ВЛИЯНИЕ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ И НАГРЕВА НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Исследовать влияние степени обжатия и температуры рекристаллизации на структуру и свойства металлов и сплавов.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
В результате пластической деформации происходит изменение не только формы и размеров изделия, но и изменение структуры металла, которая приводит к изменению механических свойств.
При деформации металла в холодном состоянии образуется наклеп – упрочнение металла, которое объясняется увеличением числа дефектов кристаллического строения (дислокаций, межузельных атомов).
Все дефекты кристаллического строения повышают сопротивление деформации и уменьшают пластичность.
Наклеп широко используется в промышленности для упрочнения термически не упрочняемых сплавов. В то же время снижение пластичности, возникающее при холодном деформировании металла, создает технологические трудности для дальнейшей обработки (резанием, давлением).
Еще к недостаткам наклепа можно отнести ухудшение коррозионной стойкости металла и анизотропию свойств (разные свойства в разном направлении)
Для снятия наклепа металл подвергают термической обработке - рекристаллизационному отжигу. Рекристаллизационный отжиг – это термическая обработка холоднодеформированного металла или сплава, при которой главным процессом является рекристаллизация, в результате чего восстанавливается структура и свойства наклепанного металла.
|
|
|
tр.о. = tрек + (100…150)0 С,
где: tр.о. – оптимальная температура рекристаллизационного отжига, 0С.
tрек. – температура рекристаллизации, выраженная в 0С.
Температура начала рекристаллизации находится в определенной зависимости от температуры плавления материала. Это минимальная температура при которой происходит зарождение новых равноосных зерен на границе текстуры:
Трек. = α • Тпл., К
где: Трек. – абсолютная температура рекристаллизации, К
Тпл. – абсолютная температура плавления материала, К
α – коэффициент, учитывающий чистоту металла; α = (0,1…0,4) – для чистых металлов (для технически чистых металлов α = 0,4), α = (0,6…0,8) – для сплавов.
Рекристаллизационный отжиг часто применяют как межоперационную термическую обработку при холодной прокатке, волочении, штамповке и т.д.
В зависимости от соотношения температур деформации и рекристаллизации различают холодную и горячую деформацию.
Тдеф. < Трек. – холодная пластическая деформация,
Тдеф. > Трек. – горячая пластическая деформация.
В результате горячей пластической деформации не происходит упрочнение металла, т.к. оно устраняется рекристаллизацией, которая происходит после окончания горячей деформации.
|
|
|
ОБОРУДОВАНИЕ, ПРИБОРЫ, МАТЕРИАЛЫ, НАГЛЯДНЫЕ ПОСОБИЯ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ
3.1. Лабораторная клеть прокатного стана.
3.2. Твердомер ТК-2.
3.3. Муфельные электрические печи.
3.4. Образцы из алюминиевой и медной проволоки.
3.5. Наглядные пособия, плакаты, макет кристаллического строения кубической решетки.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
4.1. Изучить настоящее методическое пособие.
4.2. Провести холодную прокатку алюминиевой и медной проволоки, для чего:
4.2.1. Замерить поперечные размеры алюминиевой и медной проволоки.
4.2.2. На приборе ТК-2 замерить твердость алюминиевой и медной проволоки в исходном состоянии.
4.2.3. Прокатать алюминиевую и медную проволоку в прокатном стане в первом ручье.
4.2.4. Замерить поперечные размеры проволоки после первой прокатки.
4.2.5. Замерить твердость алюминиевой и медной проволоки на приборе ТК-2 после первой прокатки.
4.2.6. Прокатать алюминиевую и медную проволоку во втором ручье.
4.2.7. Замерить поперечные размеры проволоки после второй прокатки
4.2.8. Замерить твердость алюминиевой и медной проволоки после второй прокатки на приборе ТК-2.
4.2.9. Расчетным путем определить степень деформации (обжатия) проволоки после каждой прокатки по формуле:
|
|
|
где Н0 – поперечный размер (диаметр проволоки) в исходном состоянии, мм;
Нi – поперечный размер проволоки после i- ой операции, мм.
4.2.10.Заполнить таблицу 1 по результатам замеров
Таблица 1 – Значения экспериментальных данных
| Материал | Состояние | Толщина, мм | Степень деформации Е,% | Твердость НRB |
| 1. Al | Исходное | |||
| Деформация 1 | ||||
| Деформация 2 | ||||
| Отожженное при Т = 3500 С | ||||
| 2. Cu | Исходное | |||
| Деформация 1 | ||||
| Деформация 2 | ||||
| Отожженное при Т = 5000 С |
4.3. Провести рекристаллизационный отжиг наклепанного материала при температуре: для алюминиевой проволоки Т = 3500 С, для медной Т = 5000 С с последующим охлаждением на воздухе.
4.3.1. Провести замер твердости на приборе ТК-2 образцов после рекристаллизационного отжига. Результаты занести в таблицу 1
4.4. Построить график НRB =f (Е) по данным эксперимента
СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
5.1. Наименование работы.
5.2. Цель работы.
5.3. Таблица 1 – Значения экспериментальных данных
5.4. Графики зависимости НRB =f (Е) для алюминиевой и медной проволоки.
|
|
|
5.5. Выводы по лабораторной работе.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
6.1. Что такое наклеп?
6.2. Назовите положительные и отрицательные качества наклепанного металла.
6.3. Назовите причину возникновения наклепа.
6.4. Как меняется зеренная структура при наклепе?
6.5. Как меняется тонкая атомно-кристаллическая структура при наклепе?
6.6. Как восстановить структуру и свойства, которые металл имел до возникновения наклепа?
6.7. Что такое температура рекристаллизации?
6.8. Какое практическое значение имеет температура рекристаллизации?
6.9. Как определяется температура рекристаллизации?
6.10. Происходит ли упрочнение металла при горячей пластической деформации?
Лабораторная работа № 5
Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 962; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!