Stresurile apar în tratarea metalelor prin presiune în piesa de prelucrat sub acțiunea forțelor exterioare. Dacă acestea sunt mici, apare o deformare elastică la care atomii de metal se deplasează din poziții stabile de echilibru (figura 2.2, a) la distanțe foarte mici, care nu depășesc cele interatomice (Figura 2.2, b). După îndepărtarea încărcăturii, atomii revin la pozițiile inițiale de echilibru stabil datorită acțiunii interatomice. Forma corpului este complet restaurată și nu apar schimbări reziduale în metal. Valorile deformărilor elastice sunt foarte mici și se ridică la mii de procente.
Cu o creștere a încărcăturii externe, tensiunile în organism crește, ceea ce duce la deplasarea atomilor din pozițiile de echilibru stabil la distanțe mult mai mari decât distanțele interatomice (Figura 2.2, c). După îndepărtarea încărcăturii, atomii ocupă noi locuri de echilibru stabil, astfel încât forma corpului nu este restabilită (figura 2.2, d). O astfel de schimbare ireversibilă în forma corpului se numește deformare plastică. Capacitatea unui metal de a suferi deformări plastice se numește plasticitate. Plasticitatea cantitativă este caracterizată de valoarea deformării reziduale maxime, care poate fi raportată la metal înainte de distrugerea sa. Plasticitatea, așa cum se va arăta mai jos, nu este o caracteristică constantă a metalului, deoarece în mare măsură depinde de condițiile de deformare.
Deformarea plastică totală a unui metal policristalin este compusă din deformări de două tipuri - intergranulare și intergranulare.
Fig. 2.2. Deplasarea atomilor în deformarea glisantă: a - echilibru stabil, b - deformarea elastică, c - începutul deplasării straturilor atomice, r - deformarea plastică; a - a - a - a - a - alunecare planuri, τ - tensiuni tangențiale
Să luăm în considerare deformarea intracristalei. deformarea plastică într-un singur bob se produce în principal din cauza alunecarea unuia straturi atomice subțiri cristalite în raport cu cealaltă (vezi. fig. 2.2, d), deplasarea relativă a acestora este de aproximativ 200 A. 100. Deplasările sunt efectuate de un anumit plan cristalografice (a - a), atomii cei mai densi ambalați și numiți avioane alunecoase. De exemplu, pentru metale cu un plan grilaj centrat pe fata este planul abc octaedru (vezi. Fig. 2,1 g).
Alunecarea straturi atomice are loc în principal pe avioanele a căror direcție este de 45 ° în raport cu direcția forței de compresie F (vezi. Fig. 2.3, a), deoarece în aceste zone sunt stres maxim tangențiale Tmax. Astfel, în proba prezentată în Fig. 2.3, și, de alunecare se va produce în principal fasole 1. 5, planul de alunecare este situat la 45 ° la acțiunea forței F. Ca rezultat, deformare plastică (Figura 2.3, b) boabe se extind în direcția de cel mai mare flux de metal și devin formă alungită (Figura 2.3, c). Această structură se numește cusături sau bandă. Cand speciale benzile de alunecare de tratare a suprafețelor metalice deformabile pot fi observate vizual zgârieturi fine anumită direcție.
Fig. 2.3. Structura metalică polimorfă (a), deformarea intergranulară (b) și forma alungită a cristalitelor deformate (c)
Când metalul este deformat prin sarcini de șoc, deformarea sa plastică se poate dezvolta și datorită înfrățirii. (. Figura 2.4) Procesul de înfrățire, spre deosebire de alunecare este zvelt atomi de deplasare relativă grup plan singular a - a - un plan de înfrățire, în urma căruia cristalitelor porțiunea Polarizarea ocupă o poziție de oglindire porțiunea sa nedeformată.
În cursul deformării, boabele se rotesc și se mișcă unul față de celălalt - apare o deformare intergranulară (vezi figura 2.3, b). În cazul răsucirilor, un număr tot mai mare de granule din planul de alunecare primește o direcție la un unghi de 45 ° față de acțiunea forței P, iar deformarea plastică se dezvoltă intensiv. Astfel, preforma este deformată plastic ca un întreg.
Calculele teoretice arată că pentru o deplasare simultană a unei părți a cristalitului în raport cu o altă parte necesită tensiuni de sute de ori mai mari decât cele care sunt suficiente pentru acest lucru în practică. Acest lucru se datorează faptului că în metalele reale există locuri de legături interatomice slăbite și un număr mare de impurități nocive. Prin urmare, alunecarea în grăunțe nu se produce simultan de-a lungul întregului plan de alunecare, dar în mod succesiv, prin mutarea grupurilor separate de atomi în raport cu altele, ceea ce necesită tensiuni mult mai mici de forfecare. Slăbirea legăturilor dintre atomi se datorează prezenței imperfecțiunilor în structura cristalitelor reale, de exemplu, absența sau excesul la locurile de zăbrele a atomilor adiționali. Astfel de imperfecțiuni se numesc dislocări.
În procesul de deformare plastică la rece în metal ridică dislocările suplimentare sunt formate fragmente de cristalite care împiedică deformarea ulterioară pentru a provoca o creștere a rezistenței și durității metalului, reducând plasticitatea și își schimbă proprietățile sale fizice și chimice. Astfel, rezistivitatea electrică și activitatea chimică cresc, permeabilitatea magnetică și scăderea conductivității termice. Setul de modificări ale proprietăților mecanice, fizice și chimice ale metalului ca urmare a deformării plastice se numește rigidizare sau întărire.
Fig. 2.4. Deplasarea atomilor în deformare prin înfrățire: a - un plan de înfrățire, τ - tensiuni tangențiale
În plus, după deformarea plastică la rece, planurile cristalografice ale boabelor vor avea aceleași direcții. Această structură se numește textura de deformare; se caracterizează prin anisotropia (inegalitatea) proprietăților mecanice în direcții diferite.
În procesul de deformare plastică, simultan cu formarea structurii de șir și a texturii de deformare, metalul dobândește și o structură fibroasă. Se observă sub formă de benzi subțiri, care sunt incluziuni nemetalice sau zone metalice care sunt extinse în direcția celui mai mare flux al metalului și conțin o cantitate crescută de impurități. Dacă structura de șir poate fi detectată numai sub microscop, atunci structura fibroasă este observată cu ochiul liber. Este evident că un metal omogen, în care nu există impurități, după deformare nu va avea o structură fibroasă.
Odată cu deformarea plastică maximă determinată pentru fiecare metal, apar micropore și microcărcuri care se dezvoltă, cresc și duc la distrugerea metalului. Astfel, pentru fiecare metal există o deformare plastică maximă admisibilă, care caracterizează proprietățile sale din plastic. După cum arată studiile, acestea din urmă depind de condițiile de încărcare (compresie, întindere), gradul și rata de deformare etc.
În producție, majoritatea metalelor și aliajelor sunt tratate cu o presiune preîncălzită, deoarece, odată cu creșterea temperaturii, crește plasticitatea metalului și scade rezistența la deformare. În funcție de temperatura de procesare, deformarea plastică poate fi rece, incompletă la cald și la cald.
Spre deosebire de deformarea plastică rece, discutată în detaliu mai sus, cu o deformare plastică incompletă la cald, apare o restaurare parțială a structurii de cristal distorsionate și o scădere a tensiunilor reziduale din metal. Aceasta se explică printr-o anumită creștere a activității atomilor, deoarece tulpina luată în considerare are loc la o temperatură ridicată, aproximativ la T = (0,25 0,3) Tm, unde Tm este punctul de topire al metalului. Trebuie remarcat faptul că pentru metalul deformat din plastic fierbinte incomplet, deși într-o măsură mai mică decât cu frig, dar încă se întărește oarecum și dobândește o structură și o fibră.
Deformarea plastică caldă se caracterizează prin faptul că are loc un proces de recristalizare în metalul deformat - aspectul și creșterea unor noi boabe echiaxate cu o structură de cristal nedistorsionată în locul celor deformate. Recristalizarea elimină complet structura șnurului și întărirea metalului deformat în stare rece. Se stabilește că pentru metalele pure temperatura de recristalizare este Trec = 0,4 Tm.
Spre deosebire de încălzirea incompletă la cald pentru deformarea plastică fierbinte, structura șirului este eliminată și structura fibroasă a metalului este păstrată, deoarece incluziunile nemetalice de recristalizare alungite la momentul deformării nu sunt expuse. În metalul deformat la cald, proprietățile mecanice de-a lungul fibrelor sunt mai mari decât cele încrucișate, astfel că forjarea trebuie realizată astfel încât direcția fibrelor să coincidă cu direcția eforturilor maxime de lucru care apar în timpul funcționării.
Materiale conexe
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: