Влияние обработки давлением и условий ее осуществления на свойства и структуру исходного материала
Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Влияние обработки давлением и условий ее осуществления на свойства и структуру исходного материала





Обработка давлением изменяет не только форму исходной заготовки, но влияет и на механические свойства и структуру обрабатываемого металла. При этом следует различать холодную и горячую обработку давлением.

Холодная обработка давлением вызывает так называемое фи­зическое упрочнение или наклеп.

Основными признаками упрочнения, которые обнаруживаются в микро­структуре металла, являются следующие: изменение формы зерен — вытя­гивание их в направлении наибольшей деформации и появление опреде­ленной ориентировки зерен в одном направлении. Таким образом, струк­тура металла становится волокнистой.

Влияние упрочнения на механические и физические свойства металла выражается в увеличении предела прочности, предела текучести и твер­дости при одновременном падении относительного удлинения, поперечного сужения и ударного сопротивления.

Теплопроводность, электропроводность и магнитная проницаемость в результате холодной обработки давлением уменьшаются, а раствори­мость увеличивается. Особо следует подчерк­нуть, что никакого уплот­нения металла от холодной обработки давлениемнепроисходит, наоборот, отме­чается даже некоторое уменьшение его удельного веса. Изменения, внесенные холодной обработкой да­влением в структуру и свой­ства металла, не являются стойкими. Упрочнение, на­пример, может быть снято при помощи термической обработки (отжигом).

При горячей обработке давлением одновременно с процессом деформации будет протекать процесс рекристаллизации, который является про­цессом разупрочняющим. Явление рекристаллизации возникает (для чистых металлов) при абсолютных температурах, составляющих, около 0,4 от абсолютной температуры плавления. Так как рекристаллизация протекает во времени, то на конечную структуру металла оказывает влияние не только температура, но и скорость дефор­мирования. Таким образом, обработка давлением нагретого металла пред­ставляет собой сложный термомеханический процесс, который в зависимо­стиот соотношений между скоростью рекристаллизации, зависящей от температуры, и скоростью дефор­мирования может приводить к изменению структуры обрабо­танной давлением заготовки.



Если рекристаллизация в про­цессе деформации проходит на­столько полно, что металл при окончании обработки имеет рекристаллизованную структуру без следов упрочнения, то та­кую обработку назы­вают горячей. Если деформация сопрово­ждается только упрочнением без рекристаллизации и металл при окончании обработки имеет струк­туру наклепанного металла, то эту обработку называют х о л о д н о и.

Горячую обработку давлением применяюткак для переработки исход­ного литого материала в виде слитков, так и последующих обработок полученных полуфабрикатов. Для холодной обработки давлением приме­няют, как правило, металл в виде тех или иных заготовок, прошедший предварительно горячую обработку давлением.

Волокнистая макроструктура металла, полученная в результате горя­чей обработки давлением исходного слитка стали, не может быть разру­шена ни термической обработкой, ни последующей обработкой давлением. Последняя может лишь изменить направление волокон.

Нагрев при обработке металлов давлением. Термический режим

Нагрев металла вызывает изменения его механических характеристик. Эти изменения будут способствовать обработке давлением, если сопроти­вление металла деформированию с повышением температуры будет падать, а пластичность, наоборот, будет увеличиваться. Чем меньше сопротивле­ние деформированию и чем больше пластичность, тем выше ковкость металла. Существуют специальные методы для определения сопротивляе­мости металлов деформированию и их пластичности при различных темпе­ратурах и видах обработки. Ориентировочные данные можно получить испытанием на растяжение. Если предел текучести и предел прочности с увеличением температуры падают, а относительное удлинение и сужение увеличиваются, то ковкость металла обычно увеличивается. Ковкость стали с повышением температуры выше ~3000 непрерывно увеличивается вплоть до температур, близких к температуре плавления для стали с содержанием углерода 0,1%. При нагреве до температуры, близкой к линии АЕ, (рис.7)наступает пережог, выражающийся в появлении хрупкой пленки в стали между зернами металла вследствие окисления их границ. При пережоге происхо­дит полная потеря пластичности. Пережженный металл представляет собой неисправимый брак и может быть пущен только на переплавку.

Таким образом, температура нагрева металла под обработку давле­нием должна быть ниже температуры пережога, максимальную температуру нагрева, т. е. темпера­туру начала горячей обработки (прокатки, ковки, штамповки и т. д.), следует назначать так, чтобы не было ни пережога, ни перегрева.

Заканчивать горячую обработку давлением следует также при опре­деленной оптимальной температуре. Если продолжать обработку при более низких температурах, сталь получит наклеп, и в поковке могут образоваться трещины. Если кон­чать обработку при температурах, значительно превышающих оптимальную, сталь получит крупнозернистую структуру, которая, однако,может быть исправлена отжигом.

Итак, при горячей обработке давлением необходимо соблюдать опреде­ленный температурный интервал, зависящий от химического состава сплава.

Для качества изделий, получаемых горячей обработкой давлением, имеет существенное значение не только режим нагрева, но и режим охла­ждения. Слишком быстрое охлаждение может привести к образованию в результате термических напряжений наружных трещин. Чем меньшую теплопроводность имеет сталь и чем больше размер изделия, тем медлен­нее должно быть охлаждение.

 

Нагревательные устройства

Нагревательные устройства, в которых осуществляют нагрев металла для обработки давлением, в основном разделяются на нагревательные печи и электронагревательные устройства.

Печи, в свою очередь, разделяются на пламенные, в которых тепло получается за счет сжигания топлива, и электрические, где источником разогрева является электрическая энергия. Электронагревательные устрой­ства отличаются от электрических печей тем, что при их помощи тепло возникает непосредственно в самой нагреваемой заготовке.

Наибольшее распространение для нагрева металлов под обработку давлением имеют пока пламенные печи, отличающиеся максимальной универсальностью и позволяющие (в зависимости от размера печи) на­гревать как самые мелкие заготовки, так и слитки весом до 300 т.

 

Прокатка

Прокатка представляет собой процесс обработки металлов давлением, производимый путем пропуска металла в зазор между вращающимися валками, меньший, чем толщина обрабатываемой заготовки. Сдавливая металл, валки вследствие трения, возникающего между их поверхностями и металлом, одновременно осуществляют движение подачи. Таким обра­зом, деформации будут последовательно подвергаться все участки заго­товки, пока вся заготовка не пройдет между валками.

В процессе прокатки имеет место уменьшение толщины заготовки (обжатие) при одновременном увеличении ее длины (вытяжка) и ши­рины (уширение). Площадь поперечного сечения заготовки в результате прокатки всегда уменьшается.

Отношение последующей длины к первоначальной называется вытяжкой.

Прокатка имеет огромное значение в народном хозяйстве. Достаточно сказать, что не менее 75% всей выплавляемой стали подвергают прокатке. Кроме того, прокатывают и большое количество выплавляемого цветного металла.

Область применения прокатанного металла огромна. Прокатанный металл используют непосредственно в конструкциях (металлические кон­струкции — мосты, фермы, клепаные и сварные детали, станины машин, железобетонные конструкции и многое другое); он же является заготов­кой для изготовления деталей в механическихцехах, а также заготовкой для последующей ковки и штамповки.

Сортамент проката

Форма поперечного сечения прокатанного изделия называется его про­филем. Совокупность различных профилей разных размеров, получаемая прокаткой, называется сортаментом.

Сортамент прокатываемых изделий отличается чрезвычайным разно­образием.

Можно в общих чертах наметить следующие основные группы сталь­ного проката: 1) сортовой, 2) листовой,3) трубы, 4) специальныевиды и 5) периодический.

Профили сортового проката разделяются на две группы: 1) профили простой геометрической формы (квадрат, круг, шестигранник, прямоуголь­ник, полоса); 2) фасонные профили, которые, в свою очередь, можно под­разделить на фасонные профили общего назначения и профили специаль­ного назначения.









Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2018 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.