- •Специальные технологии художественной обработки материалов. Часть 2 (Технология изготовления художественных изделий обработкой давлением)
- •Оглавление
- •Введение
- •Лекция 1. Из истории обработки металлов давлением
- •1.1. Ковка металлов в древности
- •1.2. Кованые изделия средневековья
- •1.3. Изделия конца хviii - начала хх веков
- •Лекция 2. Элементы теории напряжений и деформаций
- •2.1. Связь между деформацией и напряжением
- •2.2. Плоское напряжённое состояние и плоская деформация
- •2.3. Главные напряжения и их основные схемы
- •2.4. Взаимосвязь обобщенного напряжения и обобщенной деформации. Испытание металлов на растяжение
- •Заключение
- •3.2. Типы дефектов кристаллического строения и их основные свойства
- •3.3. Структурообразования при пластической деформации металлов
- •3.4. Причины деформационного упрочнения
- •Упрочнение от взаимодействия дислокаций
- •Взаимодействие дислокаций с примесями
- •Упрочняющее действие межзеренных и межфазных границ
- •3.5. Разрушение металлов при пластической деформации
- •3.6. Пластичность металлов. Влияние напряжённого состояния
- •Заключение
- •4.2. Взаимосвязь предела текучести и пластичности металла
- •4.3. Термическое разупрочнение деформированного металла
- •4.4. Движущие силы и кинетика термического разупрочнения
- •4.5. Сопротивление деформации металлов. Релаксация напряжений
- •4.6. Охлаждение деформированного металла. Фазовые превращения
- •Заключение
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Лекция 5. Основные виды пластической деформации
- •5.1. Сжатие
- •5.2. Вытяжка
- •5.3. Прошивка
- •5.4. Закручивание
- •5.5. Листовая штамповка
- •5.6. Прокатка
- •5.7. Волочение
- •5.8. Гибка
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Лекция 6. Средства нагрева металлов
- •6.1. Источники нагрева
- •6.2. Пламенные нагревательные устройства
- •6.3.Электрические нагревательные устройства
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Лекция 7. Технологические процессы художественной деформации, ч. 1
- •7.1. Художественная ковка Основные положения
- •Кузнечные инструменты
- •Основные операции ручной ковки
- •7.2. Выколотка (дефовка)
- •7.3. Чеканка
- •Инструменты и приспособления
- •Технология чеканки
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Лекция 8. Технологические процессы художественной деформации, ч. 2
- •8.1. Тиснение (басма)
- •8.2. Металлопластика
- •8.3. Насечка (тауширование)
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Лекция 9. Технологические процессы художественной деформации, ч. 3
- •9.1. Филигрань (скань)
- •9.2. Гравирование Общие положения
- •Инструменты и приспособления
- •Плоскостное гравирование
- •Обронное гравирование
- •9.3. Изготовление сусального золота
- •9.4. Листовая штамповка
- •9.5. Ручное резание
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Список литературы
- •Специальные технологии художественной обработки материалов. Часть 2 (Технология изготовления художественных изделий обработкой давлением)
Взаимодействие дислокаций с примесями
Известно, что чем больше примесей в металле или чем больше в нем легирующих атомов, сильно отличающихся от основных по размерам и свойствам, тем сильнее их упрочняющее действие, тем менее пластичен металл.
Если расстояние между включениями мало, то после прохождения дислокаций включения «обрастают дислокационными шубами», состоящими из множества дислокационных петель. Тогда каждое включение находится под действием полей напряжений дислокационных шуб, внешних напряжений т, и прибытие очередной дислокации может привести к разрушению наиболее слабых их них – в металле появляется микротрещина.
Как видно, упрочнение металла за счет легирования достаточно эффективно, причем наибольшего повышения прочности можно достичь за счет мелкодисперсных выделений второй фазы и введения растворимых атомов, которые сильно отличаются от атомов основного металла по размерам и форме иона в кристаллической решетке.
Упрочняющее действие межзеренных и межфазных границ
Как мы отмечали ранее, границы создают поля упругих напряжений и вносят тем самым свой вклад в упрочнение металла. Чем больше протяженность или площадь границ, тем больше этот вклад. Максимального значения напряжения от действия границ достигают при r = aгр:
При удалении от границ эти напряжения уменьшаются и на расстоянии 10 а не превышают 10 % от максимальных.
Экспериментально установлено, что изменение значений предела текучести металлов при изменении размеров зерна приближенно описывается зависимостью:
где d – диаметр зерна; К – размерная константа.
Эта зависимость известна как соотношение Петча-Холла, и при его выполнении прочность металла уменьшается в 1,41 раза при уменьшении размера зерна вдвое.
Расчет показывает, что границы зерен вносят приблизительно такой же вклад в прочность материала, как влияние примесей или взаимодействие дислокаций. Вклады отдельных дефектов суммируются, результатом чего является среднее значение внутренних напряжений в металле σs.
3.5. Разрушение металлов при пластической деформации
К настоящему времени сложилось мнение, что процессы образования и развития трещин сопровождают пластическую деформацию металла от самых ранних ее стадий.
Многие иcследователи считают трещины обычным элементом структуры материала. Тогда трещины в металле следует считать неизбежным злом, с которым приходится мириться, но которое необходимо учитывать, особенно при обработке мало пластичных металлов.
Критериев разрушения, определяющих момент образования микротрещины или условия ее развития, существует несколько. Главный недостаток большинства из них, например критериев Гриффитса, Орована, силового, состоит в том, что они не могут описать момент зарождения трещины. Поэтому в расчетах приходится принимать, что в металле присутствует некоторая трещина размером С, который принципиально неизвестен. Таким образом, при анализе причин разрушения возникает изначальная неопределенность. В связи с этим необходимо или задаваться размером трещины, или использовать неразрушающие методы контроля, точность которых явно недостаточна для обнаружения трещин малого размера. Например, ультразвуковые методы контроля надежно обнаруживают трещины только размером 1-3 мм и выше.