Изменение структуры и свойств металлов при пластической деформации. Наклеп.

Пластическая деформация вызывает:

- изменение формы и размеров зерен;

- изменение внутреннего строения зерна (повышается плотность дислокаций, формируется ячеистая структура).

С увеличением степени деформации все заметнее становятся изменения в микроструктуре деформируемого металла: все большее число зерен приобретает не равноосную, а вытянутую форму. При степени деформации 70-80 % практически все зерна вытягиваются в направлении действия растягивающих напряжений (рисунок 3.6).

Рисунок 3.6 - Изменение микроструктуры металла

при наклепе (e – степень деформации)

Увеличение плотности дислокаций затрудняет дальнейшее скольжение. Для того, чтобы продолжать деформацию металла, нужны большие напряжения. Металл упрочняется, его сопротивление деформированию возрастает. Это означает, что происходит повышение его прочностных характеристик (σ_0,2 - предела текучести условного, σ_Т - предела текучести физического, σ_В - временного сопротивления разрыву) и твёрдости (НВ). Но в то же время наблюдается снижение характеристик пластичности (d - относительного удлинения, y - относительного сужения) и вязкости (KCU – ударной вязкости) – (рисунок 3.7). Описанное изменение свойств называют деформационным упрочнением.

Рисунок 3.7 - Изменение механических

свойств металла при наклепе:

1 – σ_В - временное сопротивление разрыву;

2 – σ_0,2 - предел текучести условный;

3 - d - относительное удлинение.

Из графика зависимости механических свойств от степени деформации (рисунок 3.7) видно, что наиболее сильно металл упрочняется в начале деформирования, а затем с ростом деформации упрочнение замедляется. Предел текучести условный σ_0,2 растет быстрее временного сопротивления разрыву (предела прочности) σ_В.

У сильно деформированных металлов значения предела текучести и предела прочности практически равны, а величина пластичности близка к нулю. Это состояние металла характеризуется как предельное деформированное, предшествующее разрушению. Плотность дислокаций составляет p=10¹² см^-2, бóльшую их плотность создать невозможно, так как неизбежно возникают зародыши трещин.

В результате сильной пластической деформации предел прочности и твердость могут увеличиться в 1,5-3 раза, предел текучести – в 3-7 раз.

Физические свойства металлов тоже изменяются, например, уменьшаются электропроводность, магнитная проницаемость, плотность. Наблюдается изменение химических свойств: снижается стойкость против коррозии в различных газовых средах, увеличивается растворимость металлов в кислотах и щелочах.

Вся совокупность изменений структуры и свойств металлов и сплавов, вызванная холодной пластической деформацией, называется наклёпом (нагартовкой).

Явление наклёпа используется с целью повышения конструктивной прочности материала деталей при холодной обработке давлением, в частности, с целью поверхностного упрочнения деталей (оси, валы, зубчатые колеса, подшипники, поршни, цилиндры).

В результате наклёпа в поверхностном слое обработанной детали создаётся благоприятная система остаточных напряжений, за счёт чего повышается усталостная прочность и износостойкость. Для создания более прочного и твёрдого поверхностного слоя применяют различные способы обработки поверхности, например, обкатку роликами, дробеструйную обработку, выглаживание, накатывание, дорнование.

Из практики известно, что вязкие металлы и сплавы (железо, алюминий, медь, латуни, алюминиевые сплавы) лучше обрабатываются резанием в наклёпанном состоянии, что подтверждает эффективное использование наклёпа в технологии обработки материалов.

Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 4069; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 234 5 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!