Реферат: Пластическая деформация и рекристаллизация металлов и сплавов - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Пластическая деформация и рекристаллизация металлов и сплавов

Банк рефератов / Металлургия

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 703 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

17 КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА по дисциплине Металловедение на тему " Пластическая деформация и рекристаллизация мета л лов и сплавов " Пластическая деформация и рекристаллизация метал лов и спл а вов 1 . Механизм пластической деформации В основе пластического деформирования металлов лежит перемещение дислокаций практически при любых температурах и скоростях деформир о вания . Сущностью пластического деформирования является сдвиг в резул ь тате которого одна часть кристалла смещается по отношению к другой части . Для сдвига в идеальном кристалле, в котором все атомы на плоскости сдвига сразу перемещаются на одно межатомное расстояние, нужно, как показыв а ют расчеты, касательное напряжение 0,1 G ( G - модуль упругости сдвига ). В реальных кристаллах сдвиг происходит при напряж е ниях всего 10 - 4 G , что в 1000 раз меньше теоретически необходимых . Это объясняется тем, что пр о исходит за счет скольжения дислокаций и в нем участвует незначительная доля атомов, распол о женных на плоскости сдвига (рис.1 ). Имеется две разновидности сдвига : скольжение и двойникование . В обоих случаях пластическая деформация связана с определенными плоскостями и направлени я ми в решетке . Фактически пластическая деформация осуществляется за счет перем е щения дислокаций . Рассмотренная схема пластической деформации позвол я ет сделать вывод ; что процесс сдвига в кристалле будет происходить тем ле г че, чем больше дислокаций будет в металле . Большие деформации возможны только вследствие того, что движение первичных дислокаций вызывает п о явление большого количества новых дислокаций в процессе пластической деформации (рис.2 ). а) б ) Рисунок 1 . Схема деформации : а ) схема пластического сдвига в идеальной кристаллической реше т ке ; б ) дислокационная схема пластического сдвига Однако, оказывается, что реальная прочность металлов падает с увеличением числа дислок а ций только вначале . Достигнув минимального значения при некоторой плотности дислокаций, реальная прочность вновь начинает возрастать . Такого рода зависимость между реальной прочностью и плотностью ди с локаций ( и других несовершенств ) схематически представлена на рис.3 . Повышение реальной прочности с возрастанием плотности дислокации объясн я ется тем, что при этом возникают не только параллельные друг другу дислокации, но и дислокации в разных плоскостях и направлениях . Т а кие дислокации будут мешать друг другу перемещаться, и реальная прочность металла пов ы сится . Следовательно, в той или иной степени наличие дислокаций в реал ь ном металлическом кристалле является причиной более низкой его прочн о сти по сравнению с теоретической, и одновременно придающей способность пластически деформироват ь ся . Рисунок 2 . Механизм образования дислокации в процессе пластич е ской деформации Рисунок 3 . Прочность кристаллов в зависимости от искажений решетки ( числа дефектов ): 1 - теоретическая прочность ; 2 - чистые неупрочненные металлы ; 3 - сплавы, упрочненные легированием, наклепом, термической и термомеханич е ской обработкой . Способность реального металла пластически деформироваться являе т ся его важнейшим и полезнейшим свойством . Это свойство используют при различных те х нологических процессах - при протяжке проволоки, операциях гибки, высадки, в ы тяжки, штамповки и т.д. Большое значение оно имеет и для обеспечения конструктивной прочности или надежности металлических конс т рукций, деталей машин и других изделий из металла . Опыт показывает, что е с ли металл находится в хрупком состоянии, т.е. если его способность к пластическому деформированию низка, то он в изделиях склонен к внезапным так н а зываемым хрупким разрушениям, которые часто происходят даже при пон и женных нагрузках на изделие . 2 . Наклеп В процессе деформации пара движущихся дислокаций порождает со т ни и сотни новых, в результате этого плотность дислокаций повышается, что и приводит к упрочнению ( повышению предела прочн о сти ) - рис.4 . Рисунок 4 . Изменение прочности в зависимости от плотности дислокаций ( в ы сокопрочная сталь ) Упрочнение металла под действием пластической деформации называется наклепом, или нагарто в кой . Пластическая деформация вносит существенные изменения в строение металла . Кристалл и ческая структура пластически деформированного металла характеризуется не только искажением кристаллической решетки, но и опр е деленной ориентировкой зерен - текстурой . Беспорядочно ориентированные кристаллы под действием деформации поворачиваются осями наибольшей прочности вдоль направления деформ а ции (рис.5 ). С увеличением деформации степень текстурованности возрастает и при больших степенях деформации достигает 100 % , т.е. все зерна оказываются одинаково ориентированными . Не следует думать, что в результате деформации зерно измельчается . В действительности оно только деформируется, сплющивается и из равноосного превращается в неравноосное ( в виде лепешки, блина ), с о храняя ту же площадь поперечного сечения . Рисунок 5 . Изменение микроструктуры при пластической деформации поликристалла 3 . Свойства пластически деформированных металлов В результате холодного пластического деформирования металл упро ч няется и изменяются его физические свойства - электросопротивление, ма г нитные свойства, плотность . Наклепанный металл запасает 5 - 10% энергии, затраченной на деформирование . Запасенная энергия тратится на образование д е фектов решетки ( например, плотность дислокаций возрастает до 10 9 - 10 12 см - 2 ) и на упругие искажения решетки . Свойства наклепанного металла меняются тем сильнее, чем больше степень деформ а ции . При деформировании увеличиваются прочностные характеристики ( тве р дость ; В ; Т ; УПР ) и понижаются пластичность и вязкость ( , , KCU ). Мета л лы интенсивно наклепываются в начальной стадии деформирования, после 40 % - ной деформации м е ханические свойства меняются незначительно (Рис.6 ). С увеличением степени деформации предел текучести растет быс т рее предела прочности ( временного сопротивления ). Обе характеристики у сильно накл е панных металлов сравниваются, а удлинение становится равным нулю . Такое состояние наклепанного металла является предельным, при попытке продо л жить деформирование металл разрушается . Путем наклепа твердость и временное сопротивление ( предел про ч ности ) удается повысить в 1,5 - 3 раза, а предел текучести - в 3 - 7 раз при максимально возможных деформациях . Металлы с ГЦК-решеткой упрочняются сильнее металлов с ОЦК-решеткой . С ростом степени деформации возрастает удельное электросопроти в ление, коэрцитивная сила, понижается магнитная проницаемость, остаточная индукция и пло т ность металла . Наклепанные металлы более активно, вступают в химические реакции, они легче корродируют и склонны к коррозионному растрескиванию . При больших степенях деформации в результате образования текстуры деформ а ции проявляется анизотропия механических и магнитных свойств . Упрочнение при наклепе широко используют для повышения механ и ческих свойств деталей, изготовленных методами холодной обработки да в лением . В частности, наклеп поверхностного слоя деталей повышает сопротивление у с талости . В промышленности широко применяют следующие высокопроизвод и тельные эффективные и дешевые способы поверхностного упрочнения дет а лей : дробеструйный наклеп, накатывание поверхности роликами или шариками, чеканка специальн ы ми бойками, гидроабразивный наклеп и др . Эти способы позволяют значительно увеличить долговечность деталей, повысить прочность и твердость, уменьшить пласти ч ность и вязкость . Дробеструйный наклеп осуществляется потоком стальной или чугу н ной дроби ( диаметр 0,4 - 2,0 мм , твердость 62 - 64 HRC ), ударяющей об повер х ность готовой детали с большей скоростью ( 70 м/сек ). Удары дробинок приводят к пластической деформации и наклепу поверхности деталей . Ст е пень наклепа зависит от многих факторов : материала детали, вида предшес т вующей обработки, диаметра дроби и т.д. Например, термически обработанная рессора после н а клепа имеет упрочненный слой толщиной 0,2 - 0,4 мм . При накатывании деталей стальными роликами упрочненный слой получается толщиной н е сколько миллиметров . При чеканке бойками малоуглеродистой стали при помощи механических или пневматических ус т ройств можно получить упрочненный слой толщиной до 20 - 30 мм . Гидроабразивный наклеп осуществляется действием струи жидкости с песком на поверхность д е талей . Понижение пластичности при наклепе используют для улучшения обрабатываемости резанием вязких и пластичных материалов ( сплавов алюминия, лат у ней и др.) . Изменение механических свойств от степени пластической деформации для некоторых металлов пр и ведено на рисунке 7 . Рисунок 7 . Изменение механических свойств в зависимости от степени дефо р мации : а ) изменение механических свойств низкоуглеродистой стали в зависим о сти от вытяжки ; б ) изменение механических свойств меди в зависимости от степени деформ а ции ; в ) изменение механических свойств алюминия в зависимости от степени дефо р мации . 4 . Влияние нагрева на структуру и свойства холоднодеформирова н ных металлов Упрочнение сопровождается накоплением остаточной энергии в металле . Пластическая деформация вызывает искажения решетки металла . Остаточная энергия складывается в основном из энергии отклонившихся из положения равновесия ат о мов . Упрочненное состояние неустойчиво . Неустойчивая структура пластически деформированного металла стремится освободиться от искажений кристаллической решетки и запаса остаточной энергии и перейти в устойчивое состо я ние . Неравновесная структура, созданная холодной деформацией у большинства металлов усто й чива при комнатной температуре . Переход металла в более стабильное состояние происходит при нагреве . При повышении темп е ратуры увеличивается кинетическая энергия атомов, в связи с чем ускоряется перемещение точечных дефектов и создаются условия для перераспределения дислокаций и уменьшения их к о личества . Процессы, происходящие при нагреве подразделяют на две основные стадии : возврат и рекристаллизацию ; обе стадии сопровождаются выделен и ем теплоты и уменьшением свободной энергии . Возврат происходит при о т носительно низких температурах, рекристаллизация - при более в ы соких . Возвратом называют все изменения тонкой структуры и свойств, кот о рые не сопровождаются изменением микроструктуры деформированного металла, т.е. размер и форма кристаллов при возврате не и з меняются . Рекристаллизацией называют зарождение и рост новых кристаллов с меньшим количеством дефектов строения ; в результате рекристаллизации образуются совершенно новые, чаще всего, равноосные кр и сталлы . Возврат . Процесс возврата протекает обычно при температурах ниже 0,3 Т ПЛ ( Т ПЛ - абсолю т ная температура плавления металла или сплава ). Стадию возврата, в свою очередь, разделяют на две возможные стадии : отдых и полигонизацию . Отдыхом холоднодеформированного металла наз ы вают стадию возврата, при которой вследствие перемещения атомов умен ь шается количество точечных дефектов, в основном вакансий ; в ряде металлов, т а ких как алюминий и . железо, отдых включает также переползание дислокаций, которое сопровождается взаимоде й ствием дислокаций разных знаков и приводит к заметному уменьшению их плотности . Перераспредел е ние дислокаций сопровождается также уменьшением остаточных напряж е ний . Отдых вызывает значительное уменьшение удельного электросопротивления и повышение плотн о сти металла . Если при отдыхе уменьшается плотность дислокаций, то наблюдается уменьшение твердости и прочности металла ( алюминий, железо ); если пло т ность дислокаций при отдыхе не меняется, то отдых не сопровождается и з менением механических свойств ( медь, латунь, никель ). Полигонизацией называют стадию возврата, при которой в пределах каждого кристалла образуются новые малоугловые границы . Границы возн и кают путем скольжения и переползания дислокаций ; в результате кристалл разд е ляется на субзерна - полигоны, свободные от дислокаций, а дислокации скапливаются на границах полигонов, образуя стенки . Два полигона, разд е ленные стенкой ( малоугловой границей ), состоящей из нескольких краевых дислокаций схем а тично показаны на рис.8 . Рисунок 8 . Дислокационное строение малоугловой границы Полигонизация холоднодеформированного металла обычно приводит к уменьшению тверд о сти и характеристик прочности . Рекристаллизация . Пластически деформированные металлы могут рекристаллизоваться лишь после деформации, степень которой превосходит определенную минимальную величину, которая называется критической степенью деформации ( - относительное обжатие, где H 0 - начальная высота заготовки, h - в ы сота заготовки после обжатия ). Если степень деформации меньше критической, то з а рождения новых зерен при нагреве не происходит . Критическая степень деформации невелика ( 2 - 8% ); для алюминия она близка к 2%, для ж е леза и меди - к 5% . Существует также температурный порог рекристаллизации - это на и меньшая температура нагрева, обеспечивающая возможность зарождения н о вых зерен . Температурный порог рекристаллизации составляет некоторую долю от температуры пла в ления металла : Т РЕКР = а Т ПЛ . Значение коэффициента а зависит от чистоты металла и степени пл а стической деформации . Для металлов технической чистоты а = 0,3 - 0,4 и понижается с увеличением степени деформации . Уменьшение количества прим е сей может понизить а до 0,1 - 0,2 . Для твердых растворов а = 0,5 - 0,6, а при ра с творении тугоплавких металлов может достигать 0,7 - 0,8 . Для алюминия, меди и железа технической чистоты температурный порог рекристаллизации равен соответс т венно 100° С, 270° С и 450° С . Рекристаллизация состоит из зарождения новых зерен и их последу ю щего постепенного роста . Зарождение новых зерен при рекристаллизации происходит в участках с наибольшей плотностью дисл о каций, обычно на границах деформированных зерен . Чем больше степень пластической деформации, тем больше возникает центров рекр и сталлизации . С течением времени образовавшиеся центры новых зерен увеличив а ются в размерах вследствие перехода атомов от деформированного окружения к более сове р шенной решетке . Рассмотренная стадия рекристаллизации называется первичной рекр и сталлизацией или рекристаллизацией обработки . Первичная рекристаллиз а ция заканчивается при полном поглощении новыми зернами старых деформирова н ных зерен . По завершении первичной рекристаллизации происходит рост образ о вавшихся зерен ; эта стадия рекристаллизации называется собирательной ре к ристаллизацией . Собирательная рекристаллизация не связана с предвар и тельной пластической деформацией металла . Этот процесс самопроизвольно развивается при достаточно высоких температурах в связи с тем, что укрупнение з е рен приводит к уменьшению свободной энергии металла из-за уменьшения поверхностной энергии ( чем крупнее кристаллы, тем меньше суммарная прот я женность границ ). Рост зерен происходит путем перехода атомов от одного зерна к сосе д нему через границу раздела, одни зерна при этом постепенно уменьшаются в ра з мерах и затем исчезают, а другие становятся более крупными, поглощая соседние зерна . С повышением температуры рост зерен ускоряется . Чем выше те м пература нагрева , тем более крупными окажутся рекристаллизованные зе р на (рис.9 ). Рисунок 9 . Схема изменения микроструктуры наклепанного металла при нагр е ве : а ) наклепанный металл ; б ) начало первичной рекристаллизации ; в ) конец первичной рекристаллизации ; г ) собирательная рекристаллизация . Рекристаллизация полностью снимает наклеп, созданный при пластической деформации ; металл приобретает равновесную структуру с мин и мальным количеством дефектов кристаллического строения . Восстанавливаются все физические и механич е ские свойства (рис.1 0 ). Время выдержки при нагреве оказывает влияние на размер зерна в том же направлении, что и температура, но значительно слабее . С увеличением степени деформации выше критической размер зерен уменьшается вследс т вие увеличения числа центров рекристаллизации, а повышение темпер а туры нагрева укрупняет зерна из-за ускорения собирательной рекристаллизации . В рекристаллизованном металле при известных условиях возникает предпочтительная ориентировка зерен - текстура . Текстура рекристаллизации, та к же как и текстуры другого происхождения, вызывают значительную анизотропию физических и механических свойств . Для конструкционных м а териалов общего назначения анизотропия свойств обычно нежелательна . О д нако при использовании сплавов с особыми физическими свойствами ( ма г нитными, с особыми зависимостями теплового расширения, с особыми упругими свойствами ) аниз о тропию удается практически использовать, улучшая то или иное свойство в определенном направлении изделия . Так, например, широко используется обработка, состоящая из холодной пластической д е формации и последующего отжига ( нагрева ), приводящая к получению текстуры рекристаллизации в ли с тах трансформаторного железа . Образование текстуры обеспечивает более легкую намагничиваемость в определенных н а правлениях листа . Применение те к стурованного трансформаторного железа позволяет уменьшить потери на перема г ничивание . Возможность образования текстуры при рекристаллизации зависит от химического состава сплавов, в технических металлах - от природы и количества примесей, от температуры и времени выдержки при рекристаллизации, от сечения изделия и р я да других технологических факторов . 5 . Влияние обработки давлением на структуру и свойства мета л ла В зависимости от температурно-скоростных условий деформирования различают холодную и г о рячую деформацию . Холодная деформация характеризуется изменением формы зерен, кот о рые вытягиваются в направлении наиболее интенсивного течения металла (рис.1 1, а ). При холодной деформации формоизменение сопровождается изменен и ем механических и физико-химических свойств металла . Это явление называют упрочн е нием ( наклепом ) ( механизм рассмотрен выше ). Изменения, внесенные холодной деформацией в структуру и свойства м е талла, не необратимы . Они могут быть устранены, например, с помощью термической обр а ботки ( отжигом ). Формоизменение заготовки при температуре выше температуры рекр и сталлизации сопровождается одновременным протеканием упрочнения и рекристаллизации . Горячей деформацией называют деформацию, характеризующуюся таким соотношением скоростей деформирования и рекристаллизации, при к о тором рекристаллизация успевает произойти во всем объеме заготовки и микростру к тура после обработки давлением оказывается равноосной, без следов упрочн е ния (рис.1 1, б ). Следует отметить, что рекристаллизация протекает не во время дефо р мации, а сразу после ее окончания и тем быстрее, чем выше температура . При очень высокой температуре, значительно превышающей температуру рекристаллизации, она заве р шается в секунды и даже доли секунд . Чтобы обеспечить условия протекания горячей деформации, приходи т ся с увеличением ее скорости повышать температуру нагрева заготовки ( для увеличения ск о рости рекристаллизации ). При горячей деформации сопротивление деформированию примерно в 10 раз меньше, чем при холодной деформации, а отсутствие упрочнения пр и водит к тому, что сопротивление деформированию ( предел текучести ) незн а чительно изменяется в процессе обработки давлением . Этим обстоятельством объясняется в основном то, что горячую обработку применяют для изгото в ления крупных деталей, так как при этом требуются меньшие усилия деформирования ( менее мощное об о рудование ). При горячей деформации пластичность металла выше, чем при холо д ной деформации . Поэтому горячую деформацию целесообразно применять при о б работке труднодеформируемых, малопластичных металлов и сплавов, а также заготовок из литого металла ( слитков ). В то же время при горячей деформации окисление заготовки более интенсивно ( на поверхности образ у ется слой окалины ), что ухудшает качество поверхности и точность получа е мых размеров . Холодная деформация без нагрева заготовки позволяет получать бол ь шую точность размеров и лучшее качество поверхности по сравнению с о б работкой давлением при достаточно высоких температурах . Отметим, что обработка давлением без специального нагрева заготовки позволяет сократить продолж и тельность технологического цикла, облегчает использование средств механизации и автоматизации и повышает производительность тр у да . Для каждого металла и сплава существует своя температурная область холодной и горячей обработки давлением . Пластическое деформирование железа при 600° С следует рассматривать как горячую обработку, а при 400 °С - как холодную . Для свинца и олова пластическое деформирование даже при ко м натной температуре является по существу горячей обработкой, так как темп е ратура 20° С выше температуры рекристаллизации этих металлов . Эти металлы в практике называют ненаклепываемыми, хотя при деформир о вании у них образуются линии сдвига ( что показывает, например, характерный хруст оловянной пл а стинки при ее изгибании ). При горячей обработке металла, чтобы увеличить его пластичность, а также чтобы устранить возможность наклепа, применяют температуры, значительно превосходящие минимальную температуру ре к ристаллизации . Для отжига наклепанного материала в производственных условиях применяют более высокие температуры, чем минимальная температура ре к ристаллизации, для обеспечения большей скорости рекристаллизационных процессов . В табл .1 приведены теоретические температуры рекристаллизации, те м пературы, при которых в производственных условиях осуществляют рекристаллизационный отжиг, а также температуры горячей обработки да в лением . Рекристаллизационный отжиг чаще применяют как межоперационную термич е скую обработку при холодной прокатке, волочении, штамповке и т.д. ( для снятия наклепа ), а иногда как окончательную обработку для пол у чения заданных свойств изд е лий и полуфабрикатов . Литература 1. Лахтин Ю .М., Леонтьева В .П. Материаловедение . М., 19 72, 1980 . 2. Гуляев А .П. Металловедение . М., 19 86 . 3. Сидорин И .И. Основы материаловедения . М., 19 76 . 4. Антикайн П .А. Металловедение . М., 19 72 . 5 . Геллер Ю .А., Рахштадт А .Г. Материаловедение . - М .: Металлу р гия, 1989 . - 455 с . 6 . Лившиц Б .Г. Металлография . - М .: Металлургия, 1990 . - 236 с . 7 . Сидорин И .И. Основы материаловедения . - М .: Машиностроение, 1976 . - 436 с . 8 . Полухин П .И. Технология металлов . - М .: Высш . шк ., 19 66 . - 438 с . 9 . Дальский А .М. Технология конструкционных материалов . - М .: Машиностроение, 1985 . - 448 с .
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Я думаю, что людям, при простуде, хорошо помогает молоко исключительно потому, что в нем сейчас полно антибиотиков.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по металлургии "Пластическая деформация и рекристаллизация металлов и сплавов", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru