5.1.1.Свойства холоднодеформированных металлов

В результате холодного пластического деформирования металл упрочняется, изменяются его физические свойства. Наклепанный металл запасает 5 – 10% энергии, затраченной на деформирование. Запасенная энергия тратится на образование дефектов решетки (плотность дислокаций возрастает до 10⁹ – 10¹² см^-2) и упругие ее. Свойства наклепанного металла изменяются тем сильнее, чем больше степень деформации.

При деформировании увеличиваются прочностные характеристики (твердость, σ_в, σ_0,2, σ_упр) и понижаются пластичность и ударная вязкость (δ, ψ, KCU). Металлы интенсивно наклепываются в начальной стадии деформирования, затем при возрастании деформации механические свойства незначительно изменяются (рис. 5.5).

Рис. 5.5. Зависимость механических свойств от степени деформации

С увеличением степени деформации предел текучести растет быстрее временного сопротивления. Обе характеристики у сильно наклепанных металлов сравниваются, а удлинение становится равным нулю. Такое состояние наклепанного металла является предельным; при попытке продол­жить деформирование металл разрушается. Наклепом твердость и временное сопро­тивление удается повысить в 1,5 – 3 раза, а предел текучести в 3 – 7 раз. Металлы с ГЦК решеткой упрочняются сильнее метал­лов с ОЦК решеткой. Среди сплавов с ГЦК решеткой сильнее упрочняются те, у кото­рых энергия дефектов упаковки минимальна (например, интенсивно наклепываются аустенитная сталь, никель, а алюминий упрочня­ется незначительно).

Из-за неоднородности деформации в объеме металла различны изменения плотности, что служит причиной появления остаточных напряжений как растягивающих, так и сжима­ющих.

С увеличением деформации повышается удельное электросопротивле­ние (максимально на 6 %), а у ферромагнетиков, к которым относится большинство сталей, понижаются магнитная проницаемость и остаточ­ная индукция, возрастает коэрцитивная сила.

Наклеп понижает плотность металла из-за нарушения порядка в раз­мещении атомов при увеличении плотности дефектов и образовании микропор. Уменьшение плотности используют для увеличения долговечно­сти деталей, которые при эксплуатации подвержены переменным нагруз­кам. С этой целью применяют поверхностное пластическое деформиро­вание детали с помощью обдувки дробью или обработки специальным инструментом. Наклепанный слой стремится расшириться, встречая со­противление со стороны ненаклепанных участков детали. В результате в этом слое возникнут напряжения сжатия, а под ним, на большем рассто­янии от поверхности, появятся напряжения растяжения. Сжимающие на­пряжения в поверхностном слое замедляют зарождение усталостной тре­щины и тем самым увеличивают долговечность деталей.

Наклепанные металлы легче корродируют и склонны к коррозионно­му растрескиванию. Образование текстуры деформации вызывает анизо­тропию свойств.

Несмотря на снижение пластичности, наклеп широко используют для повышения прочности деталей, изготовленных методами холодной обра­ботки давлением. Снижение пластичности при наклепе улучшает обраба­тываемость резанием вязких и пластичных материалов (латуней, сплавов алюминия и др.).