурок — с обычной лепкой. Но есть и другие способы, и среди них — шликерное литье. Оно дает возможность с большой точностью передавать тончайшие детали, особенно когда нужно изготовить несколько совершенно одинаковых тонкостенных сосудов или небольших скульптур.

Шликер — это глина, разведенная водой до состояния, напоминающего густые сливки. Гипсовая форма, в которую наливают шликер, вбирает в себя воду. При этом слой глинистой массы равномерно оседает на внутренних поверхностях формы, образуя стенки будущего изделия. Излишек шликера сливается из формы. После высыхания полое глиняное изделие извлекают из формы, досушивают, а потом обжигают. Такова в общих чертах схема шликерного литья.

Но прежде чем вы приступите непосредственно к литью, вам придется проделать подготовительную работу: выполнить эскиз, изготовить по нему модель будущего изделия, а затем отлить разъемную литейную форму.

К разработке эскиза следует приступать только после того, как вы четко представите себе назначение изделия. Форма, пропорции, величина, декоративная отделка всегда тесно связаны с назначением. Но учтите, что каким бы удачным ни был эскиз, при изготовлении по нему объемной вещи возникает, как правило, необходимость внести какие-то поправки. Работа над объемной моделью может подсказать решения, которые не всегда удается предусмотреть в эскизе.

Модель можно выполнить из дерева или гипса. Если вы изберете дерево, воспользуйтесь токарным станком, столярными и резчицкими инструментами. Выточенные и вырезанные детали соединяются в единое целое гвоздями, шурупами и водостойким клеем, например БФ или эпоксидным. Поверхность готовой модели несколько раз пропитывают горячей олифой и высушивают.

Модели из гипса вытачивают на простом самодельном станке, который показан на рисунке. По правую и левую стороны от рабочей части станка расположены две ступенчатые подпорки. Во время точения на ступеньки подпорок укладывают деревянную рейку — правилку. На правилку опирается стержень резца во время вытачивания модели. На диск, насаженный на вертикально расположенный вал, прибивают несколько коротких планок, по периметру диска привязывают бечевками опалубку из водостойкого картона, пропитанного олифой или парафином, и заливают опалубку гипсом. После затвердения гипса и снятия опалубки на диске образуется массивная цилиндрическая болванка — головка станка. Головка располагается так, чтобы во время работы размещенная на ней заготовка модели находилась примерно на уровне глаз. Привод от электромотора нужно подобрать так, чтобы диск вращался против часовой стрелки со скоростью 300-350 оборотов в минуту.

Оборудование для прокатки

Возможна прокатка только пластичных металлов в горячем или холодном состоянии (фольга является продуктом прокатки чистого алюминия в холодном состоянии).

Форма. Форма может быть достаточно сложной, но существуют существенные ограничения, связанные с условиями прохода металла через прокатные валки. Трудно получить поверхности перпендикулярные осям прокатных валков, поэтому необходимо предусматривать специальный наклон таких стенок. Трудно или иногда невозможно получать профили сортамента с закрытыми, замкнутыми поверхностями.

Размеры проката. Диапазон размеров (толщин) прокатываемого металла довольно широк. От толстолистового проката (>200мм) до фольги толщиной до 0,001мм.

Точность проката. Если при прокатке в горячем состоянии точность составляет десятые доли мм, что соответствует 12-14 квалитетам точности, то при прокатке без нагрева точность может быть существенно выше и при прокатке фольги достигает тысячных долей миллиметра.

Шероховатость проката. Также зависит от наличия нагрева и при горячей прокатке металла. Шероховатость существенно выше (до Rz 320), при холодной же прокатке (фольга) может быть получена весьма низкая шероховатость (менее Ra0,63).

Поделиться:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...