2.2 Вплив температури
З підвищенням температури нагрівання пластичність металів звичайно зростає, а міцність зменшується. Однак в вуглецевих сталях при температурах 100...400°С пластичність зменшується, а міцність зростає. Цей інтервал температур називають зоною крихкості чи синьоламкості сталі, наявність якої пояснюється випаданням дрібних часток карбідів по площинах ковзання при деформації.
2.3 Швидкість деформації – зміна ступеня деформації за одиницю часу de/dt (від швидкості деформації варто відрізняти швидкість деформування – швидкість руху деформувального інструменту).
Звичайно механічні властивості металів визначаються при швидкостях деформування до 10 мм/с. Обробка тиском на пресах і кувальних машинах виконується при швидкостях руху робочих органів 0,1...0,5 м/с, на молотах швидкість деформування в момент удару 5...10 м/с. Ще вищі швидкості виникають при штампуванні на високошвидкісних молотах (20...30 м/с), штампуванні вибухом, електромагнітному штампуванні.
У загальному випадку із збільшенням швидкості деформації границя текучості зростає, а пластичність падає. Особливо різко зменшується пластичність деяких високолегованих сталей, магнієвих і мідних сплавів. При обробці тиском нагрітого металу це можна пояснити впливом двох протилежних процесів: зміцнення при деформації і втрата міцності внаслідок рекристалізації. При великих швидкостях деформації втрата міцності може відставати від зміцнення. Крім того, варто враховувати тепловий ефект пластичної деформації, який виражається в тому, що енергія, яка витрачається на пластичну деформацію, перетворюється, в основному, в тепло.
2
.4
Напружений станв
елементарно малому об’ємі характеризують
схемою головних напружень. Головні
напруження – це нормальні напруження,
що діють у трьох взаємно перпендикулярних
площинах, на яких дотичні напруження
дорівнюють нулю. На рисунках 2 а), б),
в), г) подані
схеми головних напружень, що найчастіше
зустрічаються при обробці тиском.
Рисунок 2 – Схеми головних напружень і деформацій
Деформований стан характеризується схемою головних деформацій, тобто деформацій у напрямку трьох осей, перпендикулярних до площадок, у яких деформації зсуву відсутні (рис.2 д), е), ж). Сукупність схем головних напружень і головних деформацій дозволяє судити про характер головних напружень і деформацій при різних видах обробки тиском і пластичності металу: чим більші стискальні напруження і менші напруження та деформації розтягання, тим вища пластичність оброблюваного металу.
Підвищити стискальні напруження при обробці тиском можна, наприклад, створюючи бічний тиск на метал твердими стінками інструменту.
3 Холодна і гаряча обробка металів тиском
3.1 Наклеп і рекристалізація металів
При пластичному деформуванні металів підвищується густина дефектів кристалічної будови і зростає опір їх переміщенню. Із збільшенням ступеня деформації межі міцності та плинності, а також твердість збільшуються, а пластичність і в’язкість знижуються; зростають залишкові напруження. Зміцнення металів при пластичній деформації називається наклепом. У результаті зміцнення пластичні властивості металів можуть знизитися настільки, що подальша деформація викликає руйнування.
При наклепі метал переходить у термодинамічно несталий стан з підвищеним запасом внутрішньої енергії, тому він прагне мимовільно перейти в більш рівноважний стан. При нагріванні наклепаного металу до температур, що складають 0,2...0,3 від температури плавлення Тпл (поверненні), частково зменшуються зміни кристалічної гратки і внутрішні напруження без значної зміни мікроструктури і властивостей деформованого металу.
При нагріванні деформованих металів вище 0,4∙Тпл, утворюються нові рівновісні зерна і властивості металу повертаються до їх вихідних значень до деформації. Процес утворення нових центрів кристалізації і нових рівновісніх зерен у деформованому металі при нагріванні, що супроводжується зменшенням міцності, збільшенням пластичності і відновленням інших властивостей, називається рекристалізацією. Найменша температура, при якій починається процес рекристалізації і втрата міцності металу, називається температурою рекристалізації. Розмір зерна після рекристалізації залежить від ступеня і швидкості деформації, а також температури і тривалості нагрівання.