Холодна і гаряча деформація

Холодної деформацією називають обробку тиском при температурах нижче температури початку рекристалізації. При холодної деформації рекристалізація не відбувається. Метал зміцнюється, набуває волокнисту будову. Зерна витягуються в напрямку діючої сили.

Гарячої деформацією називають обробку тиском при температурах вище температури початку рекристалізації. У цьому випадку одночасно з деформацією відбувається рекристалізація металу: деформовані зерна практично миттєво замінюються новими равноосной. Висока пластичність і низька твердість і міцність зберігаються протягом всього процесу деформації. Наклепу не відбувається.

Наприклад, деформування свинцю при кімнатній температурі є гарячою деформацією: Трекра = 0,4 (327 + 273) = 240 К. тоді tрекр. = (240 - 273) =

= 33 ° С. Для заліза деформування при t = 300 ... 400 C є холодною обробкою тиском, так як температура початку рекристалізації заліза дорівнює 450 ° С.

Чим більше перевищення температури обробки над температурою рекристалізації, тим легше відбувається гаряча пластична деформація металу або сплаву. Найкращою оброблюваністю тиском мають сплави з однорідною структурою. Наприклад, доевтектоїдних стали піддають гарячої обробці тиском тільки в аустенітному стані (-Fe). При більш низьких температурах гетерогенна структура не забезпечує однорідність деформації (аустеніт і ферит розрізняються за властивостями), що може призвести до великим залишковим напруженням і розтріскування.

Механічні властивості металів

Міцність, пластичність і в'язкість є головними механічними властивостями металів і сплавів. Залежно від умов навантаження деталей необхідно знати ті механічні властивості, які визначають поведінку матеріалу саме в цих умовах. Тому розрізняють механічні властивості:

а) при випробуванні постійними (статичними) напруженнями. наприклад, міцність при розтягуванні, вигині, крученні;

б) при випробуванні змінними напругами. наприклад, втомна міцність при вигині або крученні;

в) при випробуванні динамічними напруженнями. наприклад, ударна в'язкість, яка визначається як робота руйнування при ударному вигині.

Крім того, механічні властивості залежать від температури (при глибокому охолодженні метали охрупчиваются, при збільшенні температури - разупрочняется). Тому в залежності від умов роботи визначають різні механічні властивості, іноді комплекс властивостей.

Випробування на розтяг для визначення характеристик міцності (В, 0,2 і ін.) І пластичності (, ) проводять на спеціальних розривних машинах шляхом розтягування стандартних зразків (циліндричних або плоских). В процесі випробувань проводиться автоматичний запис діаграми в координатах «подовження - навантаження». Прямолінійний ділянку діаграми відповідає пружною деформації зразка, вигнутий - започаткування і розвитку пластичної деформації. Пластична деформація супроводжується утонением зразка і утворенням шийки, що призводить в подальшому до руйнування.

Визначення твердості. Твердістю називається здатність матеріалу чинити опір пластичної деформації при впровадженні в нього стороннього тіла, яке саме при цьому пластично не деформується. Визначення твердості має велике практичне значення, так як дозволяє оцінити якість матеріалу після різних видів обробки. Випробування на твердість (на відміну від інших механічних випробувань) є неруйнівними видами контролю. тому можуть застосовуватися для готових деталей.

Найбільш широко застосовуються способи вимірювання твердості: по Брінеллю (HB), Роквеллу (HRA, HRB, HRC), Вікерсом (HV). Метод мікротвердості дозволяє визначати твердість мікрооб'ємів (окремих структурних складових, тонких поверхневих шарів і ін.). Велике практичне значення має залежність між твердістю і міцністю, яка дозволяє побічно судити про міцність металу по його твердості: В = (0,3 ... 0,4) НВ.

Випробування на ударну в'язкість (KCU, KCV, KCT) проводять для оцінки схильності матеріалів до крихкого руйнування. Стандартний зразок встановлюють на двох опорах і руйнують ударом спеціального бойка або молота. Досить надійними є матеріали з ударною в'язкістю KCU більше 0,3 МДж / м 2 (або KCT більше 0,12 МДж / м 2).

Грубозернисті стали мають значно меншу ударну в'язкість, тобто більш схильні до крихкого руйнування і менш надійні, ніж дрібнозернисті. Зі зниженням температури в багатьох сплавах проявляється хладноломкость, що характеризується різким зменшенням ударної в'язкості.

Випробування на витривалість проводять для визначення втомної міцності (для деталей, що зазнають багаторазові навантаження). Втомний характер навантаження призводить до того, що деталі руйнуються при напружених, значно менше тимчасового опору і навіть межі текучості. Явище втоми пояснюється наступним чином. При багаторазово повторюваних навантаженнях спочатку в одному або декількох зернах відбувається пластична деформація, що викликає наклеп. Поступово запас пластичності цих зерен вичерпується і вони руйнуються. Мікротріщини проникають в сусідні зерна, зливаються в одну магістральну тріщину, яка повільно просувається, послаблюючи перетин деталі. Здатність металу чинити опір втомного руйнування прийнято називати витривалістю або втомної міцністю (-1 і ін.). Межа витривалості визначають на спеціальних зразках, які навантажуються найчастіше за схемою «змінний вигин з обертанням». Зразок навантажується як консольна балка і одночасно обертається. За кожен поворот зразка напруги в кожній його точці змінюються від максимально стискають до максимально розтягують.