3. Влияние обработки давлением на структуру и свойства металла

Исходной заготовкой для обработки металлов давлением (прокатки, прессования) является слиток. Кристаллическое строение слитка неоднородно. Кроме того, в нем имеется пористость, газовые пузыри и т.п. Обработка давлением слитка при нагреве его до достаточно высоких температур приводит к деформации кристаллитов и частичной заварке пор и раковин, что увеличит и плотность металла.

В зависимости от температурно-скоростных условий различают холодную и горячую деформацию.

При холодной деформации зерна вытягиваются в направлении наиболее интенсивного течения металла (рис. 24, а). Металл становится более твердым, но менее пластичным. Это явление называют упрочнением (наклепом). Наклеп, вызванный холодным пластическим деформированием металла, может быть устранен отжигом.

При нагреве наклепанного металла до температур, составляющих 0,2…0,3 от температуры плавления Т_пл (возврате), частично уменьшаются искажения кристаллической решетки и внутренние напряжения без изменения микроструктуры деформированного металла. Повышается электрическая проводимость, сопротивление коррозии холоднодеформированного металла.

При нагреве деформированных металлов выше 0,4 Т_пл образуются новые равноосные зерна (рис. 24, б). Процесс образования новых центров кристаллизации и новых равноосных зерен в деформированном металле при нагреве сопровождается уменьшением прочности, увеличением пластичности и восстановлением других свойств, называется рекристаллизацией. Наименьшая температура, при которой начинается процесс рекристаллизации и разупрочнения металла, называется температурой начала рекристаллизации Т_р. Размер зерна после рекристаллизации зависит от степени и скорости деформации, а также температуры и длительности нагрева. При увеличении степени деформации до критического значения размер зерна увеличивается, а при степенях деформации выше критической зерно измельчается, причем эти размеры примерно одинаковы по всем направлениям (равноосная структура), что благоприятно влияет на механические характеристики металла.

4. Холодная и горячая деформация

Различают холодную и горячую деформацию. Холодное деформирование производится при температурах ниже температуры рекристаллизации и сопровождается наклепом металла. Горячее деформирование протекает при температурах выше температуры рекристаллизации, при котором также происходит упрочнение металла (горячий наклеп), но оно полностью снимается в процессе рекристаллизации, что приводит к повышению пластичности и уменьшению сопротивления деформации.

Если слиток загрязнен неметаллическими включениями, обычно располагающимися по границам кристаллитов, то в результате обработки давлением образуется так называемая волокнистая макроструктура (см. рис. 22, в, г), которая не может быть изменена ни термической обработкой, ни последующей обработкой давлением.

Волокнистость оказывает влияние на механические характеристики, вызывает их анизотропию. В поперечном направлении ударная вязкость на 50…70 %, относительное сужение  на 40 %, относительное удлинение  на 20 % меньше, чем вдоль волокон. Поэтому в деформированных заготовках нужно создать такое расположение волокон, чтобы наибольшие растягивающие напряжения действовали вдоль, а перерезывающие усилия  поперек волокон. Важно также, чтобы волокна не перерезались при обработке резанием.

Если у поверхности детали волокна повторяют ее очертания (см. рис.22, г), то повышаются прочность и эксплуатационные свойства материала детали.