Міністерство освіти і науки України
Сумський державний університет
Методичні вказівки до лабораторної роботи
«Обробка металів пластичним деформуванням.
Поздовжнє прокатування металів»
з курсу «технологія конструкційних матеріалів»
для студентів машинобудівних спеціальностей всіх форм навчання
Вид-во СумДУ
2
Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи на тему " Обробка металів пластичним деформуванням. Поздовжнє прокатування металів " з курсу "Технологія конструкційних матеріалів і матеріалознавство" / Укладач: С.В.Марченко – Суми: Вид-во СумДУ, 2008.– с.
Кафедра «Прикладне матеріалознавство і ткм»
1.Мета роботи
Вивчення принципів обробки металів тиском на прикладі поздовжнього прокатування.
2. Основні положення
2.1 Вплив обробки тиском на властивості металу
Обробка тиском змінює не тільки форму початкової заготівки, але впливає також на властивості і структуру оброблюваного металу. При цьому слід розрізняти холодну і гарячу обробку тиском.
2.1.1 Холодна обробка тиском
При обробці металу пластичним деформуванням при температурах менших за 0,25…0,3 Тпл (для сталі низьковуглецевої ∼3500С) виникає явище фізичне зміцнення металу - наклеп.
Основними ознаками зміцнення є зміна форми зерен — витягування їх у напрямку найбільшої деформації і поява певного орієнтування зерен в одному напрямі. Таким чином, структура металу стає волоконною і називається текстурою.
|
Рис. 1. Мікроструктура низьковуглецевої сталі: а — до холодної деформації; б — після холодної деформації. |
|
Рис. 2. Вплив холодної деформації на механічні властивості низьковуглецевої стали |
Зміни, внесені холодною обробкою тиском в структуру і властивості металу, не є незворотними (окрім волокнистості).
Зміцнення може бути зняте за допомогою термічної обробки.
|
Рис. 3. Вплив термічної обробки на властивості наклепаного металу після холодного пластичного деформування |
При нагріванні наклепаної сталі спочатку відбуваються зняття напружень й усунення спотворень кристалічних ґрат — процес повернення, який не супроводжується помітною зміною структури і властивостей сталі (ділянка 0—1 на рис.3 ). Температура нагрівання під повернення 0,25…0,3 Тпл. Властивості змінюються на 10%.
Процес рекристалізації сталі — ріст нових, не спотворених зерен завдяки уламкам старих — починається при температурі Тр (точка 1). При цьому розрізняють дві стадії рекристалізації сталі:
• первинна (рекристалізацію обробки) полягає в утворенні й рості нових зерен завдяки старим (ділянка 1—2). Структура сталі в кінці цієї стадії складається з нових, досить дрібних, рівновісних зерен. Процес термообробки для проходження первинної рекристалізації зветься рекристалізаційним відпалюванням і потрібен для отримання початкових (до п/д) властивостей. Температура рекристалізації для чистих металів складає близько 0,4Тпл;
• збиральна (ділянка після точки 2) - коли нові зерна, продовжуючи ріст, поглинають сусідні, збільшуються у розмірах що робить сталь крихкою.
2.1.2 Гаряча обробка тиском
Характеризується створенням таких температур прокатування, коли в процесі деформації водночас протікатиме процес рекристалізації. Як зазначено вище, явище рекристалізації виникає близько 0,4 абсолютних температур плавлення.
Гаряча обробка тиском початкового литого зливка стали деформує і змінює його первинну дендритну будову, витягаючи і орієнтуючи кристаліти, а, отже, і міжкристалічну речовину, розташовуючи її по межах у напрямі плину металу. В результаті утворюється волокниста макроструктура.
|
Рис.4. Мікроструктура литого (а) і гарячодеформованого (б) металів |
Волокниста макроструктура металу, одержана в результаті гарячої обробки тиском початкового зливка стали, не може бути зруйнована ні термічною обробкою, ні подальшою обробкою тиском. Остання може лише змінити напрям волокон.
Гаряча обробка тиском робить також помітний залишковий вплив на такі механічні характеристики стали: ударний опір, поперечне звуження, відносне подовження і межа утомленості.
Сталь після гарячої обробки тиском має анізотропію (неоднаковість) механічних властивостей у поздовжньому напрямку вони кращі, у поперечному — гірші.
При розробці конструкції деталей і технологічного процесу їх виготовлення необхідно враховувати волоконну структуру і анізотропію (неоднаковість) механічних якостей металу, обробленого тиском.