Адрес этой страницы' ?>

Оглавление книги Предыдущая Следующая

3.4. Пластичность и сопротивление металла деформированию

Пластичность и сопротивление металлов и сплавов деформированию при обработке давлением зависят от ряда факторов: природы металла или сплава, его химического состава, структуры, механических свойств, температуры нагрева, скорости деформации, схемы главных напряжений и т. п. (Скорость деформации следует отличать от скорости деформирования, т. е. скорости перемещения деформирующего инструмента, м/с.) Например, медь по природе более пластичный металл, чем железо; чистые металлы, как правило, обладают более высокой пластичностью, чем их сплавы, так как в сплавах часто образуются новые структурные составляющие и химические соединения, которые могут снизить пластичность.

Пластичность сплава в большой степени зависит от его химического состава: низкоуглеродистая сталь имеет более высокую пластичность, чем высокоуглеродистая. Пластичность литого крупнозернистого металла всегда ниже, чем деформированного, имеющего мелкозернистую структуру, что объясняется большим различием свойств зерен литого металла и межкристаллитных дефектных прослоек. Снижают пластичность также поры, газовые пузыри, хрупкие неметаллические включения, макро- и микротрещины. Большей пластичностью обладают металлы, у которых больше разница между пределами прочности и текучести.

С повышением температуры нагрева вследствие увеличения подвижности атомов и ряда других причин пластичность металла, определяемая, например, по величине относительного удлинения, повышается, а предел прочности, который при горячей обработке давлением приближенно характеризует сопротивление металла деформированию, уменьшается (рис. 3.6). Как видно из графиков, для углеродистых сталей в интервале температур 100—300° С, называемом зоной синеломкости, пластичность несколько уменьшается, а прочность увеличивается. Некоторое снижение пластичности наблюдается также в области температур фазовых превращений, а резкое снижение ее при высоких температурах связано с чрезмерным ростом зерен (перегревом) металла и окислением их границ (пережогом).

Рис. 3.6. Влияние температуры на относительное удлинение δ и предел прочности σ_в стали

С увеличением скорости деформации пластичность металла обычно уменьшается вследствие того, что в нем не успевают совершиться разупрочняющие процессы. (Средняя скорость деформации є представляет собой отношение деформации є к времени t, в течение которого она осуществлялась.)

При очень больших скоростях деформации пластичность металла вновь возрастает; это объясняется тем, что теплота, в которую переходит совершающаяся при деформации работа, не успевает рассеяться и приводит к разогреву деформируемого металла, если он не попадает при этом в зону хрупкости.

На пластичность металла оказывает большое влияние и схема главных напряжений: при прессовании металл обладает большей пластичностью, чем при ковке и штамповке (см. § 3.3). Отсюда можно заключить, что пластичность является не только свойством, но и состоянием металла в процессе обработки давлением.

Влияние скорости деформации на сопротивление металлов деформированию учитывают скоростным коэффициентом ψ_с, показывающим, во сколько раз увеличивается напряжение текучести при увеличении скорости деформации (табл. 3.1): σ_т2 = σ_т1 ψ_с, где σ_т1 и σ_т2 - напряжения текучести соответственно при скоростях деформаций є₁, и є₂. Скоростной коэффициент входит в формулы для расчета усилий деформирования.

3.1. Значение скоростного коэффициента ψ_с (по СИ. Губкину)

В общем случае повышение скорости деформации приводит к увеличению сопротивления металлов деформированию, что объясняется резким возрастанием скорости перемещения дислокаций, вызывающим, в свою очередь, увеличение сопротивления кристаллической решетки этому перемещению.

При холодной обработке металлов давлением влияние скорости деформации на их сопротивление деформированию меньше, чем при горячей. Однако при холодной обработке с большими скоростями деформаций, когда теплота, выделяющаяся при пластической деформации, разогревает металл выше температуры возврата, с дальнейшим увеличением скорости деформации сопротивление деформированию уменьшается.