7. Влияние обработки давлением на свойства металла

7.1. Изменение структуры литого металла в результате ковки и штамповки.

При ковке (прокатке) слитков наблюдаются следующие характерные изменения литой структуры: крупные кристаллы (дендриты) под влиянием деформации вытягиваются в направлении общего течения (удлинения) металла; вместе с кристаллами вытягиваются и неметаллические включения, расположенные по границам дендритов. По мере вытягивания эти включения принимают форму прядей и придают макроструктуре поковки (проката) характерное волокнистое строение [1].

Образование волокнистого макростроения при протяжке обычно начинается в срединной части слитка, а потом уже распространяется на его периферийные слои в зону столбчатых кристаллов. Это объясняется тем, что в срединной части литой структуры (рис. 9) дендриты повернуты на некоторый угол к оси слитка; здесь же имеется область хаотично расположенных кристаллов и их частей. Таким образом, сам характер расположения кристаллов и их частей в средине слитка способствует их первоочередному повороту и вытягиванию в направлении общей вытяжки слитка, тем более, что это направление, как правило, совпадает с осью слитка.

В зоне столбчатых дендритов слитка последние расположены перпендикулярно к направлению вытяжки и поэтому для их переориентации в процессе обжима потребуется большая степень деформации, которая в данном случае характеризуется степенью вытяжки. В свою очередь, последняя определяется уковом: K=F_НАЧ/F_КОН=L_КОН/L_НАЧ (где F_НАЧ и F_КОН – соответственно начальная и конечная площади поперечного сечения слитка; L_НАЧ и L_КОН – соответственно начальная и конечная длина слитка).

В срединной части слитка волокнистое макростроение появляется уже при уковке K=2–3, а периферийная зона слитка приобретает волокнистое макростроение по всему сечению только при укове K=10.

Волокнистость макроструктуры проката невозможно устранить ни последующей термообработкой, ни обработкой давлением. Последняя приводит лишь к тому, что с изменением формы заготовки изменяется направленность (конфигурация) волокон, но характер волокнистости структуры сохраняется и в поковке, и в детали.

В отличие от этого микроструктура деформированного металла существенно изменяется последующей термообработкой. Причем для облегчения термической обработки желательно, чтобы после обработки давлением металл поковки имел бы более мелкое зерно.

П оэтому, учитывая тот факт, что рост зерен металла зависит от температуры нагрева, заготовки для обработки давлением следует нагревать до возможно низкой температуры ковки и все участки нагретой заготовки должны интенсивно проковываться. Следует также иметь в виду и то обстоятельство, что зерна деформируемого металла растут и после обработки давлением под воздействием повышенной температуры (рис. 15). Поэтому горячую обработку поковок необходимо заканчивать по возможности ближе к нижнему пределу допустимых температур ковки.