2.4. Влияние горячей деформации на свойства металла

Заготовки, имеющие литую структуру (слитки, литые заго­товки), обычно подвергают обработке давлением в условиях горя­чей деформации.

Литая структура характеризуется наличием в ней крупных кристаллитов первичной кристаллизации, по границам которых расположены прослойки, обогащенные примесями и неметалличе­скими включениями.

Деформирование литой структуры приводит к дроблению кристаллитов и вытягиванию их в направлении наиболее интен­сивного течения металла. Одновременно с этим происходит вы­тягивание в том же направлении межкристаллитных прослоек, содержащих неметаллические включения. При достаточно большой

Рис. 2.4

степени деформации неметаллические включения принимают форму прядей, вытянутых в направлении наиболее интенсивного течения металла, образуя так называемую полосчатость ма­кроструктуры (однако полосчатость микроструктуры в условиях горячего деформирования отсутствует). Полосчатость макроструктуры выявляется при травлении шлифа и при наличии значительного количества неметаллических включений наблю­дается невооруженным глазом или при незначительном увеличении (до десятикратного). При этом строение металла на макрошлифе имеет волокнистый вид (рис. 2.4).

Возникновение полосчатости макроструктуры одновременно приводит к векториальности механических свойств (анизотропии).

Показатели пластичности вдоль и поперек волокон значи­тельно отличаются, причем разница в их значениях возрастает с увеличением степени деформации.

Показатели пластичности в продольном направлении (вдоль волокон) увеличиваются с увеличением степени деформации, но интенсивность увеличения постепенно уменьшается. Если в качестве показателя степени деформации принять относительное обжатие (отношение исходной площади поперечного сечения к те­кущему ее значению), то показатели пластичности в продольном направлении интенсивно увеличиваются до степени обжатия F₀/F₁ < 4, затем медленно увеличиваются до F₀/F₁ = 10, а при дальнейшем увеличении степени обжатия практически не изме­няются. Показатели пластичности в поперечном относительно волокон направлении уменьшаются по мере увеличения обжатия (более интенсивно до степеней обжатия F₀/F_x < 6 и менее интен­сивно при дальнейшем увеличении обжатия).

Разница между показателями пластичности в продольном и поперечном направлениях выражена менее ярко для относи­тельного сужения площади поперечного сечения (для стали при

Fq/Fj «rf 10 разница составляет около 10%), несколько больше для относительного удлинения и максимально для ударной вяз­кости (для стали при FjFx я* 10 разница достигает 20%).

Прочностные характеристики металла вдоль и поперек волокон отличаются незначительно, причем увеличение степени дефор­мации практически не сказывается на их величине.

Таким образом, пластическая деформация металлов сопро­вождается рядом явлений, оказывающих влияние на механические свойства металла, а также приводящих к изменению их физико-химических свойств. Сознательно учитывая эти явления и управ­ляя ими, при обработке металлов давлением можно обеспечивать такие условия деформирования, при которых полученная деталь будет обладать наилучшими служебными качествами.

При обработке давлением обычно стремятся вести процесс деформирования таким образом, чтобы волокна макроструктуры были расположены в направлениях наибольших нормальных напряжений, возникающих в детали при нагружении в усло­виях ее работы.

В ряде случаев явление упрочнения используют дл i увеличе­ния показателей прочности металла.