ВЛИЯНИЕ ГОРЯЧЕЙ ОБРАБОТКИ ДАВЛЕНИЕМ НА СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ

Горячая обработка давлением улучшает свойства металла. При горячей обработке разрушается первичная литая структура, а происходящая при этом рекристаллизация позволяет получить равноосные зерна желательных размеров. Горячая обработка уплотняет металл (происходит заварка пустот). Особенно значи­тельное уплотнение получается при горячей обработке в услови­ях схемы всестороннего сжатия. В результате плотность металла повышается, а объем уменьшается (при холодной обработке дав­лением плотность уменьшается, а объем увеличивается).

Благодаря действию механизмов термической пластичности в процессе горячей обработки закрываются, завариваются не только имеющиеся в литом металле пустоты и трещины по гра­ницам зерен, но и залечиваются возникающие в процессе де­формации нарушения границ.

В результате измельчения зерен, уплотнения, усиления связей между зернами прочностные и пластические свойства металла после горячей обработки давлением повышаются.

Улучшающее действие горячей обработки особенно сильно проявляется до 4—6 кратной степени деформации литого метал­ла. Дальнейшее повышение общей степени деформации мало влияет на свойства.

Свойства металла после горячей обработки (механические характеристики, величина зерен) зависят от температурного ре­жима обработки, степени и скорости деформации. В процессе горячей обработки происходит одновременно разрушение зерен в результате деформации и зарождение новых в результате ре­кристаллизации. Для суждения о величине зерен в результате горячей обработки последнюю можно рассматривать как совме­щение во времени процессов холодной обработки давлением и рекристаллизации. Если горячая обработка осуществляется в не­сколько операций, следующих одна за другой (несколько ударов молота, несколько проходов при прокатке), то величина зерен определяется в основном температурой и степенью деформации в последнем проходе, т. е. режимом конца горячей обработки давлением.

Если зависимость величины зерен от степени деформации и температуры конца горячей обработки давлением представить графически в виде пространственной диаграммы, то получим диаграмму рекристаллизации второго рода. Эта диаграм­ма аналогична диаграмме рекристаллизации первого рода (зависимость величины рекристаллизованных зерен от степени предшествующей холодной деформации).

На диаграмме рекристал­лизации второго рода для красной меди (рис.2.5) вид­на зона критической степени деформации (5—10%) — зона крупных зерен.

На рис.2.6 представлена диаграмма рекристаллизации второго рода при горячей прокатке мягкой стали.

Критическая степень дефор­мации колеблется в преде­лах 8—15%, а критическая температура рекристаллизации — в пределах 750—850° С. Если температура конца прокатки стали выше 900—950° С (выше точки Лс₃), то зерна получаются мелкие независимо от степени деформации. Объясняется это тем, что при этой температуре закономерности процесса рекристаллизации нарушаются процессом перекристаллизации, когда величина зе­рен зависит от скорости охлаждения и почти не зависит от сте­пени деформации.

Рис. 2.5.. Диаграмма рекристаллизации второго рода для меди [9]

Критическая степень дефор­мации колеблется в преде­лах 8—15%, а критическая температура рекристаллизации — в пределах 750—850° С. Если температура конца прокатки стали выше 900—950° С (выше точки Лс₃), то зерна получаются мелкие независимо от степени деформации. Объясняется это тем, что при этой температуре закономерности процесса рекристаллизации нарушаются процессом перекристаллизации, когда величина зе­рен зависит от скорости охлаждения и почти не зависит от сте­пени деформации. При очень высокой температуре конца горячей обработки получаются крупные зерна (рис.2.5 и 2.6) из-за отно­сительно длительного пребывания при высоких температурах после деформации.

Некоторое влияние на зависимость величины зерен от темпе­ратуры и степени деформации при горячей обработке (на вид диаграммы рекристаллизации второго рода) оказывает скорость деформации: при повышении скорости критическая степень де­формации смещается к меньшим значениям степени деформа­ции [3].

В большинстве случаев желательно получение мелкозернисто­го металла, обладающего лучшими механическими свойствами.

Поэтому нужно создавать такие термомеханические условия об­работки, которые

При горячей обработке давлением стали трудно избежать кри­тической степени деформации и высокой темпера­туры конца обработки обычно назначают невысокие деформации в последних проходах, так как для обеспечения точности размеров исключают образование крупных зерен, т. е. не допускать критической степени деформации. Избежать роста зерен в этом случае можно, если заканчивать обработку при температурах вблизи точки ; тогда получаются мелкие зерна независимо от степени дефор­мации.

Рис. 2.6.Диаграмма рекристаллизации второго рода для малоуглеродистой стали [9]

В сплавах с фазовыми превращениями, аналогичными превра­щениям в углеродистых сталях, крупные зерна, полученные в результате критической степени и критической температуры де­формации, могут быть измельчены термической обработкой (нор­мализацией).

В металлах и сплавах без фазовых превращений мелкие зер­на после горячей обработки фазовых превраще­ний необходимо подвергнуть горячей или холодной обработке давлением с последующей рекристаллизацией, правильно сочетая при этом температуру и степень деформации.

В результате правильно проведенной горячей обработки дав­лением зерна получаются мелкими и равноосными. Однако макроструктура может иметь волокнистое, полосчатое строение. Волокнистое строение после горячей обработки давлением получа­ется в металле, имеющем нерастворимые, в частности неметалли­ческие включения, которые в процессе деформации вытягиваются вместе с зернами в направлении деформации растяжения. Так как эти включения при нагревании не растворяются и не рекристаллизуются, они (или их обломки) сохраняют вытянутую фор­му, придают макроструктуре волокнистое, полосчатое строение (строчечность).

Волокнистость, создаваемую включениями при горячей обра­ботке давлением, нельзя смешивать с волокнистостью, обуслов­ленной вытягиванием зерен при холодной обработке давлением. Последняя полностью устраняется при рекристаллизации, тогда как волокнистость макроструктуры из-за включений, как прави­ло, не устраняется даже при высоких температурах термической обработки.

Волокнистость макроструктуры приводит к анизотропии ме­ханических свойств, особенно ударной вязкости: образцы, выре­занные вдоль волокон, имеют значительно большую ударную вязкость, чем образцы, вырезанные поперек волокон. Это учиты­вают при разработке технологии ковки и штамповки.

Контрольные вопросы

1. Что такое возврат и рекристаллизация? При каких температурах эти явления происходят?

2. Как влияет температура и химический состав на сопротивление деформации и пластичность?

3. Какое влияние оказывает на сопротивление деформации скорость и степень деформации?

4. Какое влияние на свойства металла оказывает горячая обработка?

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 Бочвар А. А. О разных механизмах пластичности в металлических сплавах, Известия АН СССР, ОТН, 1948, № 5. (35)

2 Громов Н. П. Теория обработки металлов давлением. М., «Металлургия», 1967. 240 с. (228)

3 Губкин С. И. Пластическая деформация металлов,
т. I—III. Металлургиздат, 1960. (13)

4 Зайков М. А. Режимы деформации и усилия при горячей прокатке Металлургиздат. 1960. (37)

5 Зу е в М. И. и др. Пластичность стали при высоких температурах. Ме­таллургиздат,

6 1954. (36)

7 Павлов И.М. Теория прокатки. Металлургиздат, 1950. (9)

8 Прокатное производство. Справочник, т. I, Металлургиздат, 1962. (41)

9 Соколов Л. Д. Сопротивление металлов пластической деформации. Металлургиздат, 1963. (38)

10 Сторожев М. В., Попов Е. А. Теория обработки ме­таллов давлением, изд. 2-е. Машгиз, 1977, 423 с.. (84)

11 Тарновский И. Я. и др. Механические свойства стали при горячей обработке давлением, Металлургиздат, 1960. (39)

12 Целиков А. И. Теория расчета усилий в прокатных станах. Металлургиздат, 1962. (22)

13 Ч е к м а р е в А. П., Риднер 3. А. Истинное сопротивление пласти­ческому деформированию углеродистых сталей при высоких температу­рах и скоростях деформирования. Сб. «Прокатное производство» т. XI, вып. 2. Труды Института черной металлургии. Изд-во АН УССР, 1957. (40)

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

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