Факторы влияющие на пластичность и сопротивление деформированию

Влияние температуры. Температура оказывает наибольшее влияние на сопротивление металла деформированию и пластичность. С увеличением температуры увеличивается амплитуда колебаний и подвижность атомов, облегчаются их взаимные смещения под действием внешних сил. Прочность и соответственно сопротивление деформированию уменьшаются, а пластичность увеличивается.

В качестве примера на рисунке 15 дан график изменения предела прочности σв и относительного удлинения – в зависимости от температуры для сталей, содержащих 0,14 % С (кривые 1) и 0,42 % С (кривые 2). Температурный режим обработки давлением в каждом отдельном случае должен выбираться в зависимости от обрабатываемого сплава. Влияние химического состава. Как правило, примеси снижают пластичность чистых металлов, причем растворимые примеси оказывают меньшее влияние, чем нерастворимые. Особенно значительно снижают пластичность те примеси, которые выпадают в сплаве в виде сеток по границам зерен.

Сопротивление металла деформированию также зависит от количества содержащихся в нем различных добавок. Так, углерод в сталях увеличивает сопротивление деформированию при температурах до 600 °С (рис. 15). Такие элементы, как титан, никель, вольфрам, значительно увеличивают сопротивление деформированию при повышенных температурах (более 1000 °С).

Влияние скорости и степени деформации на пластичность и сопротивление деформированию носит очень сложный характер. Объясняется это тем, что скорость и степень деформации одновременно оказывают упрочняющее и разупрочняющее действие на деформируемый металл.

Так, увеличение степени деформации, с одной стороны, приводит к упрочнению металла, но с другой стороны, уменьшая температуру рекристаллизации, одновременно вызывает его разупрочнение. В свою очередь, увеличение скорости деформации уменьшает время протекания процесса рекристаллизации и, следовательно, увеличивает упрочнение. Но с увеличением скорости деформации увеличивается количество теплоты пластической деформации, которая не успевает рассеяться в окружающую среду и вызывает разогрев металла. Повышение же температуры приводит к интенсивному разупрочнению.

Эти дефекты устраняют горячей обработкой давлением слитков. В результате пластической деформации завариваются газовые пузыри, микротрещины, выравнивается химический состав по сечению. Плотность литого металла увеличивается до 0,1 %. Механические свойства деформированного металла лучше литого. Как указывалось, горяче-деформированный металл имеет волокнистую структуру.

Вдоль волокон прочность, особенно пластичность и ударная вязкость, выше, чем поперек волокон. Различие механических свойств в различных направлениях (вдоль или поперек волокон) называется анизотропией механических свойств. При обработке давлением процесс деформирования стремятся вести так, чтобы волокна в будущей детали были направлены вдоль действия наибольших рабочих напряжений, возникающих в ней при эксплуатации.

На рисунке 16, а показан коленчатый вал, изготовленный из проката штамповкой. У этого вала волокна направлены вдоль действия рабочих растягивающих напряжений σ. Ниже приведен такой же коленчатый вал, но изготовленный обработкой резанием. Направление волокон в этом случае не совпадает с направлением напряжений σ. Штампованный коленчатый вал является более прочным.

Анизотропия механических свойств в некоторых случаях нежелательна. Например, при листовой штамповке вытяжка сопровождается образованием у деталей типа цилиндрических стаканов неровных по высоте стенок, что приводит к увеличению припусков на механическую обработку. Правильный выбор вида обработки давлением, температуры, степени деформации, смазки и т. д. является основой для получения деталей с наилучшими эксплуатационными качествами.