Влияние горячей штамповки на структуру и механические свойства металла

ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКИЙ РЕЖИМ ГОРЯЧЕЙ ШТАМПОВКИ

ПЛАН ЛЕКЦИИ:

1.Влияние горячей штамповки на структуру и механические свойства металла.

2. Термический режим штамповки.

3. Интервал ковочных температур.

4. Определение сопротивления деформированию при горячей штамповке.

Влияние горячей штамповки на структуру и механические свойства металла

Горячая штамповка, включающая обработку давлением и термичес­кое воздействие на деформируемую заготовку, осуществляет придание требуемых формы и размеров и получение оптимальной структуры металла при минимальных остаточных напряжениях.

В процессе нагрева наблюдается значительное падение прочности металла и повышение его пластичности. Под пластичностью понима­ется свойство, проявляющееся в необратимом изменении формы и раз­меров нагруженного тела, сопровождаемом структурными изменениями без нагружений целостности.

Основными факторами пластичности являются:

1. Химический состав вещества.

2. Структура.

3. Температурно-скоростные условия деформирования.

4. Гидростатическое давление и др.

Большинство металлических монокристаллов имеет высокую пластичность при комнатной температуре. Основными причинами малой пластичности поликристаллов является: разнородность зерен по ве­личине, механическим свойствам и химическому составу, неблагоприятная ориентировка зерен и недостаточная прочность их границ.

Температура является одним из важнейших факторов, определяющих физико-химическое состояние вещества. Повышение температуры обычно содействует увеличению пластичности. С повышением температуры увеличивается энергия теплового движения атомов и создаются условия для одновременного действия наиболее эффективных механизмов пластической деформации с наибольшим развитием диффузионных про­цессов, увеличиваются возможности протекания разупрочняющих процессов, ведущих к залечиванию нарушений и дефектов, создаваемых механизмами пластичности.

В зависимости от полноты протекания разупрочняющих процессов различают горячую, неполную горячую, неполную холодную и холод­ную деформации.

Горячей деформацией называется деформация, которая заканчивается без упрочнения. Рекристаллизация успевает пройти полностью, и металл имеет равноосную микроструктуру. Горячая деформация протекает при температурах выше температур рекристаллизации.

Неполной горячей называется деформация, при которой рекристал­лизация протекает неполностью, и металл имеет значительные остаточные напряжения. Такая деформация чаще бывает у металлов и сплавов с малой скоростью рекристаллизации.

Неполной холодной называется деформация, которая протекает без рекристаллизации, но в условиях возврата. При этом снимаются остаточные напряжения, снижается сопротивление деформированию и интенсивность упрочнения.

Холодной деформацией называется деформация, при которой рекристаллизация и возврат полностью отсутствуют и металл имеет все признаки упрочнения.

При приложении к негретому металлу деформирующего усилия первичные кристаллы литой структуры дробятся, поворачиваются и вытягиваются в направлении наибольшей положительной деформации. Одновременно вытягиваются и примеси, расположенные по границам. В то время как под влиянием горячей обработки и протекающих одно­временно процессов рекристаллизации первичные зерна преобразуются в равноосную структуру, примеси, остаются вытянутыми в направлений течения металла, образуя волокно, волокнистую структуру.

Волокно образуется в направлении положительной деформации, причем она должна быть значительной. Наличие волокна обуславливает анизотропию механических свойств. Волокнистость обнаруживает наибольшую разницу механических свойств у образцов, вырезанных вдоль и поперек волокна, т.е. под углом 90°. Особенно значительно отли­чаются характеристики ударной вязкости, несколько меньше характе­ристики пластичности. Ударная вязкость у продольных образцов может быть больше в 5 ¼ 8 раз, чем у поперечных.