Факторы, влияющие на пластичность металла
* Химический состав. Наибольшей пластичностью обладают чистые металлы. Сплавы: твердые растворы более пластичны, чем сплавы, образующие химические соединения. Компоненты сплава. Никель и ванадий повышают пластичность стали. С повышением содержания углерода, кремния, хрома и вольфрама в сталях пластичность уменьшается. Сера и фосфор охрупчивают сталь. Другие факторы:
* Способ производства. Пластичность литого металла ниже, чем деформированного (объясняется дендритным строением литого металла).
* Величина зерна. Мелкозернистая структура, пластичнее крупнозернистой.
* Вид ТО. Стали после отжига, пластичнее закаленных, а цветные металлы пластичнее после закалки.
*
Скорость
деформации
изменение степени деформации
в единицу времени
.
(следует отличать скорость деформирования
скорость движения деформирующего
инструмента). С увеличением скорости
деформации пластичность падает.
* Напряженное состояние. Деформированное состояние характеризуется схемой главных напряжений (рис.1). Чем больше сжимающие напряжения и меньше напряжения растяжения, тем выше пластичность. Повысить сжимающие напряжения при ОМД можно оказывая боковое давление на металл стенками инструмента. Схема 1, а реализуется при прессовании металлов и горячей объемной штамповке.
*
Температура.
При повышении температуры нагрева
пластичность металлов обычно возрастает,
а прочность уменьшается. Однако в
углеродистых сталях при температурах
100…400 С
пластичность уменьшается, а прочность
возрастает.
Влияние обработки давлением на структуру и свойства металла
Обработка давлением слитка при высоких температурах приводит к деформации кристаллитов, может увеличиться и плотность металла.
Различают холодную и горячую деформацию.
Холодная деформация характеризуется изменением формы зерен, которые вытягиваются в направлении течения металла. При холодной деформации формоизменение сопровождается изменением механических и физико-химических свойств металла. 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 0,2…0,3 от температуры плавления Тпл (возврате), уменьшаются внутренние напряжения без изменения микроструктуры. При этом меняются только физ-хим. свойства металла повышается электропроводность и сопротивление коррозии, а мех. св-ва остаются без изменений. При нагреве деформированных металлов выше 0,4 Тпл образуются новые равноосные зерна и мех. свойства возвращаются к их исходным значениям. Процесс называется рекристаллизацией. Наименьшая температура, при которой начинается процесс рекристаллизации и разупрочнения металла, называется температурой рекристаллизации Тр. Размер зерна после рекристаллизации зависит от степени деформации, температуры и длительности нагрева.
При оптимальных параметрах деформации кристаллитов и последующей рекристаллизации металл получает мелкозернистое строение, что благоприятно влияет на механические характеристики металла. Холодное деформирование производится при температурах ниже температуры рекристаллизации и сопровождается наклепом.
Горячее деформирование протекает при температурах выше температуры рекристаллизации. При горячей деформации также происходит упрочнение металла, но оно полностью снимается в процессе рекристаллизации, что повышает пластичность, а сопротивление деформации в 10 раз меньше, чем при хол. деформации.