11

Раздел 4. Пластичность и деформируемость

Термин «пластичность» в разных разделах науки имеет несколько различный смысл. В дисциплинах «сопротивление материалов» и «детали машин» рассматривают малые пластические деформации обычно при комнатной температуре и при напряжениях меньших или близких пределу текучести. При этом не получают большого развития процессы скольжения, упрочнения и разупрочнения, характерные для пластической деформации – ОМД.

Для процессов ОМД характерны большие (конечные) пластические деформации при различных температурах и скоростях нагружения; процесс сопровождается такими физико-химическими процессами как упрочнение, возврат, полигонизация, рекристаллизация. В физическом смысле пластичность следует рассматривать как свойство кристаллической структуры материалов, позволяющее осуществлять значительные относительные перемещения ее элементов без нарушения сплошности их связи и целостности структуры под действием приложенных нагрузок.

Пластичность – это свойство металла деформироваться остаточно (необратимо) без макроразрушения.

Чем выше степень деформации до появления первых признаков разрушения, тем выше его пластичность независимо от величины приложенных нагрузок.

Каждому технологическому процессу ОМД свойственно свое напряженное состояние и свое развитие деформации в условиях переменного напряженного состояния.

Мерой пластичности является степень деформации, полученная (накопленная) к моменту разрушения (макроскопического нарушения сплошности).

Количественная мера пластичности – степень деформации сдвига в момент разрушения Λ_р. В случае простого нагружения (по А.А.Ильюшину) или монотонного деформирования (по Г.А.Смирнову-Аляеву) эффективная степень деформации сдвига Λ определяется как интенсивность главных истинных деформаций:

Λ = 2(ε₁² + ε₁ε₂ + ε₂²)^1/2

Для процесса деформации в момент разрушения Λ_р (для процесса холодной обработки давлением):

( 4.1)

где Η ( τ ) – интенсивность скоростей деформации сдвига

ξ_ij = 0,5 ( dV_i /dx_j + dV_J /dx_i ); i,j

или в логарифмических деформациях:

Основные факторы, влияющие на пластичность:

1.состав металла, его кристаллическое строение и структурное состояние, которое зависит от предварительной обработки / термической и деформационной/;

1. температура деформации;

2. скорость деформации;

3. напряженное и деформированное состояние, степень неравномерности деформации, гидростатическое давление.

Зависимость пластичности от состава и структуры деформируемого металла.

Увеличение содержания углерода в стали снижает ее пластичность, а прочность увеличивается; снижение пластичности вызывают также неметаллические включения, а также сера, фосфор, кислород, водород, азот.

Один и тот же материал в зависимости от структуры / величины зерна / может иметь различную пластичность / табл./

Механические свойства стали 10 КП

Свойств	Крупное зерно	Мелкое зерно
sТ, МПа	218	324
sВ, МПа	334	412
y, %	45	70

Чем сложнее сплав по числу входящих в него компонентов, тем больше содержит он примесей и чем неоднороднее его микро- и макроструктура, тем меньше пластичность данного сплава.

Чем больше степень деформации до появления первых признаков разрушения, тем больше его пластичность независимо от величины приложенного усилия.

Сплав в литом состоянии обладает меньшей пластичностью, чем в деформированном состоянии

На практике наблюдается зависимость пластичности от размеров деформируемой заготовки: чем больше объем заготовки, тем больше неравномерность распределения концентраторов напряжений, т.е. тем неоднороднее его напряженное состояние. Получить более плотную и однородную структуру, как правило, легче при меньшем объеме слитка. Пластичность большого слитка, как правило, всегда меньше, чем пластичность малого слитка.