3.14. Построение диаграммы пластичности

Зависимость для данной марки стали определяют экспериментально. Рассмотрим следующие виды опытов.

1. Кручение образцов при атмосферном давлении и под давлением жидкости (рис. 3.31).

Рис. 3.31. Кручение образца под давлением жидкости:

1 – контейнер; 2 – рабочая часть образца; 3 - часть образца под захваты испытательной машины; 4 – риска (на исходном образце нанесена вдоль его оси);

5 – жидкость под высоким давлением р; М – крутящий момент

В рассматриваемом опыте пластичность

,

где - угол наклона риски в момент разрушения образца; К=0 – при атмосферном давлении; - при давлении жидкости. Давление р может составлять 5000 – 8000 атмосфер (500 – 600 МПа).

2. Растяжение образцов с предварительно выточенной шейкой при атмосферном давлении и под давлением жидкости (рис. 3.32).

Рис. 3.26. Растяжение образца под давлением жидкости:

Р – сила растяжения; р – давление жидкости; и - исходные диаметр и

радиус шейки образца

В данном опыте

, ,

где - диаметр шейки в момент разрушения.

При испытании образцов под атмосферном давлении К>0. При испытании под давлением жидкости К<0.

Меняя от опыта к опыту К можно получить серию точек, по которым строится диаграмма пластичности для исследуемой марки металла – это график (рис. 3.27). На рис. 3.27 08Х18Н10 – марка нержавеющей стали; АД1 – марка алюминиевого сплава.

Рис. 3.27. Диаграмма пластичности

Диаграмма пластичности хорошо аппроксимируется (приближенно описывается) уравнением регрессии вида

,

где a и b – коэффициенты регрессии, рассчитываемые по опытным данным методом наименьших квадратов; они имеют разные числовые значения для разных марок металлов.

Точность прогнозирования разрушения металла при холодной деформации примерно соответствует точности расчета формоизменения и энергосиловых параметров.

При горячей деформации условие деформирования без разрушения

. (3.9)

Точность расчетов по прогнозированию разрушения при горячей деформации ниже, чем при холодной, так как:

1) невозможно провести опыты по определению пластичности при «мягких» схемах напряженного состояния (когда преобладают сжимающие напряжения), так как при повышенных температурах (для стали 800 – 1200 ˚С) образец в камере под высоким давлением жидкости не испытаешь;

2) в паузах между этапами деформирования заготовки (например, между нажатиями бойков ковочного пресса) происходит восстановление запаса пластичности за счет диффузии, перерекристаллизации. Это трудно учесть в модели (3.9).

При горячей деформации пластичность уменьшается с увеличением интенсивности скорости деформации сдвига Н. Пластичность увеличивается с увеличением температуры . Характер зависимости такой же, как и при холодной деформации.

Сверхпластичность – это способность металла выдерживать очень большие деформации без разрушения. Например, относительное удлинение может быть сотни и тысячи процентов. Для реализации этого эффекта у металла должно быть стабильное сверхмелкое зерно и малые скорости деформации . Эффект сверхпластичности нашел некоторое применение в промышленности.