Пластическая деформация

Для пластической деформации металла необходимо напряжение, которое больше предела упругости и меньше предела прочности.

При обработке давлением металл испытывает напряжение сжатия, а не растяжения. Однако явления при сжатии подобны наблюдаемым при растяжении и предел упругости приблизительно одинаков как при растяжении, так и при сжатии. Поэтому для определения области напряжений пластической деформации металла пользуются диаграммами растяжения.

Остаточная (пластическая) деформация является следствием сдвигов, происходящих внутри и по границам зерен. При сжатии каждое зерно сплющивается, а при растяжении - вытягивается.

Рис.24. Схема изменения формы зерна при сжатии

На рис.24,априведена схема изменения формы зерен при сжатии металла до деформации и после деформации. При большой деформации зерна удлиняются настолько, что напоминают волокна, поэтому такую структуру называют волокнистой.

При пластической деформации сдвиг происходит по кристаллографическим плоскостям - плоскостям скольжения. Доказано, что такими плоскостями являются плоскости, в которых находится наибольшее количество атомов.

На рис.24,бверхний объект изображает недеформированное зерно, а нижний тоже зерно после деформации. Плоскости сдвига показаны прямыми линиями. Эти линии оделяют «пластинки» зерна друг от друга, причем сами пластинки по своей форме и размерам остаются неизменными, а деформация зерна происходит за счет сдвига по плоскостям скольжения.

Скольжение при пластической деформации кристалла может происходить в одном направлении для всех пластинок, как показано на рис. 25,аили в симметрично противоположных направлениях (рис.25,б). Такую деформацию называют двойникованием. Двойникование наблюдается при деформации латуни, аустенита и других сплавов.

Рис.25. Схема деформации кристалла в одном направлении (а) и

в симметрично противоположных направлениях (б)

При деформации в холодном состоянии механические и физико - химические свойства металла изменяются: твердость, прочность, хрупкость увеличиваются, а пластичность, вязкость, коррозионная стойкость и электропроводность - уменьшаются. Это изменение свойств, связанное с деформацией в холодном состоянии, называют наклепом.

С увеличением содержания углерода в стали её обработка в холодном состоянии становится труднее, поэтому на практике обработку стали осуществляют в нагретом состоянии или обрабатывают на холоду только тонколистовые заготовки.

Нагрев металлов

Нагрев и нагревательные устройства. Установлено, что чем больше нагрета сталь, тем меньше энергии нужно затрачивать на её деформацию. Поэтому нагрев стали перед обработкой давлением должен быть достаточно высоким. Однако нельзя допускать пережога, который наблюдается при нагреве, близком к температурам линии солидуса.

Нарис. 26схематично показана область рекомендуемого нагрева углеродистой стали (заштрихованный участок). Нагрев заготовок в печах начинается от поверхности и постепенно распространяется внутрь. Чрезмерно быстрый нагрев в печи ведет к появлению трещин в заготовке, вследствие неравномерного теплового расширения внешних и внутренних частей.

Рис.26. Область нагрева углеродистой стали для обработки давлением

Время необходимое для нагрева заготовки под обработку давлением может быть определено по формуле: