Наклеп и рекристаллизация реферат

Обновлено: 05.07.2024

В металлопрокатной промышленности нагартовкой или деформационным упрочнением называется управляемый технологический процесс, который применяют для увеличения твердости металлов, повышения его прочностных характеристик. Эта технология применяется к тем материалам, которые не могут быть уточнены термообработкой. Закалку не применяют для изменения механических свойств проката из медных, алюминиевых сплавов, низкоуглеродистых сталей, сплавов хрома с никелем. Для таких материалов деформационное упрочнение является единственным способом для увеличения прочностных характеристик.

Чем отличается нагартовка от наклепа

Определения нагартовка и наклеп используются для обозначения процесса изменения структуры металла, а также повышение его твердости в результате внешнего воздействия. При этом в понятие наклепа входят как естественные процессы, происходящие в структуре металла, так и управляемые специальными методами обработки.

По своему происхождению наклеп бывает:

Фазовым. В этом случае структурные изменения вызваны фазовыми, происходящими в результате термообработки металла.

Деформационным. Упрочнение и повышение твердости происходит в результате воздействия внешних сил.

В частности, фазовый наклеп (нежелательный) возникает при резке сплавов, обладающих пластичностью и мягкостью. Слишком глубокий рез при большой толщине заготовки, выполненный с большой скоростью, становится причиной интенсивного наклепа, снижения пластичности металла, повышения хрупкости.

В отличие от наклепа нагартовка — это управляемый процесс. Наклеп не всегда приносит пользу. При наклепе снижаются пластические свойства материалов. Например, пластичность низкоуглеродистых сплавов стали снижается более чем в 5 раз. Параллельно происходит снижение устойчивости металла к механическим воздействиям — нагрузкам на разрыв, растяжение, сжатие и изгиб.

Для снятия наклепа применяют термообработку — рекристаллизационный отжиг. Одновременно с повышением пластичности снижается хрупкость металла. Необходимость снятия наклепа возникает при изготовлении металлоизделий, от которых требуется гибкость, пластичность, податливость механической обработке вытяжкой.

Как выполняется деформационное упрочнение

Контролируемый наклеп или нагартовка металла позволяет изменять механические свойства металла, получать изделия с заданными характеристиками.

Обработку заготовок и готовых металлоизделий проводят при помощи дробеметов. Это оборудование, которое создает направленный поток абразивных частиц в процессе дробеметной обработки поверхности. По принципу действия оборудование бывает пневматическим и механическим. Установки первого типа используют для работы силу сжатого воздуха. В механических установках скорость потоку абразива придает центробежное колесо.

Применение дробеметного оборудования позволяет обрабатывать как плоские заготовки простой формы, так и изделия со сложной конфигурацией. Эта технология относится к самым эффективным средствам увеличения срока эксплуатации деталей. Например, после наклепа количество циклов нагружения пружин и рессор до излома увеличивается в 2,5-4 раза.

Принцип нагартовки (наклепа)

В процессе дробеструйного наклепа турбина выбрасывает стальную или чугунную дробь на обрабатываемую поверхность. При ударах дроби о поверхность происходят изменения в структуре поверхностных слоев металла. В результате механической обработке на поверхности, которая подвергается обработке, создаются остаточные напряжения сжатия, которые повышают сопротивляемость к износу, усталости металла, коррозионным процессам под нагрузкой.

Возникновения сжимающих напряжений объясняется следующим образом. Направленные ударные воздействия, производимые дробью, должны вызывать увеличение поверхности. Однако изменению формы препятствуют нижележащие слои металла. Результатом становится уплотнение поверхности, увеличение прочности и твердости металла.

Нагартовка дробью, как правило, является заключительным этапом изготовления изделий, который проводится после механической и термической обработки.

Оборудование, предназначенное для деформационного упрочнения, полностью автоматизировано и контролируется электроникой. Скорость потока абразива и количество дробинок регулируется автоматически.

Наклеп и рекристаллизация металлов

Главная Избранные Случайная статья Познавательные Новые добавления Обратная связь FAQ

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 12Следующая ⇒

Наиболее впечатляющим свойством металлов при пластической деформации является деформационное упрочнение, или способность металлов становиться прочнее при деформации. Из дислокационной теории следует, что для упрочнения металлов необходимо каким-либо образом затруднить движение дислокаций.

Существует несколько способов упрочнения или закрепления дислокаций, одним из них является упрочнение кристалла пластической деформацией. Ранее рассмотренный простейший способ введения дислокаций в кристалл при сдвиге показывает, что рост пластической деформации увеличивает количество дислокаций в кристалле. Чем сильнее воздействие на металл, тем больше в нем образуется дислокаций. На начальной стадии деформация происходит за счет скольжения относительно небольшого количества дислокаций. В процессе деформирования количество движущихся в кристалле дислокаций постоянно увеличивается, что затрудняют их скольжение. Возникают скопления дислокаций, которые уже неспособны перемещаться по кристаллу. Такие закрепленные дислокации затрудняют движение вновь возникающих дислокаций, т. е. упрочнение металла создается самими дислокациями. В этом случае говорят об упрочнении пластической деформацией или просто о наклепеметалла.

Пластическая деформация оказывает существенное влияние на механические свойства металла и его структуру (см. рис. 6).

Рис. 6. Изменение структуры и свойств деформированного металла

в зависимости от степени деформации

На рис. 6 показано, как под действием приложенной нагрузки зерна, из которых состоят все технические металлы, начинают деформироваться и вытягиваться; объем зерен и их количество при этом не изменяется. Внутри каждого зерна, особенно по его границам, сосредотачивается большое количество дислокаций, плотность которых возрастает от 106–107 см-2 (для недеформированного металла) и до 1010–1012 см-2 (для деформированного). Кристаллическая решетка зерен становится искаженной (несовершенной), это состояние является структурно неустойчивым. С увеличением степени деформации прочность металла увеличивается, а пластичность уменьшается, что может привести к возникновению трещин и разрушению (при большой степени деформации).

Для снятия наклепа деформированный металл нагревают, в результате сначала происходят процессы возврата

и
полигонизации
, приводящие к перераспределению и уменьшению концентрации структурных несовершенств (точечных и линейных дефектов) в кристаллической решетке. При дальнейшем повышении температуры начинается основной процесс, возвращающий наклепанный металл в устойчивое состояние –
рекристаллизация. Это полная или частичная замена деформированных зерен данной фазы новыми, более совершенными зернами той же фазы (см. рис. 7). Новые зерна, зарождающиеся при рекристаллизации, отличаются меньшей плотностью дефектов (дислокаций) и растут за счет деформированных зерен. Рекристаллизация – диффузионный процесс, протекающий в течение какого-то времени (чем выше температура, тем быстрей).

Рис. 7. Изменение структуры и свойств деформированного металла

При нагреве

Наименьшую температуру, при которой начинается процесс рекристаллизации и происходит разупрочнение, называют температурой рекристаллизации. Между температурой рекристаллизации (Т

р) и температурой плавления (
Т
пл) металлов существует простая зависимость, определенная металловедом А.А. Бочваром:

Тр = a×Т

пл (К).

Ниже приведена температура рекристаллизации металлов и сплавов:

р = (0,1 ¸ 0,2)
×Т
пл – для чистых металлов,

р = 0,4
×Т
пл – для технически чистых металлов,

р = (0,5 ¸ 0,6)
×Т
пл – для сплавов (твердых растворов).

Температуру начала рекристаллизации определяют металлографическим и рентгеноструктурным методами, а также по изменению свойств. Если Т

р определяют по изменению твердости, то за
Т
р принимают температуру, при которой прирост твердости, созданный деформацией, уменьшается вдвое (рис. 8).

Рис. 8. Определение температуры рекристаллизации
⇐ Предыдущая4Следующая ⇒

Наклеп и рекристаллизация

Как следует из диаграмм растяжения, при деформации сталей при комнатной температуре предел текучести увеличивается с ростом деформации, то есть материал в этих условиях упрочняется.

– изменение структуры и свойств металлического материала, вызванное пластической деформацией.

Наибольшую сопротивляемость пластическому деформированию должен оказывать металл с очень малой плотностью дислокаций r. По мере увеличения плотности дислокаций r сопротивление пластическому деформированию уменьшается (рис. 3.8).

Рис. 3.8. Зависимость сопротивления деформированию от плотности дислокаций

Это происходит до достижения некоторого критического значения плотности дислокаций rкр, когда начинается взаимодействие силовых полей, окружающих дислокации, что и вызывает увеличение сопротивления пластическому деформированию.

Следовательно, увеличение сопротивления пластическому деформированию можно получить двумя путями: наклепом металла, т. е. прямым повышением плотности дислокаций или доведением плотности дислокаций до очень малого значения.

называется упрочнение металла при холодной пластической деформации. В результате наклепа прочность (σВ, σ0,2, твердость и др.) повышается, а пластичность и ударная вязкость (δ, ψ, КСU) уменьшаются. Упрочнение возникает вследствие увеличения числа дефектов кристаллической структуры, которые затрудняют движение дислокаций, а следовательно, повышают сопротивление деформации и уменьшают пластичность.

Наклеп является одним из важнейших способов изменения свойств, особенно для сплавов, не упрочняющихся термической обработкой, и для металлов, обладающих пластичностью. Методы упрочняющего воздействия можно разделить на поверхностные (обкатка роликами, дробеструйная обработка) и сквозные (прокатка листов, волочение проволоки). Обработка металлов резанием также приводит к наклепу и изменению структуры в тонком поверхностном слое, что необходимо учитывать при последующей эксплуатации изделий.

Таким образом, пластические деформации вызывают повышение плотности дислокаций, искажение кристаллической решетки и приводят к увеличению напряжения, при котором возможны дальнейшие деформации.

Рис. 3.9. Текстура, возникающая при пластической деформации: а) исходная структура, б) текстура при растяжении, в) текстура при сжатии, г) текстура при сдвиге

При деформировании округлые зерна заменяются вытянутыми в направлении деформации, образуется так называемая текстура

(textura – ткань, связь, строение) – анизотропная поликристаллическая или аморфная среда, состоящая из кристаллов или молекул с преимущественной ориентировкой. Текстуры могут быть осевыми – с предпочтительной ориентировкой элементов текстуры относительно одного особого направления, плоскими – с ориентировкой относительно особой плоскости и полными – при наличии особой плоскости и особого в ней направления (рис. 3.9). Текстура создает анизотропию свойств.

Упрочненный металл обладает повышенным запасом внутренней энергии, т. е. находится в неравновесном состоянии. Для приведения металла в равновесное состояние его необходимо нагреть. При нагреве наклепанного металла в нем протекают следующие процессы:

· частичное восстановление структурного совершенства в результате уменьшения точечных дефектов за счет увеличения подвижности атомов (избыточные вакансии и межузельные атомы взаимодействуют между собой, а также поглощаются дислокациями при перераспределении последних при нагреве) и снижение внутренних напряжений (процесс возврата

· уменьшение плотности дислокаций за счет аннигиляция противоположных по знаку дислокаций и образование субзерен (полигонов), свободных от линейных несовершенств за счет выстраивания дислокационных стенок (процесс полигонизации

· зарождение и рост новых равноосных зерен вместо ориентированной волокнистой структуры деформированного металла (процесс рекристаллизации

в результате чего полностью снимается наклеп, созданный при пластическом деформировании (снижаются прочность и твердость металла и увеличивается его пластичность), металл приобретает равновесную структуру с минимальным количеством дефектов кристаллического строения (рис. 3.10). Плотность дислокаций после рекристаллизации снижается с 1010–1012 до 106–108 см-2.

Температура

Прочность

Пластичность

собирательная рекристаллизация

первичная рекристаллизация

возврат

Рис. 3.10. Изменение прочности, пластичности и зернистого строения в процессе нагрева деформированного металла

При дальнейшем повышении температуры происходит увеличение размеров наиболее крупных зерен за счет присоединения мелких. С повышением температуры число крупных зерен постепенно растет, пока все мелкие зерна не окажутся присоединенными к крупным – процесс вторичной (собирательной) рекристаллизации

Температуру начала рекристаллизации, при которой протекает рекристаллизация, происходит разупрочнение холоднодеформированного металла и восстановление его пластичности, называют температурным порогом рекристаллизации ТПР.

Эта температура не является постоянной физической величиной, как, например, температура плавления. Для данного металла (сплава) она зависит от длительности нагрева, степени предварительной деформации, величины зерна до деформации и т. д. Температурный порог рекристаллизации снижается с повышением степени деформации, увеличением длительности нагрева или уменьшением величины зерна до деформации.

Температура начала рекристаллизации ТПР

для технически чистых металлов составляет примерно 0,4ТПЛ, для чистых металлов снижается до (0,1–0,2)ТПЛ, а для сплавов возрастает до (0,5–0,6)ТПЛ.

ПРАВИЛА ПРИЕМКИ

3.1. Правила приемки должны соответствовать требованиям ГОСТ 14955-77 и дополнительным требованиям, указанным ниже.

3.2. Для проверки качества стали от партии отбирают:

а) для определения твердости — 5%, но не менее пяти прутков;

б) для определения механических свойств (испытания на растяжение и на перегиб) — два прутка.

(Измененная редакция, Изм. N 3).

3.3. По требованию потребителя проверяют химический состав готовой продукции. Отбор проб для химического анализа производят по ГОСТ 7565-81.

3.4. Макроструктуру проверяют при плавочном контроле на предприятии-изготовителе и результаты проверки вносят в документ о качестве.

Упрочнение – изменение структуры и свойств металлического материала, вызванное пластической деформацией.

Рис. 3.8. Зависимость сопротивления деформированию от плотности дислокаций

Это происходит до достижения некоторого критического значения плотности дислокаций r_кр, когда начинается взаимодействие силовых полей, окружающих дислокации, что и вызывает увеличение сопротивления пластическому деформированию.

Наклепом называется упрочнение металла при холодной пластической деформации. В результате наклепа прочность (σ_В, σ_0,2, твердость и др.) повышается, а пластичность и ударная вязкость (δ, ψ, КСU) уменьшаются. Упрочнение возникает вследствие увеличения числа дефектов кристаллической структуры, которые затрудняют движение дислокаций, а следовательно, повышают сопротивление деформации и уменьшают пластичность.

При деформировании округлые зерна заменяются вытянутыми в направлении деформации, образуется так называемая текстура (textura – ткань, связь, строение) – анизотропная поликристаллическая или аморфная среда, состоящая из кристаллов или молекул с преимущественной ориентировкой. Текстуры могут быть осевыми – с предпочтительной ориентировкой элементов текстуры относительно одного особого направления, плоскими – с ориентировкой относительно особой плоскости и полными – при наличии особой плоскости и особого в ней направления (рис. 3.9). Текстура создает анизотропию свойств.

· зарождение и рост новых равноосных зерен вместо ориентированной волокнистой структуры деформированного металла (процесс рекристаллизации).

Процесс рекристаллизации начинается с образования зародышей новых зерен и заканчивается полным замещением деформированного зерна мелкими равноосными зернами (первичная рекристаллизация), в результате чего полностью снимается наклеп, созданный при пластическом деформировании (снижаются прочность и твердость металла и увеличивается его пластичность), металл приобретает равновесную структуру с минимальным количеством дефектов кристаллического строения (рис. 3.10). Плотность дислокаций после рекристаллизации снижается с 10 10 –10 12 до
10 6 –10 8 см -2 .

Рис. 3.10. Изменение прочности, пластичности и зернистого строения
в процессе нагрева деформированного металла

Температура начала рекристаллизации Т_ПР для технически чистых металлов составляет примерно 0,4Т_ПЛ, для чистых металлов снижается до (0,1–0,2)Т_ПЛ, а для сплавов возрастает до (0,5–0,6)Т_ПЛ.

Если нагрузка превысила предел текучести (напряжения составили S1), то после снятия нагрузки останется деформация, равная a. При повторном нагружении того же образца для того, чтобы вызвать остаточную деформацию, потребуется напряжение не менее S1. Таким образом предел текучести будет иметь величину S1, то есть прочность металла повысилась.

Содержимое работы - 1 файл

3.Наклеп и рекристаллизация.doc

Наклеп и рекристаллизация

Если нагрузка превысила предел текучести (напряжения составили S₁), то после снятия нагрузки останется деформация, равная a . При повторном нагружении того же образца для того, чтобы вызвать остаточную деформацию, потребуется напряжение не менее S₁. Таким образом предел текучести будет иметь величину S₁, то есть прочность металла повысилась.

Упрочнение металла под действием пластической деформации называется наклепом (нагартовкой).

Изменения структуры металла при пластической деформации.

Пластическая деформация осуществляется путем перемещения дислокаций.

Пара движущихся дислокаций порождает сотни новых, в результате чего возрастает прочность.

Диаграмма Одинга. Зависимость прочности металла от плотности дислокаций.

Изменение механических свойств меди и алюминия в зависимости от степени пластической деформации

Кристаллическая структура пластически деформированного металла характеризуется не только искажением кристаллической решетки, но и определенной ориентировкой зерен – текстурой.

Беспорядочно ориентированные кристаллы под действием деформации поворачиваются осями наибольшей прочности вдоль направления деформации.

Кристаллографические направления в кристалле ГЦК

Очевидно, что наибольшей прочностью кристалл будет обладать в направлении [110], где расстояние между атомами минимально.

В результате зерно превращается из равноосного в неравноосное, сплющивается в направлении деформации.

Вследствие деформации зерно не измельчается, а деформируется и приобретает определенную кристаллографическую ориентировку.

Многочисленные сдвиги частей кристалла относительно друг друга обусловливают наличие значительных внутренних напряжений.

Не деформированный меньшая степень большая степень деформации

Расположение зерен в текстурированном металле при различной степени деформации

С увеличением деформации степень текстурированности возрастает и при значительной деформации достигает 100%.

Влияние нагрева на структуру и свойства деформированного металла (рекристаллизационные процессы).

Пластическая деформация переводит металл в неравновесное (нестабильное) состояние, обладающее высоким уровнем свободной энегии.

С точки зрения термодинамики должны самопроизвольно происходить процессы, направленные к возврату структуры к состоянию с меньшей свободной энергией, предшествовавшему пластической деформации.

Незначительный нагрев приводит к протеканию процессов, требующих минимальных диффузионных перемещений. Происходит уменьшение внутренних напряжений, снижение плотности дислокаций за счет их аннигиляции (взаимного уничтожения) и других.

Снятие искажений решетки в результате нагрева деформированного металла называется возвратом (отдыхом).

Собственно рекристаллизация, то есть образование новых зерен начинается и происходит с ощутимой скоростью при более высоких температурах.

Процесс рекристаллизации можно разделить на 2 этапа:

первичная рекристаллизация, или рекристаллизация обработки, когда вытянутые вследствие пластической деформации зерна превращаются в мелкие округлой формы беспорядочно ориентированные зерна;

это превращение происходит за счет образования новых равноосных очень мелких зерен, которые в отличие от зерен, сохранившихся после деформации и все еще имеющих несмотря на произошедший возврат значительное количество дефектов, отличаются значительно меньшей плотностью дефектов кристаллического строения.

В результате завершившегося процесса первичной рекристаллизации получается структура, подобная той, которая была до пластической деформации.

вторичная, или собирательная рекристаллизация, заключающаяся в росте зерен и протекающая при более высокой температуре;

термодинамической причиной дальнейшего увеличения размера зерна при вторичной рекристаллизации является стремление системы к минимуму свободной энергии и, соответственно, меньшей поверхности границ зерен, что характерно для крупнозернистого материала.

Упрочнение металлов при пластической деформации называется рабочим упрочнением. При деформации частицы меняют свою форму и ориентацию, образуя волокнистую структуру с доминирующей ориентацией Кристалла. Происходит инверсия оси случайно ориентированных зерен наибольшей прочности вдоль направления деформации. Частицы деформируются и уплощаются, растягиваясь в направлении действия рабочей силы Р, образуя волокнистую или пластинчатую структуру(рис. 2.12). 2.12, б показано пунктирными линиями, что размер скользящего пучка пренебрежимо мал, создавая иллюзию гладкой границы деформированного

зерна (преобладающая кристаллографическая ориентация зерна вдоль направления его деформации называется текстурой металла. Людмила Фирмаль

Чем больше степень деформации, тем большее количество частиц подвергается преимущественной ориентации. Формирование текстуры способствует появлению анизотропных свойств вдоль и поперек направления волокон. С увеличением степени деформации, механических свойств (s, ot, HB), характеризующих увеличение сопротивления деформации, происходит деформационное упрочнение, снижается способность пластической деформации (8, y) (рис. 2.13).

Предел текучести увеличивается более интенсивно, чем сопротивление времени、 61B, МПа По мере увеличения степени пластической деформации значения обоих свойств сходятся. Например, при степени деформации среднеуглеродистой стали е=70% ее временное сопротивление SC увеличивается примерно в два раза, а относительное удлинение 8 уменьшается с 30 до 2%. Стальная проволока, полученная методом холодного волочения 80-90% при степени деформации до определенной степени приобретает значение ov=4000 МПА, чего нельзя достичь легированием и термообработкой. Упрочнение при холодной обработке происходит за счет значительного увеличения плотности дислокаций, что характерно для процесса пластической деформации.

Плотность дислокаций после холодной деформации возрастает на несколько порядков по сравнению с плотностью дислокаций отожженного металла, достигая величины 1011-1012 см2. В то же время в процессе пластической деформации увеличивается количество точечных дефектов (вакансий и дислоцированных атомов). При увеличении плотности дислокаций и неполноты кристаллической структуры свободное перемещение дислокаций становится затруднительным. Дополнительный барьер для дислокаций создается деформацией зерна и дроблением блока. Все эти факторы способствуют упрочнению металла в процессе закалки. В то же время в результате пластической деформации существенно изменяются физико-механические свойства металла

Клепаные металлы имеют более низкую плотность, более высокое электрическое сопротивление, более низкую теплопроводность.- 62тойчивость против коррозии. Под холодной обработки, металлов с ГЦК решетки закаленной сильнее, чем с ОЦК решеток. Сверхпластичность металла. Сверхпластичность — это способность металлов и сплавов при определенных условиях к значительной равномерной пластической деформации (8>100%) без деформационного упрочнения(закалки).

Существует несколько типов сверхпластичности: * * сверхпластичность на мелкозернистых структурах характеризуется очень мелкими зернами с низкой степенью деформации (0,5-5 мкм) (10″3-10’4s’1) и 0,4 А. П. Людмила Фирмаль

Согласно образному сравнению Гуляева, этот процесс аналогичен переливанию картофеля из одного мешка в другой. Субкритическая сверхпластичность наблюдалась при температурах ниже или вблизи температуры плавления. Этот тип сверхпластичности обусловлен тем, что непосредственно перед фазовым превращением или плавлением свойства резко изменяются, не изменяя структуры. 2.14). В технических приложениях более перспективным является метод мелкозернистой структурной сверхпластичности.

При Сверхпластической деформации отсутствует локальная локализация деформации и связанное с ней истончение шейки образца. В самом начале формирования шейки в это время металл укрепляется, сопротивление его течению увеличивается、 Таким образом, дальнейшее формирование шейки прекращается. Этот процесс повторяется непрерывно по всей длине образца, избегая локализации деформации в определенной области. Эта квазиодномерная деформация называется эффектом бегущей шеи. Благодаря этому эффекту при растяжении образца могут быть достигнуты очень большие растяжки. В случае двухфазного сплава с объемным соотношением одной и той же фазы и максимальным развитием поверхности раздела,

Что тормозит взаимный рост частиц, этому в процессе обработки давлением с получением ультрадисперсных частиц способствует также образование дисперсных выделений, являющихся барьерами для движения их границ. Необходимым условием реализации сверхпластичности является нагрев матрицы до более низкой рабочей температуры и процесс деформации. Явление сверхпластичности применяют для объемной изотермической штамповки титановых сплавов а+р, дуплексной латуни, алюминиевых сплавов с цинком и цирконием и др.

Благодаря сверхпластичности детали сложной формы могут быть получены за одну операцию штамповки, что позволяет снизить трудоемкость и удешевить изделие. Процесс перекристаллизации металлов и сплавов. Дело в том, что увеличение числа дефектов кристаллической структуры и возникновение внутренних напряжений в результате упрочнения приводит к увеличению свободной энергии металла, что приводит к неравновесному, неустойчивому состоянию, и даже нагрев при комнатной температуре должен способствовать переходу металла в более стабильное структурное состояние. Прежде всего, небольшое нагревание (для железа-до 400 ° С) вызывает деформацию кристаллической решетки, плотность дислокаций за счет их исчезновения, уменьшение числа вакансий, уменьшение внутренних напряжений. Однако видимых изменений в структуре нет, а удлиненная форма зерен сохраняется.

Этот процесс называется возвращением металла. Обратно, прочность снижается на 20-30% по сравнению с исходным состоянием, а пластичность незначительно повышается. Возврат завершается полигонизацией, механизм которой заключается в следующем. В результате упрочнения дислокации были хаотично распределены по плоскости скольжения в зернах. При нагревании до достаточной температуры в диффузионном процессе СА дислокация противоположного знака исчезает, и одна дислокация знака перестраивается в стенку дислокации с образованием клеточной структуры. 2.15). 64-Л И Л 1 1×1 x x x x x X X X X X X Но Шу Х Х-У^У. ■UJ X X X X- Рис 2.15 одноименная дислокация (полигонизация) Зерен поликристаллического форма субзерен, что отдельных субзерен (полигонов) без дислокаций. Увеличение субзерен с увеличением времени выдержки или температуры нагрева металла(рис. 2.16) приводит к дальнейшему снижению силы.

Последующий нагрев изменяет микроструктуру клепаного металла(рис. 2.17). По мере повышения температуры подвижность атомов увеличивается, и вместо ориентированной волокнистой структуры образуются новые частицы. Образование новых равноосных частиц называется рекристаллизацией. Процесс перекристаллизации происходит в два этапа. Различают первичную, или перерабатывающую, рекристаллизацию, и коллективную рекристаллизацию. Технологическая рекристаллизация, или первичная рекристаллизация, представляет собой процесс образования новых равноосных зерен. Новые зерна возникают на границах блока и старых зерен, то есть там, где решетка наиболее искажается при затвердевании. Процесс первичной рекристаллизации является термодинамически выгодным, и переход деформированного металла к более стабильному равновесию、 Схема коалесценции рис 2.16 подзерен: а-исчезновение границ;

В сплавах примеси взаимодействуют с дислокациями, ограничивают их подвижность, затрудняют образование новых зернистых зародышей, тормозят рекристаллизацию. Поэтому температура рекристаллизации сплава выше, чем у чистого металла. Последующее повышение температуры приводит ко второй стадии процесса-коллективной перекристаллизации, которая заключается в росте вновь образующихся новых зерен. Большое количество мелких частиц, имеют большой запас поверхностной энергии. При расширении частиц общая поверхность их границ уменьшается, что способствует переходу металла в более сбалансированное состояние. Движущей силой коллективной рекристаллизации является уменьшение поверхностной энергии. Размер зерен, образующихся в процессе перекристаллизации, оказывает большое влияние на свойства металла. Образование крупных частиц снижает его механические свойства.

Размер зерен при коллективной перекристаллизации, температура нагрева, степень предшествующей пластической деформации и в меньшей степени зависит от периода выдержки при нагреве(рис. 2.18). Самые крупные зерна образуются в следующих случаях Шестьсот шестьдесят семь Степень деформации температура время Степень деформации(а), температура(Б)и продолжительность нагрева (в)влияют на величину рис 2.18 перекристаллизованных зерен: ECR-это вариант критической деформации Малую предварительную деформацию называют значительной (до 15%). При низкой степени деформации наблюдается неравномерность упрочнения, а в свою очередь, дефект решетки и неравномерность напряжения. В этих условиях границы зерен приобретают способность быстро перемещаться на относительно большие расстояния, что способствует расширению частиц. Влияние температуры и степени деформации на размер зерна наглядно представлено на диаграмме

рекристаллизации (рис. 2.19). Вы можете использовать эти диаграммы с первым приближением 3′ Иллюстрация Reis 2.19 перекристаллизация железа Выбор степени деформации и температуры рекристаллизационного отжига исключает возможность сильного роста металлических частиц. Для уточнения температуры отжига необходимо учитывать содержание примесей в металле, размер зерен перед деформацией, скорость нагрева, продолжительность выдержки и другие факторы. Для достижения достаточной скорости процесса, если необходимо удалить накрепь, отжиг металла заклепки проводят при более высокой температуре, чем температура рекристаллизации (табл. 2.1). Деформация может быть холодной и горячей. Холодная деформация осуществляется при температурах ниже температуры

рекристаллизации, с упрочнением металла. Термическая деформация происходит при температуре выше температуры рекристаллизации. Горячая деформация характеризуется полным или частичным снятием закалки. Таким образом, при обработке давлением происходят два процесса: пластическая деформация при рекристаллизации и упрочнение с последующим размягчением. Существуют металлы, которые не подвергаются упрочнению при комнатной температуре и испытывают термическую деформацию. Примером может служить свинец с температурой рекристаллизации ниже комнатной температуры. Для молибдена с температурой рекристаллизации около 900℃ деформация при нагревании до 800℃все еще является холодной деформацией. На практике горячую деформацию обычно проводят при температуре (0,7-0,75) 7^.

Образовательный сайт для студентов и школьников

Читайте также: