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. Марганец, образуя тугоплавкое соединение MnS, нейтрализует вредное действие серы - образование горячих трещин при обработке давлением. Фосфор уменьшает при низких температурах пластичность и вязкость стали, вызывая ее хладноломкость.

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 металла. Деформированное состояние характеризуется схемой главных деформаций в направлении трех осей (рис.2). Совокупность схем главных деформаций позволяет судить о характере напряжений при различных видах обработки давлением и о пластичности металла: чем больше сжимающие напряжения и меньше напряжения растяжения, тем выше пластичность. 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.

* 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

Исходной заготовкой для процессов ОМД является слиток. Кристаллическое строение слитка неоднородно, т.к. есть кристаллиты различных размеров и форм. Кроме того, в нем имеется пористость, газовые пузыри и т.п. Обработка давлением слитка при высоких температурах приводит к деформации кристаллитов и частичной заварке пор и раковин. Таким образом, при ОМД может увеличиться и плотность металла.

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

Х олодная деформация характеризуется изменением формы зерен, которые вытягиваются в направлении наиболее интенсивного течения металла (рис.3). 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 Т_пл (возврате), уменьшаются внутренние напряжения без изменения микроструктуры деформированного металла. 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 Т_пл образуются новые равноосные зерна и мех. свойства металла возвращаются к их исходным значениям. Процесс образования новых равноосных зерен в деформированном металле при нагреве, сопровождающийся 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 деформации, а также температуры и длительности нагрева.

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