15.8. Определение сопротивления деформации при холодной прокатке

Механические свойства металла при деформации в холодном состоянии значительно изменяются в результате упрочнения.

При этом предел прочности и условный предел текучести повышаются. Наиболее интенсивное изменение величин и происходит в интервале обжатий до 30 %; при последующем увеличении обжатия интенсивность изменения этих характеристик уменьшается, с увеличением деформации разница между значениями порога текучести и предела прочности уменьшается и при больших степенях деформации (70 – 90%) величина предела текучести практически приближается к величине предела прочности.

Таким образом, при холодной прокатке основным фактором, который влияет на предел текучести, есть деформационное упрочнение. Предел текучести определяется с помощью кривых упрочнения, которые строятся по результатам исследований металлов на разрывных машинах.

Для определения предела текучести и предела прочности расчетным путем кривые упрочнения аппроксимированы математическими выражениями. Часто используют формулы такого вида:

(15.51)

(15.52)

где – предел текучести отожженного металла, МПа;

– суммарное относительное обжатие, %;

А, В, n, m – эмпирические коэффициенты, зависящие от химического состава металла.

Значения ,, А, В, m, и n сведены в таблицу 15.4.

Таблица 15.4 – Значение постоянных величин для определения предела текучести и предела прочности

Сталь	исх, МПа	А, МПа	n	исх, МПа		В, МПа	m
Армко-железо	250	50,0	0,56	370		33,0	0,61
Ст 0	250	56,2	0,46	360		16,5	0,68
Ст 1	260	13,3	0,73	400		26,8	0,57
Ст 2	300	30,6	0,62	380		18,6	0,71
08 кп	230	34,6	0,60	320		14,8	0,75
08	300	77,0	0,48	400		52,0	0,54
10	300	29,5	0,64	370		27,8	0,62
20	380	31,6	0,64	510	5,8		0,98
20А	350	64,5	0,50	520	11,7		0,83
35	-	-	-	520	33,8		0,60
40	350	83,6	0,48	600	14,0		0,82
45	350	86,6	0,48	580	14,4		0,83
50	400	100,0	0,47	680	17,4		0,80
85	500	147,0	0,43	950	21,0		0,77
65Г	400	176,0	0,35	780	19,0		0,78
70Г	-	-	-	550	1,9		1,20
09Г2	320	59,0	0,46	470	6,4		0,91
12ГС	500	100,0	0,34	680	19,0		0,64
10Г2	350	44,0	0,59	470	18,0		0,75
25ХГСА	380	57,0	0,57	580	17,0		0,76
30ХГСА	480	86,0	0,45	640	34,0		0,61
У10	450	25,0	0,79	620	18,0		0,83
У12	550	27,0	0,76	680	22,0		0,77
У8А	590	18,0	0,84	500	14,0		0,84
У8ГА	400	114,0	0,44	670	22,0		0,73
У9А	300	127,0	0,41	600	15,0		0,80
У10А	400	64,0	0,60	600	27,0		0,77
У12А	620	7,6	1,02	-	-		-
Р9	270	79,0	0,61	670	13,0		0,91
9ХФ	350	90,0	0,49	590	19,0		0,80
50ХФА	450	32,0	0,66	550	45,0		0,50
Э21, Э22	370	34,0	0,63	480	22,0		0,68
Э31, Э32	400	112,0	0,38	580	34,0		0,59
Э41, Э42	500	48,0	0,62	640	50,0		0,54
Х15Н60	-	-	-	640	32,0		0,70
ОХ13/ЭИ496/	320	72,0	0,45	500	17,0		0,71
Х25Т/ЭИ439/	-	-	-	450	53,0		0,50
2Х13Н4Г9/Х13Н4Г9, ЭИ100	340	18,0	0,84	970	3,6		1,30
1Х21Н5Т/ЭИ811	670	27,0	0,68	780	19,0		0,70
Х14Г14НЗТ /ЭИ711	300	93,0	0,62	900	7,2		1,10
Х14Г14Н /ЭП212	340	33,0	0,78	740	10,0		1,00
Х18Н9 /1Х18Н9, ЭЯ1	250	19,0	1,00	630	1,3		1,60
2Х18Н9	600	38,0	0,70	840	24,0		0,74
Х18Н9Т 1Х18Н9Т, 3Я1Т	410	24,0	0,91	680	6,2		1,24
4Х18Н2502 /Х18Н2502, ЭЯ3C	600	36,0	0,76	-	-		-
Х23Н18/ЭИ417	360	170,0	0,46	-	-		-
ХН75БТЮ/ЭИ602	540	73,0	0,65	680	54,0		0,69
ХН78Т /ЭИ435/	500	71,0	0,58	800	13,0		0,87
12Х5МА	480	23,0	0,72	580	8,9		0,89
0Х20Н4АГ10/ННЗ	500	25,0	0,92	800	6,6		1,20
0Х17Н5Г9АБ/ЭП55	600	59,0	0,69	850	22,0		0,86
Х22Н5АГ9 /ЭП20	550	51,0	0,72	880	18,0		1,23
ЭИ659	700	3,8	1,10	780	2,2		1,18
ЭИ712	380	36,0	0,62	520	6,0		1,00
ЭИ763	470	14,0	0,80	620	10,0		0,76
ЭИ846	330	54,0	0,74	570	38,0		0,78
ЭИ852	330	194,0	0,26	580	90,0		0,32
ЭИ962	600	40,0	0,64	740	27,0		0,68

При использовании данных табл. 15.4 необходимо учесть, что величиныи полученные при исследованииотожженного металла и могут значительно отличаться от величин, которые приведены в Гостах или технических условиях на данную марку стали, потому что в ряде случаев последними предусматриваются испытания металла после специальной термической обработки. Сведения об изменении механических характеристик относятся к процессам деформации металла в холодном состоянии со степенями деформации более 5 % и для расчета с малыми обжатиями (например, дрессировка) не могут быть применены.

Средний предел текучести в очаге деформации при холодной прокатке часто определяют как среднеарифметическое.

(15.53)

где и – пределы текучести соответственно в сечениях входа и выхода из очага деформации.

Величины и находят по кривым упрочнения или рассчитывают по вышеприведенным формулам. Однако определение предела текучести по этой формуле не совсем точно, потому что механические свойства металла изменяются вдоль дуги контакта не прямолинейно. В начале очага деформации предел текучести растет интенсивнее, чем в конце.

Более точные результаты дает определение среднего предела текучести по среднему относительному обжатию, который рассчитывается по формуле:

(15.54)

где и – суммарное относительное обжатие до и после прохода.

Выше приведена методика определения предела текучести при холодной прокатке только с учетом упрочнения металла. Вместе с этим на его величину в некоторой степени влияют и другие факторы. Принято признавать, что при холодной прокатке механические свойства мало зависят от скорости деформации, что в целом справедливо, но значительная разница между скоростями деформации в реальных процессах и при испытаниях металла на растяжных машинах приводит к повышению предела текучести на 30 – 40 %.

Кроме этого, при испытании на разрывных машинах металл подлежит растяжению, а при прокатке имеет место схема сжатия. Опыты показывают, что величина предела текучести при сжатии приблизительно на 10 % выше, чем при растяжении.

Также следует учитывать, что в результате пластической деформации температура металла в очаге деформации повышается и достигает 200 – 250°С, что способствует некоторому снижению предела текучести.

С учетом этих факторов предел текучести при холодной прокатке можно определить по формуле:

(15.55)

где – предел текучести, найденный с учетом только упрочнения;

– коэффициент, учитывающий схему напряженного состояния;

– температурно-скоростной коэффициент.

Величину можно принять равной 1,1.

На основе анализа режимов деформации в условиях действующих станов установлено, что величина коэффициента находится в пределах 1,1 – 1,2. Для более точного определения коэффициента необходимо использовать экспериментальные данные по температурно-скоростной зависимости предела текучести в условиях холодной деформации.