ДОНБАСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА

ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ И МЕТАЛЛОВЕДЕНИЯ

О.А. КОВАЛЕНКО

ОСНОВЫ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ МЕТАЛЛОВ

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

Для студентов направления 6.050401 «Металлургия»

Специальности «Обработка металлов давлением»

БАКАЛАВР

АЛЧЕВСК

2009

СОДЕРЖАНИЕ

1. Тема № 1. «Механические свойства металлов и сплавов и методы их определения»

2. Тема № 2. «Атомно – кристаллическое строение металлов и сплавов. Элементы кристаллографии. Реальное строение металлов»

3. Тема № 3. « Основные дефекты кристаллического строения – точечные и линейные, их влияние на свойства металлов»

4. Тема № 4. «Основы пластической деформации. Механизм пластической деформации. Наклеп при пластической деформации».

5. Тема № 5. «Разупрочнение деформированного металла при нагреве».

6. Тема № 6. « Особенности горячей деформации металлов и сплавов».

7. Тема № 7. «Дефекты деформированной стали. Деформационное старение».

ВВЕДЕНИЕ

Целью курса „Основы пластической деформации металлов” является изучение механизма пластической деформации металлов и сплавов, изменения структуры при деформации, влияния структурных изменений при пластической деформации на механические свойства. Ознакомление с основными механическими свойствами металлов и сплавов и методами их определения.

Тема № 1. «Механические свойства металлов и сплавов и методы их определения» Лекция 1

Основные механические свойства металлов и сплавов. Критерии оценки прочности материалов: конструктивная и конструкционная прочность материалов. Классификация методов определения механических свойств. Статические испытания: испытание на растяжение, сжатие, изгиб и кручение.

Из свойств, которыми могут обладать материалы, механические свойства в большинстве случаев являются важнейшими.

Под механическими свойствами понимают характеристики, определяющие поведение металла или другого материала под действием приложенных внешних сил.

К основным механическим свойствам относят:

- сопротивление металла (сплава) деформации – прочность;

- сопротивление разрушению – пластичность;

- вязкость;

- способность материала не разрушаться при наличии трещин.

В результате механических испытаний получают числовые значения механических свойств, т.е. значения напряжений или деформаций при которых происходит изменение физического и механического состояния материала.

При оценке механических свойств металлических материалов различают несколько групп их критериев.

1. Критерии, определяемые независимо от конструктивных особенностей и характера службы изделий. Эти критерии находятся путем стандартных испытаний гладких образцов на растяжение, сжатие, изгиб, твердость (статические испытания) или на ударный изгиб образцов с надрезом (динамические испытания).

Прочностные и пластические свойства, определяемые при статических испытаниях на гладких образцах, хотя и имеют важное значение (они входят в расчетные формулы) во многих случаях не характеризуют прочность этих материалов в реальных условиях эксплуатации деталей машин и сооружений. Они могут быть использованы только для простых по форме изделий, работающих в условиях статической нагрузки при температурах близких к нормальной.

2. Критерии оценки конструктивной прочности материала, которые находятся в наибольшей корреляции со служебными свойствами изделия и характеризуют работоспособность материала в условиях эксплуатации.

Их можно разделить на две группы:

- критерии, определяющие надежность металлических материалов против внезапных разрушений (вязкость разрушения, работа, поглощаемая при распространении трещин и др.);

- критерии, которые определяют долговечность изделий (сопротивление усталости, износостойкость и др.).

3. Критерии оценки прочности конструкции в целом (конструкционной прочности), определяемые при стендовых, натурных и эксплуатационных испытаниях. При этих испытаниях выявляется влияние на прочность и долговечность конструкции таких факторов как распределение и величина остаточных напряжений, дефектов технологии изготовления и конструирования изделий и т.д.

Для решения практических задач металловедения необходимо определять как стандартные механические свойства, так и критерии конструктивной прочности.

КЛАССИФИКАЦИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ

В связи с тем, что условия работы металлов и сплавов различны, существуют соответственно разнообразные виды и методы испытаний. Все виды испытаний можно классифицировать следующим образом:

1. По характеру внешнего воздействия:

• кратковременные испытания - динамические испытания;

• длительные испытания - статические испытания.

2. По виду напряженного состояния:

• испытания на растяжение, сжатие, изгиб, кручение, срез;

• испытания в условиях сложного напряженного состояния.

3. Технологические испытания;

• испытания для контроля пластичности;

• измерение твердости;

• испытания на вытяжку.

4. Испытания переменной нагрузкой: - испытания на усталость;

- испытания на статическую усталость.

5. Испытания ударом:

• испытания на ударное растяжение;

• испытание изгибом на ударную вязкость;

• испытания повторными ударами. 6. Натурные испытания:

• испытания на стендах;

• испытания готовых изделий.

Как правило, при механических испытаниях металлов все наблюдения расчеты напряженного состояния производят в макроскопических объемах. Как исключение, прибегают иногда и к наблюдениям в микроскопических объемах (наблюдения за деформациями в пределах отдельных кристаллов).

При всех видах механических испытаний производят по возможности на образцах металла такие внешние воздействия, которым он подвергается в условиях службы. Получаемые при этом характеристики механических свойств условны, зависят от условий испытаний. Это приводит к необходимости унификации методов механических испытаний с целью получения сопоставимых данных. Унификация методов испытаний выполняется и совершенствуется в рамках государственных стандартов и международных рекомендаций.