4. Свойства холоднодеформированных металлов

В результате холодного пластического деформирования металл уп­рочняется, изменяются его физические свойства. Всклепанный металл запасает 5 — 10 % энергии, затраченной на деформирование. Запасенная энергия тратится на образование дефектов решетки (плотность дислока­ций возрастает до 10⁹ —10¹² см ²) и на упругие искажения решетки. Свой­ства наклепанного металла изменяются тем сильнее, чем больше степень деформации.

При деформировании увеличиваются прочностные характеристики (твердость, <т_в, его 2, <7_упр) и понижаются пластичность и ударная вязкость ((5, ф, К С1]). Металлы интенсивно наклепываются в начальной стадии деформирования, затем при возрастании деформации механические свой­ства изменяются незначительно (рис. 5.11). С увеличением степени дефор­маций предел текучести растет быстрее временного сопротивления. Обе характеристики у сильно наклепанных металлов сравниваются, а удли­нение становится равным нулю. Такое состояние наклепанного металла

является предельным; при попытке продол­жить деформирование металл разрушается. Путем наклепа твердость и временное сопро­тивление удается повысить в 1,5-3 раза, а предел текучести в 3 - 7 раз. Металлы с ГЦК решеткой упрочняются сильнее метал­лов с ОЦК решеткой. Среди сплавов с ГЦК решеткой сильнее упрочняются те, у кото­рых энергия дефектов упаковки минимальна (например, интенсивно наклепываются аусте­нитная сталь, никель, а алюминий упрочня­ется незначительно).

И

Рис. 5.11. Зависимость механических свойств от степени деформации

з-за неоднородности деформации в объеме металла различны изменения плотности, что служит причиной появления остаточных напряжений — как растягивающих, так и сжима­ющих.

С увеличением деформации повышается удельное электросопротивле­ние (максимально на 6 %), а у ферромагнетиков, к которым относится большинство сталей, понижаются магнитная проницаемость и остаточ­ная индукция, возрастает коэрцитивная сила.

Наклеп понижает плотность металла из-за нарушения порядка в раз­мещении атомов при увеличении плотности дефектов и образовании ми- кропор. Уменьшение плотности используют для увеличения долговечно­сти деталей, которые при эксплуатации подвержены переменным нагруз­кам. С этой целью применяют поверхностное пластическое деформиро­вание детали с помощью обдувки дробью или обработки специальным инструментом. Наклепанный слой стремится расшириться, встречая со­противление со стороны ненаклепанных участков детали. В результате в этом слое возникнут напряжения сжатия, а под ним, на большем рассто­янии от поверхности, появятся напряжения растяжения. Сжимающие на­пряжения в поверхностном слое замедляют зарождение усталостной тре­щины и тем самым увеличивают долговечность деталей.

Наклепанные металлы легче корродируют и склонны к коррозионно­му растрескиванию. Образование текстуры деформации вызывает анизо­тропию свойств.

Несмотря на снижение пластичности, наклеп широко используют для повышения прочности деталей, изготовленных методами холодной обра­ботки давлением. Снижение пластичности при наклепе улучшает обраба­тываемость резанием вязких и пластичных материалов (латуней, сплавов алюминия и др.).