Факторы

Влияние состава и структуры. Наибольшей пластичностью обладают чистые металлы. Сплавы  твердые растворы обычно более пластичны, чем химические соединения. Компоненты сплава также влияют на его пластичность. С повышением содержания углерода, кремния, хрома, вольфрама в стали, пластичность уменьшается. Сера, фосфор охрупчивают сталь. Никель и ванадий повышают пластичность стали.

* Марганец, образуя тугоплавкое соединение MnS, нейтрализует вредное действие серы. При отсутствии марганца сера может образовать легкоплавкую эвтектику Fe FeS, способствующую образованию горячих трещин при ОМД (красноломкость). Фосфор увеличивает пределы прочности и текучести, но уменьшает при низких температурах пластичность и вязкость стали, вызывая ее хладноломкость.

* Пластичность литого металла ниже, чем того же, но деформированного, что объясняется дендритным строением литого металла.

* Металл с мелкозернистой структурой, пластичнее крупнозернистого.

* Стали после отжига, пластичнее закаленных, а цветные металлы имеют пластичность выше после закалки.

* Равномерное расположение неметаллической фазы и приближение ее формы к форме шара увеличивает пластичность.

Скорость деформации  изменение степени деформации  в единицу времени . (От скорости деформации следует отличать скорость деформирования  скорость движения деформирующего инструмента). С увеличением скорости деформации предел текучести возрастает, а пластичность падает. Особенно резко уменьшается пластичность высоколегированных сталей, магниевых и медных сплавов.

Н апряженное состояние металла. Деформированное состояние характеризуется схемой главных напряжений (в направлении трех перпендикулярных осей), (рис.2, а - ж). Совокупность схем главных напряжений позволяет судить о характере деформаций при различных видах ОМД и пластичности металла: чем больше сжимающие напряжения и меньше напряжения растяжения, тем выше пластичность обрабатываемого металла. Повысить сжимающие напряжения при ОМД можно, например, оказывая боковое давление на металл жесткими стенками инструмента.

Схема (рис.2, а) реализуется при прессовании металлов и горячей объемной штамповке.

Влияние температуры. По мере повышения температуры нагрева пластичность металлов обычно возрастает, а прочность уменьшается. Однако в углеродистых сталях при температурах 100…400 С пластичность уменьшается, а прочность возрастает.

Вывод: в данном вопросе мы рассмотрели основные факторы, влияющие на пластичность металла, что важно учитывать для снижения затрат энергии на создание усилий сжатия или растяжения..

Второй учебный вопрос. Влияние температуры омд на структуру и свойства металла

Исходной заготовкой для процессов ОМД (прокатки, прессования) является слиток. Кристаллическое строение слитка неоднородно (кристаллиты различных размеров и форм). 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. Таким образом, при ОМД слитка может увеличиться и плотность металла.

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

Холодная деформация характеризуется изменением формы зерен, которые вытягиваются в направлении наиболее интенсивного течения металла (рис.3, а). 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, составляющих 0,2…0,3 от температуры плавления Т_пл (возврате), частично уменьшаются искажения кристаллической решетки и внутренние напряжения без изменения микроструктуры деформированного металла. Меняются в основном только физ-хим. свойства металла  повышается электрическая проводимость, сопротивление коррозии холоднодеформированного металла, а мех свойства остаются неизменными.

При нагреве деформированных металлов выше 0,4 Т_пл образуются новые равноосные зерна и мех. свойства металла возвращаются к их исходным значениям до деформации. Процесс образования новых равноосных зерен в деформированном металле при нагреве, который сопровождается уменьшением прочности и увеличением пластичности, 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 предварительной деформации, а также температуры и длительности нагрева.

В результате деформации кристаллитов и последующей рекристаллизации металл получает мелкозернистое строение, т.е. размеры зерен после рекристаллизации исчисляются в сотых или десятых долях миллиметра, причем эти размеры примерно одинаковы по всем направлениям (равноосная структура), что благоприятно влияет на механические характеристики металла.

Холодная и горячая деформация

В зависимости от температурно-скоростных условий при деформировании могут происходить два противоположных процесса: упрочнение, вызываемое деформацией, и разупрочнение, обусловленное рекристаллизацией. В соответствии с этим различают холодную и горячую деформацию. Холодная производится при температурах ниже температуры рекристаллизации и сопровождается наклепом металла. Горячая протекает при температурах выше температуры рекристаллизации. При горячей деформации также происходит упрочнение металла (горячий наклеп), но оно полностью снимается в процессе рекристаллизации, что сопровождается повышением пластичности, а сопротивление деформации примерно в 10 раз меньше, чем при холодной деформации.

Если слиток загрязнен неметаллическими включениями, обычно располагающимися по границам кристаллитов, то в результате ОМД неметаллические включения вытягиваются в виде волокон по направлению течения металла. Эти волокна выявляются травлением и видны невооруженным глазом в форме так называемой волокнистой макроструктуры (рис.1, в, г). Полученная в результате обработки давлением литого металла волокнистая структура 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, а также, чтобы они не перерезались при обработке резанием.

Желательно, чтобы у поверхности детали волокна повторяли ее очертания (рис. 1, г). В этом случае повышаются прочность и другие служебные свойства детали.

Вывод: Разные виды деформирования создают внутри металла разную структуру. Поэтому, при выборе вида ОМД и температурного режима надо исходить из получения наиболее оптимальной структуры металла, которая обеспечит лучшие механические и эксплуатационные свойства.