ія і зміцнення металу
Пластична деформація викликає в металі структурні зміни, які умовно можна розділити на три групи: 1) зміна форми і розмірів зерен; 2) зміна кристалографічної і просторового орієнтування зерен; 3) зміна внутрішньої будови кожного зерна. В результаті пластичної деформації в деформованому металі різко зростає щільність дислокацій та інших дефектів кристалічної решітки, в результаті чого збільшується потенційна енергія металу.
З термодинамічної точки зору система В«деформований металВ» знаходиться в термодинамічно нестабільному стані, оскільки має підвищений рівень енергії. За другим закону термодинаміки така система буде прагнути зменшити свою енергію і повернутися до стану стійкої рівноваги.
Якщо в процесі пластичної деформації відсутні сприятливі умови для процесів дифузії, що прагнуть перевести деформований метал в рівноважний стан з мінімальним рівнем потенційної енергії, то спостерігається холодна пластична деформація, яка супроводжується наклепом металу. p> Наклепання, або нагартовка - це сукупність структурних змін, що призводять до зміни механічних, фізичних і хімічних властивостей пластично деформованого металу. У обробці металів тиском вкоренилося визначення В«наклепуВ» як підвищення міцності і твердості деформованого металу при одночасному зниженні пластичності. Це зміцнення є наслідком тих структурних змін, які виникають в металі при його пластичної деформації.
При розвантаженні полікристала після пластичного формозміни спостерігаються складні явища. Найбільш істотним з них є виникнення залишкових напружень, які поділяються (умовно) на три роду.
Напруги першого роду - залишкові напруги, які утворюються силами, врівноважується між окремими частинами твердого тіла.
Напруги другого роду утворюються силами, врівноважується між окремими зернами полікристала.
Пружна складова деформації в зернах зі сприятливою орієнтуванням площин ковзання (В«СлабкихВ») менше, ніж у інших (В«сильнихВ»). При розвантаженні пружне зміна розмірів В«сильнихВ» зерен має бути більше, ніж В«слабкихВ», але зміни розмірів тих і інших зерен однакові внаслідок повного відновлення розмірів В«СильнихВ» і деформування іншого знака В«слабкихВ» зерен, що й обумовлює виникнення напружень другого роду.
Напруги третього роду утворюються між окремими групами атомів (наприклад між дислокаціями).
Явище наклепу проявляється також у зміні фізико-хімічних властивостей деформованих металів і сплавів. Наприклад, при холодній пластичній деформації погіршуються теплопровідність і електропровідність, змінюються магнітні властивості феромагнітних металів і сплавів.
При холодної пластичної деформації підвищується хімічна активність металу і знижується його корозійна стійкість. Модуль пружності при наклеп металу змінюється незначно, і зазвичай цим зміною нехтують. Холодна пластична деформація обумовлює анізотропію механічних властивостей за рахунок освіти волокнистої структури (орієнтація межзеренного речовини вздовж напрямку дії деформуючий сили) і текстури деформації (переважна кристалографічна орієнтація зерен вздовж напрямку дії деформуючий сили) (рис. 4.4).
В
Рис. 4.4. Сталь марки 08. Волокнисту будову (текстура), х150
Таким чином, після холодної пластичної деформації деформований метал знаходиться в термодинамічно нестабільному стані і тому мимовільно прагне перейти в рівноважний стан.
Вплив нагрівання на властивості деформованих металів і сплавів
При нагріванні пластично деформовані метали поступово відновлюють свою структуру і властивості і переходять у стійкий стан. Цей перехід можна розбити на дві стадії: повернення і рекристалізацію.
Повернення спостерігається при відносно невисоких температурах нагріву (0,2 Т пл , К) і розділяється, у свою чергу, на дві фази: відпочинок і полигонизацию. p> Відпочинок супроводжується дифузійним переміщенням і анігіляцією (взаємним знищенням) точкових дефектів. При цьому знімаються пружні спотворення решітки та частково відновлюються фізичні властивості металу.
полігонізациі відбувається при більш високій температурі і супроводжується змінами в блокової структурі зерен за рахунок перерозподілу і анігіляції лінійних дефектів - дислокацій. Це призводить до подальшого зняття пружних спотворень решітки і більш повному відновленню фізичних властивостей. Властивості міцності при поверненні не змінюються, а пластичність частково відновлюється.
Рекристалізація протікає слідом за поверненням при більш високій температурі, званої температурою рекристалізації. Цю температуру для технічно чистих металів можна наближено визначити за формулою А.А. Бочвара
Т Рекре = 0,4 Т пл (К),
де Т Рекре - абсолютна мінімальна температура рекристалізації, К; Т пл - абсолютна температура плавлення даного металу, К.
При збільшенні кількості д...
