Влияние холодной деформации на структуру и свойства металла

Холодная деформация – такой вид обработки металлов давлением, при котором полученная после обработки, деформированная структура полностью сохраняется и так же полностью сохраняются последствия наклепа.

Виды холодной деформации:

1. Холодная прокатка листов, лент, фольги;

2. Волочение;

3. Холодная листовая штамповка;

Холодная прокатка в чистом виде применяется редко, ввиду больших энергетических затрат и износа рабочего инструмента.

Свойства металлов:

1. Прочностные свойства:

   • Твёрдость НВ;

   • Предел прочности ;

   • Предел текучести ;

2. Пластические свойства:

   • Относительное удлинение ;

   • Относительное сужение ;

В процессе холодной деформации прочностные свойства стали повышаются, а пластические понижаются (Рисунок 16). Глубокие структурные изменения приводят к изменению механических и физических свойств. Деформированный металл становится твердым и хрупким, снижается его электропроводность, повышается растворимость в кислотах, склонность к коррозии, меняются другие свойства. Все это является последствиями наклёпа.

Наклёп – явление самоупрочнения металла в процессе холодной деформации, причём, чем больше степень деформации, тем больше явление наклёпа. Последствия наклёпа устойчивы лишь при сравнительно низких температурах.

Рисунок 16 – Влияние пластической холодной деформации на механические свойства металла

Изменяется так же плотность металла:

Рисунок 17 – Изменение плотности металла в процессе холодной деформации.

При холодной деформации ухудшаются магнитные свойства (магнитная проницаемость понижается, а коэрцетивная сила повышается:

Рисунок 18 – Изменение магнитных свойств металла при холодной деформации.

Кроме перечисленных свойств холодная деформация вызывает изменение некоторых других свойств металла, таких как электропроводность, растворимость и др.

Отдых и рекристаллизация

Чтобы восстановить свойства металла с целью его дальнейшей деформации, необходимо снять наклеп. Для этой цели холодная пластическая деформация сопровождается промежуточными нагревами (отжигами) наклепанного металла В процессе нагрева в наклепанном металле будут происходить 2 процесса:

1. Отдых – нагрев наклёпанного металла в области низких температур (около С). При этом несколько улучшаются пластические свойства металла и уменьшаются прочностные. Структура металла при этом не изменяется.

2. Рекристаллизация – нагрев наклепанного металла до температуры 0,4 температуры плавления (свыше С). При этом резко повышаются пластические свойства и уменьшаются прочностные за счёт вторичной кристаллизации. Практически полностью восстанавливается структура и свойства металла.

Рисунок 18 - Влияние температуры нагрева на свойства холоднодеформированного металла.

Горячая обработка металлов давлением и ее влияние на свойства металла

Горячая деформация – это такая обработка металла давлением, которая сопровождается двумя процессами: наклепом, вызываемым деформацией и рекристаллизацией, снимающей наклеп.

Виды горячей обработки металлов давлением:

1. Горячая прокатка;

2. Ковка;

3. Объемная штамповка;

4. Прессование;

Согласно этой классификации деформация легкосплавных металлов (свинец, олово) даже при комнатной температуре будет относится к горячей обработке металла давлением, а деформацию вольфрама при С следует считать холодной деформацией.

Горячая прокатка является широкораспространенным в практике методом. С энергетической точки зрения она представляет собой наиболее выгодный процесс, т.к. нагретый металл обладает хорошей пластичностью, а полученное в результате такой обработки металлическое изделие имеет однородную структуру и минимум остаточных напряжений.

Несмотря на горячую обработку, металл после деформации не будет обладать идеальными механическими свойствами. Это обусловлено многими факторами: природой вещества, содержанием примесей и т.д.

При горячей деформации литого металла происходит его уплотнение, разрушение хрупкой литой структуры. Поэтому свойства деформированного металла выше, чем у литого, как по прочностным, так и по пластическим свойствам. Неполная горячая обработка приводит к получению неоднородной структуры обрабатываемого металла, что отрицательно сказывается на его свойствах. Поэтому применение такого способа обработки стараются избегать.