Пластическая деформация

Интенсивная пластическая деформация

Получить беспористые объемные металлические наноматериалы можно технологиями интенсивной пластической деформации (ИПД). Их суть заключается в деформировании металлических заготовок:

• при относительно небольших температурах;
• при повышенном давлении;
• с высокими степенями деформации.

Это обеспечивает формирование гомогенной наноструктуры с большеугловыми границами зерен. Вопреки интенсивному воздействию, образцы не должны получать механические повреждения и разрушаться.

Технологии ИПД:

1. кручение (ИПДК);
2. разноканальное угловое прессование;
3. всесторонняя ковка;
4. мультиосевое деформирование;
5. знакопеременный изгиб;
6. аккумулированная прокатка.

Первые работы по созданию наноматериалов выполнены в 80х-90х годах ХХ века с использованием методов кручения и разноканального прессования.  Первый метод применим для небольших образцов – получаются пластинки диаметром 10…20 мм и толщиной до 0,5 мм. Для того чтобы получить массивные наноконструкции используется второй метод, в основу которого положена деформация сдвигом.

Они высокопроизводительные, позволяют обеспечить требуемое качество получаемых изделий, улучшить их механические свойства.

Влияние обработки давлением на структуру и свойства металла

В зависимости от температурно-скоростных условий деформирования различают холодную и горячую деформацию.

Холодная деформация
характеризуется изменением формы зерен, которые вытягиваются в направлении наиболее интенсивного течения металла (рис.11, а). При холодной деформации формоизменение сопровождается изменением механических и физико-химических свойств металла. Это явление называют упрочнением (наклепом) (механизм рассмотрен выше).

Изменения, внесенные холодной деформацией в структуру и свойства металла, не необратимы. Они могут быть устранены, например, с помощью термической обработки (отжигом).

Формоизменение заготовки при температуре выше температуры рекристаллизации сопровождается одновременным протеканием упрочнения и рекристаллизации.

Горячей деформацией
называют деформацию, характеризующуюся таким соотношением скоростей деформирования и рекристаллизации, при котором рекристаллизация успевает произойти во всем объеме заготовки и микроструктура после обработки давлением оказывается равноосной, без следов упрочнения (рис.11, б).

Следует отметить, что рекристаллизация протекает не во время деформации, а сразу после ее окончания и тем быстрее, чем выше температура. При очень высокой температуре, значительно превышающей температуру рекристаллизации, она завершается в секунды и даже доли секунд.

Чтобы обеспечить условия протекания горячей деформации, приходится с увеличением ее скорости повышать температуру нагрева заготовки (для увеличения скорости рекристаллизации).

При горячей деформации сопротивление деформированию примерно в 10 раз меньше, чем при холодной деформации, а отсутствие упрочнения приводит к тому, что сопротивление деформированию (предел текучести) незначительно изменяется в процессе обработки давлением. Этим обстоятельством объясняется в основном то, что горячую обработку применяют для изготовления крупных деталей, так как при этом требуются меньшие усилия деформирования (менее мощное оборудование).

При горячей деформации пластичность металла выше, чем при холодной деформации. Поэтому горячую деформацию целесообразно применять при обработке 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 образуется слой окалины), что ухудшает качество поверхности и точность получаемых размеров.

Холодная деформация без нагрева заготовки позволяет получать большую точность размеров и лучшее качество поверхности по сравнению с обработкой давлением при достаточно высоких температурах. Отметим, что обработка давлением без специального нагрева заготовки позволяет сократить продолжительность технологического цикла, облегчает использование средств механизации и автоматизации и повышает производительность труда.

а) б)

Рисунок 11. Схема изменения микроструктуры металла при прокатке:

а) холодная пластическая деформация;

б) горячая пластическая деформация

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 комнатной температуре является по существу горячей обработкой, так как температура 20° С выше температуры рекристаллизации этих металлов. Эти металлы в практике называют ненаклепываемыми, хотя при деформировании у них образуются линии сдвига (что показывает, например, характерный хруст оловянной пластинки при ее изгибании).

При горячей обработке металла, чтобы увеличить его пластичность, а также чтобы устранить возможность наклепа, применяют температуры, значительно превосходящие минимальную температуру рекристаллизации.

Для отжига наклепанного материала в производственных условиях применяют более высокие температуры, чем минимальная температура рекристаллизации, для обеспечения большей скорости рекристаллизационных процессов. В табл.1 приведены теоретические температуры рекристаллизации, температуры, при которых в производственных условиях осуществляют рекристаллизационный отжиг, а также температуры горячей обработки давлением.

Рекристаллизационный отжиг чаще применяют как межоперационную термическую обработку при холодной прокатке, волочении, штамповке и т.д. (для снятия наклепа), а иногда как окончательную обработку для получения заданных свойств изделий и полуфабрикатов.

Таблица 1 — Температура рекристаллизации и горячей обработки

металлов давлением

Измерение деформации

При проектировании и эксплуатации различных механизмов, технических объектов, зданий, мостов и других инженерных сооружений очень важно знать величину деформации материалов. Так как упругие деформации имеют маленькую величину, то измерения должны проводиться с очень высокой точностью

Для этого используют приборы, называемые тензометрами

Так как упругие деформации имеют маленькую величину, то измерения должны проводиться с очень высокой точностью. Для этого используют приборы, называемые тензометрами.

Тензометр состоит из тензометрического датчика и индикаторов. В него также может быть включено регистрирующее устройство.

В зависимости от принципа действия тензометры бывают оптические, пневматические, акустические, электрические и рентгеновские.

В основу оптических тензометров положено измерение деформации нити из оптоволокна, приклеенной к объекту исследования. Пневматические тензометры фиксируют изменение давления при деформации. В акустических тензометрах с помощью пьезоэлектрических датчиков проводятся измерения величин, на которые изменяются скорость звука и акустическое затухание при деформации. Электрические тензометры вычисляют деформацию на основе изменений электрического сопротивления. Рентгеновские определяют изменение межатомных расстояний в кристаллической решётке исследуемых металлов.

Вплоть до 80-х годов ХХ века сигналы датчиков регистрировались самописцами на обыкновенной бумажной ленте. Но когда появились компьютеры и начали бурно развиваться современные технологии, стало возможным наблюдать деформации на экранах мониторов и даже подавать управляющие сигналы, позволяющие изменить режим работы тестируемых объектов.

Деформация твёрдого тела: её виды, измерение

Подробности Молекулярно-кинетическая теория Опубликовано 17.11.2014 18:20 10272

Под воздействием внешних сил твёрдые тела меняют свою форму и объем, т.е. деформируются.

В результате действия приложенных к телу сил частицы, из которых оно состоит, перемещаются. Изменяются расстояния между атомами, их взаимное расположение. Это явление называют деформацией.

Если после прекращения действия силы тело возвращает свою первоначальную форму и объём, то такая деформация называется упругой, или обратимой. В этом случае атомы снова занимают положение, в котором они находились до того, как на тело начала действовать сила.

Если мы сожмём резиновый мячик, он изменит форму. Но тут же восстановит её, как только мы его отпустим. Это пример упругой деформации.

Если же в результате действия силы атомы смещаются от положений равновесия на такие расстояния, что межатомные связи на них уже не действуют, они не могут вернуться в первоначальное состояние и занимают новые положения равновесия. В этом случае в физическом теле происходят необратимые изменения.

Сдавим кусочек пластилина. Свою первоначальную форму он не сможет вернуть, когда мы прекратим воздействовать на него. Он деформировался необратимо. Такую деформацию называют пластичной, или необратимой.

Необратимые деформации могут также происходить постепенно с течением времени, если на тело воздействует постоянная нагрузка, или под влиянием различных факторов в нём возникает механическое напряжение. Такие деформации называются деформациями ползучести.

Например, когда детали и узлы каких-то агрегатов во время работы испытывают серьёзные механические нагрузки, а также подвергаются значительному нагреву, в них со временем наблюдается деформация ползучести.

Под воздействием одной и той же силы тело может испытывать упругую деформацию, если сила приложена к нему на короткое время. Но если эта же сила будет воздействовать на это же тело длительно, то деформация может стать необратимой.

Величина механического напряжения, при которой деформация тела всё ещё будет упругой, а само тело восстановит свою форму после снятия нагрузки, называется пределом упругости. При значениях выше этого предела тело начнёт разрушаться. Но разрушить твёрдое тело не так-то просто. Оно сопротивляется. И это его свойство называется прочностью.

Когда два автомобиля, соединённые буксировочным тросом, начинают движение, трос подвергается деформации. Он натягивается, а его длина увеличивается. А когда они останавливаются, натяжение ослабевает, и длина троса восстанавливается. Но если трос недостаточно прочный, он просто разорвётся.

Механическое напряжение

Определение 4

Механическое напряжение твердого тела σ – это показатель, равный отношению модуля внешней силы к площади сечения твердого тела.

σ=FS.

Величину механического напряжения принято выражать в паскалях (Па) и измерять в единицах давления.

Важно понимать, как именно механическое напряжение и относительная деформация связаны между собой. Если отобразить их взаимоотношения графически, мы получим так называемую диаграмму растяжения

При этом нам нужно отмерить величину относительной деформации по оси x, а механическое напряжение – по оси y. На рисунке ниже представлена диаграмма растяжения, типичная для меди, мягкого железа и некоторых других металлов.

Рисунок 3.7.2. Типичная диаграмма растяжения для пластичного материала. Голубая полоса – область упругих деформаций.

В тех случаях, когда деформация твердого тела меньше 1% (малая деформация), то связь между относительным удлинением и механическим напряжением приобретает линейный характер. На графике это показано на участке Oa. Если напряжение снять, то деформация исчезнет.

Определение 5

Деформация, исчезающая при снятии напряжения, называется упругой.

Линейный характер связи сохраняется до определенного предела. На графике он обозначен точкой a.

Определение 6

Предел пропорциональности – это наибольшее значение σ=σпр, при котором сохраняется линейная связь между показателями σ и ε.

Слишком сложно?
Не парься, мы поможем разобраться и подарим скидку 10% на любую работу

Опиши задание

На данном участке будет выполняться закон Гука:

ε=1Eσ.

В формуле содержится так называемый модуль Юнга, обозначенный буквой E.

Если мы продолжим увеличивать напряжение на твердое тело, то линейный характер связи нарушится. Это видно на участке ab. Сняв напряжение, мы также увидим практически полное исчезновение деформации, то есть восстановление формы и размеров тела.

Сущность холодной и горячей обработки металлов давлением

В зависимости от температурно-скоростных
условий деформирования различают
холодную и горячую деформацию.

Холодная деформация
характеризуется изменением формы зерен,
которые вытягиваются в направлении
наиболее интенсивного течения металла.
При холодной деформации формоизменение
сопровождается изменением механических
и физико-химических свойств металла.
Это явление называют упрочнением
(наклепом). Изменение механических
свойств состоит в том, что при холодной
пластической деформации по мере ее
увеличения возрастают характеристики
прочности, а характеристики снижаются.
Металл становится более твердым, но
мене пластичным. Упрочнение возникает
вследствие поворота плоскостей
скольжения, увеличение искажений
кристаллической решетки в процессе
холодного деформирования (накопление
дислокаций у границы зерен).

Изменение, внесенные холодной деформацией
в структуру и свойства металла не
обратимы. Они могут быть устранены,
например с помощью термической обработки
(отжигом).

В этом случае происходит перестройка,
при которой за счет дополнительной
тепловой энергии, увеличивается
подвижность атомов и в твердом металле
без фазовых превращений из множества
центров растут новый зерна заменяющие
собой вытянутые “деформированные
зерна”.

Явление зарождения и роста,
новых равнооснах зерен взамен
деформированных, вытянутых, происходящее
при определенных температурах, называется
рекристаллизацией.
Для чистых металлов рекристаллизация
начинается при абсолютной температуре,
равной 0,4 абсолютной температуре
плавления металла. Горячая обработка
металлов металлов давлением производится
при температурах, значительно превышающих
температуру их рекристаллизации, когда
скорость процесса упрочнения, вызванного
деформацией. При этом микроструктура
металла после обработки давлением
оказывается равноосной, без следов
упрочнения. Зерна в металле получаются
тем мельче, чем больше степень деформации.

Перед горячей обработкой давлением
металлы и стали нагревают до определенной
температуры (начало горячей обработки
давлением) для повышения их пластичности
и уменьшения сопротивления деформации.
Однако в процессе обработки температура
металла понижается. Минимальная
температура, при которой можно производить
обработку, называется температурой
окончания обработки давлением. Область
температуры между началом и окончанием,
в которой металл или сплав обладает
наилучшей пластичностью, наименьшей
склонностью к росту зерна и минимальным
сопротивлением деформированию, называют
температурным интервалов горячей
обработки давлением.

При этом температура нагрева металла
выбирается такой, чтобы не возник,
пережег либо перегрев. Пережег,
характеризуется окислением металла на
границе зерен, в результате чего он
становится хрупким и при ударе разрушается.
Перегрев сопровождается резким ростом
размеров зерен, вследствие чего ухудшаются
механические свойства.

Каждый металл и сплав имеет свой строго
определенный температурный интервал
горячей обработки давлением. Например,
алюминиевый сплав АК4 – 470-350С; медный
сплав БрАЖМц – 900-750С; титановый сплав
Вт8 -1100-900С; сталь 45 – 1200-750С.

Заготовка должна быть равномерно нагрета
по всему объему до требуемой температуры.
Нагрев осуществляется в различных печах
и нагревательных устройствах. Выбор
способа нагрева заготовок определяется
технико-экономических соображениями.

Наклеп

В процессе деформации пара движущихся дислокаций порождает сотни и сотни новых, в результате этого плотность дислокаций повышается, что и приводит к упрочнению (повышению предела прочности) — рис.4.

Рисунок 4. Изменение прочности в зависимости от плотности дислокаций (высокопрочная сталь)

Упрочнение металла под действием пластической деформации называется наклепом, или нагартовкой.

Пластическая деформация вносит существенные изменения в строение металла. Кристаллическая структура пластически деформированного металла характеризуется не только искажением кристаллической решетки, но и определенной ориентировкой зерен — текстурой.

Беспорядочно ориентированные кристаллы под действием деформации поворачиваются осями наибольшей прочности вдоль направления деформации (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), сохраняя ту же площадь поперечного сечения.

Рисунок 5. Изменение микроструктуры при пластической деформации поликристалла

Влияние пластической деформации на структуру и механические свойства металлов и сплавов

Деформацией
называется изменение размеров и формы
тела под действием внешних усилий.
Различают упругую деформацию, которая
исчезает после снятия нагрузки, и
пласти­ческую, которая остается после
окончания действия приложен­ных сил.

При пластическом
деформировании меняется не только
внешняя форма металлического тела, но
и его структура, а это влечет за собой
изменение механических свойств. Под
действием внешних усилий первоначально
округлые зерна вытягиваются в направле­нии
пластического течения и при больших
степенях деформации могут принять форму
волокон

а
б

Рис1 . Структура
металла до деформации (а) и после (б)

Происходят изменения
и во внутреннем строении каждого зер­на,
которое представляет собой совокупность
огромного числа элементарных
кристаллических ячеек и содержит дефекты
кристал­лического строения в виде
вакансий, инородных атомов и дисло­кации.
Наибольшее влияние на изменения в
структуре и свойствах металлов оказывают
дислокации. Пластическая деформация
осущест­вляется путем скольжения
одних атомных плоскостей относительно
других, для чего затрачивается энергия
внешних сил. Если в плоскости скольжения
имеются дислокации, то затраты энергии
на деформирование снижаются в десятки
раз, т.к. благодаря им
перескок огромного числа атомов,
находящихся в плоскости скольжения, из
своих узлов в соседние совершается не
одновре­менно, а последовательно
(эффект домино). Пластическое течение
в этом случае осуществляется легко,
пластичность металла высо­кая. В
процессе деформирования происходит
размножение дислока­ции за счет работы
источников Франка-Рида, вследствие чего
по­вышается их плотность ρ
— суммарная
длина дислокации в единице объема
(см/см3).
Если в отожженном металле плотность
дислокации составляет ρ≈106
– 108
см-2,
то в холоднодеформированном при больших
степенях деформаций она может дости­гать
значения ρ= 1012
см-2.
При такой плотности дислокациям
становится тесно, они блокируют друг
друга и их подвижность многократно
снижается. По этой причине снижается
пластичность металла и растет его
прочность (рис. 2).

Рис. 2. Влияние
пластической деформации на механические
свойства сплава АМг5 (при t=20вС)

Это явление получило
название наклеп.
При наклепе металл поглощает часть
(10-15%)
энергии, затраченной на деформирование,
становится энергетически более
напряженным. Этим объясняется изменение
его физических и химических свойств:

понижение
коррозионной стойкости, повышение
электросопротив­ления.

3.1. Пластическая деформация. Влияние пластической деформации на свойства сталей. Явление наклёпа. Влияние наклёпа на структуру и свойства металлов. Механизмы пластической деформации.

Деформациейназывается изменение
размеров и формы тела под воздействием
приложенной нагрузки. Сила, приложенная
к телу, обычно не перпендикулярна к
нему, а направлена под некоторым углом,
поэтому в теле возникают нормальные и
касательные напряжения. Нормальные
напряжения подразделяют: на растягивающие
(положительные) и сжимающие (отрицательные).

Первая составляющаявызывает
нормальные растягивающие напряжения,
которые приводят к хрупкому разрушению
металла путем отрыва без заметных
признаков пластической деформации.
Касательные составляющие вызывают
касательные напряжения τ, которые
приводят к пластической деформации,
заканчивающейся вязким разрушением.

Пластическая деформация в металле
осуществляется путем: скольжения,
двойникование и межзеренного перемещения.

Скольжениепроисходит путем
перемещения (скольжения) одной части
кристалла относительно другой под
действием касательных напряжений τ
(рис. 3.1.).

Рис.3.1. Схема пластической деформации
скольжением.

Легче всего скольжение идёт по плоскостям,
наименее густо усеянным атомами, так
как она наиболее удалены друг от друга,
и поэтому их легче сдвинуть друг
относительно друга.

Большую роль в скольжении играют
дислокации— они облегчают скольжение
(рис.3.2).

Рис.3.2. Движение линейной дислокации,
приводящее к образованию ступеньки
единичного сдвига на поверхности
кристалла

Под действием τ разрывается связь между
атомами 1 и 2 в плоскости скольжения и
возникает связь между атомами 2 и 3. В
результате дислокация продвигается
вперед на одно межатомное расстояние
и т.д. — это элементарный акт пластической
деформации. При выходе дислокации из
кристалла на поверхности его образуется
уступ (ступенька) в один период решетки.
Под действием τ срываются новые атомные
плоскости и образуются новые ступеньки
единичного сдвига на поверхности
кристалла. Следовательно, для продвижения
дислокации не нужно разрывать связь
между всеми атомами в плоскости
скольжения, разрывается связь между
атомами только у края дислокации. Этим
и объясняется, что реальная прочностьметаллазначительно ниже теоретическойпрочности.

Под теоретической прочностью металла— понимают сопротивление металла
пластической деформации и разрушению,
которое должно быть в металле, исходя
из того, что при этом одновременно
разрывается связь между всеми атомами
в плоскости скольжения. Например,
теоретическая прочность для железа
равна 1340 кг/мм , а реальная прочность
для железа составляет 30 кг/мм . Такая
большая разница объясняется тем, что
при движении дислокации нужно разрушать
связь между атомами только у края
дислокации и, следовательно, усилия для
этого потребуются значительно меньшие.

Двойникование— это
зеркальнообразное перемещение одной
части кристалла относительно другой
под действием касательных напряжений
(рис.3.3).

Рис.3.3.Схема пластической деформации
двойникованием

Межзёренное перемещение(рис. 3.4). Под действием растягивающего
усилия Р деформация пойдёт прежде всего
в 1 зерне, где направление легкого
скольжения совпадает с действием силы
Р. Оно вытягивается, а соседние зёрна
при этом поворачиваются до тех пор, пока
направление легкого скольжения не
совпадет сР, а затем пойдет и в
них деформация и т.д.

В результате после деформации получим
волокнистую структуру (рис. 3.4,б), и
механические свойства в разных
направлениях будут неодинаковы. Вдоль
действия силы Рпластичность
будет выше, а поперек — ниже, при этом
прочностьσ_вбудет
меняться наоборот. Различие механических
свойств, вдоль действия силы (прокатки)
и поперек — это анизотропия механических
свойств. Может оказаться, что в направлении
действия силы выстраиваются только
плоскости легкого скольжения, и это
называется текстурой деформации.

Рис.3.4. Изменение структуры в металле
под действием пластической деформации

Явление наклёпа.(деформационное
упрочнение) Под действием пластической
деформации меняется структура, а
следовательно, должны меняться и свойства
(рис. 3.5).

Рис.3.5. Влияние степени деформации на
механические свойства металла

Наклеп (нагортовка) — это повышение
прочностных свойств за счет снижения
пластических под действием деформации.
Наклеп объясняется:

1) повышением плотности дислокаций;

2) искажением кристаллической решетки;

3) дроблением зерен;

4) образованием мелкоячеистой субструктуры;

5) повышением плотности вакансий.

Степень пластическойдеформации
определяется по формуле:

Область — пластическая деформация

Область пластической деформации ограничена ( см. 5.2.1.1.): условиями пластичности, с одной стороны и условиями предельной когезни ( разрушения), с другой.
 

Область пластической деформации ограничена ( см. 5.2.1.1.): условиями пластичности, с одной стороны и условиями предельной когезии ( разрушения), с другой.
 

Область пластической деформации ограничена ( см. 5.2.1.1.): условиями пластичности, с одной стороны и условиями предельной когезни ( разрушения), с другой.
 

Область пластических деформаций представляет собой внутрен ность эллипса с центром в конце трещины. Как видно, пластическиь деформации в этом случае сосредоточены вдоль сравнительно узкого слоя, выходящего из конца трещины, перпендикулярного к ее поверхности.
 

В области пластических деформаций механохимический эффект сопровождается хемомеханическим эффектом, выражающимся в облегчении — пластической деформации кристалла, на поверхности которого протекают химические реакции.
 

В области пластической деформации пульсирующие напряжения растяжения и пульсирующие напряжения сжатия понижают электродный потенциал, причем, как уже отмечалось, понижение потенциала более интенсивно происходит при растягивающих напряжениях.
 

В области пластической деформации пульсирующие напряжения растяжения и пульсирующие напряжения сжатия понижают электродный потенциал. При этом установлено, что понижение потенциала более интенсивно происходит при растягивающих напряжениях.
 

Компоненты напряжений, действующих на элемент объема стенки цилиндра.

В области пластических деформаций ( правее точки А) площадь поперечного сечения изменяется настолько существенно, что это изменение сказывается на значении истинного напряжения.
 

В области пластической деформации ( участок CD) деформация происходит почти без увеличения напряжения. Это явление называется текучестью материала.
 

Для области пластической деформации характерно снижение усилия запрессовки для положения k ( усилие Рп), а в отдельных случаях — небольшое повышение усилия ( Р п) при дальнейшем процессе. Заштрихованные участки диаграмм соответствуют работе деформации.
 

В области пластических деформаций ( правее точки 2) при постепенном уменьшении нагрузки величина А / будет несколько уменьшаться, но очень мало. Если нагрузку снять полностью, то остаточная деформация будет близка к той деформации, которая соответствует началу снятия нагрузки.
 

Для области пластической деформации характерным моментом является снижение запрессовочного усилия для положения k ( усилие Рп), а в отдельных случаях наблюдаемое небольшое повышение усилия ( Р) при дальнейшем процессе. Заштрихованные участки диаграмм соответствуют работе деформации.
 

Схемы испытаний на сжатие при распространении УЗ-волн и расположения преобразователей.

В области пластических деформаций скорость остается практически постоянной.
 

Для чего используется паста ГОИ?

Область применения этой пасты достаточна широкая как в быту, так и на производстве. Основное предназначение – это полировка изделий из металла (алюминия, чугуна, стали, серебра). Эта шлифовальная паста отлично справляется с чисткой старинных монет, удаляет коррозию. Рыбаки используют ее для зачистки искусственных рыболовных снастей, повышая тем самым их блеск. В быту пастой ГОИ полируют ножи, вилки, ложки, ножницы. Восстанавливают блеск и сияние серебряной посуды. Охотники применяют этот абразив для шлифовки стволов ружей.

Используют пасту ГОИ и для полировки предметов из пластика и стекла. В автомобильной сфере ее применяют для устранения царапин и помутнений на фарах, лобовых стеклах машин. Данный абразив помогает восстановить и придать блеск ювелирным изделиям, бижутерии, стеклам часов. В промышленности ее применяют в гальванических цехах для шлифовки и полировки предметов из черных и цветных металлов. Такая обработка выполняется с применением полировальных машин с использованием войлочных кругов.

3.3 Влияние нагрева на структуру и свойства деформированного металла.

Характерной
особенностью кристаллической структуры
холоднодеформированного металла
является большое количество дефектов,
что приводит состояние системы в
термодинамически неравновесное, так
как наблюдается повышение термодинамического
потенциала (свободной энергии). В
наклепанном металле при определенных
условиях самопроизвольно идут процессы,
которые приводят термодинамическое
состояние к равновесию. Эти процессы
связаны в основном с подвижностью атомов
и при относительно низких температурах
неравновесное состояние достаточно
устойчиво, так как понижение свободной
энергии возможно лишь за счет перемещения
точечных дефектов (вакансий, межузельных
атомов). При нагреве наклепанного металла
наблюдаются следующие процессы: возврат
1 рода (отдых); возврат 2 рода (полигонизация),
рекристаллизация.

При
отдыхе уменьшается количество точечных
дефектов: межузельные атомы и вакансии
частично аннигилируют, вакансии
устраняются путем исхода к стокам.
Несколько уменьшается и количество
дислокаций, так как те из них, что имеют
разные знаки и недалеко друг от друга
расположены, также аннигилируют. На
характер микрострук­туры эти процессы
практически не влияют: незначительно
изменяются механические свойства, чуть
заметнее физические.

П

Рисунок
3.5 – Схема образования дислокационных
стенок

ри более высоких температурах (T>0.2
— 0.3T_пл)
происходит упорядочение дислокационной
структуры. Беспорядочно расположенные
дислокации перераспределяются и
размещаются преимущественно одна над
другой. Это снижает уровень термодинамического
потенциала системы. Появляются
дислокационные стенки, которые разделяют
кристалл на полигональные блоки, поэтому
процесс называется полигонизацией.
Соседние блоки разориентированы на
угол 5-6°, дислокационные стенки фактически
являются малоугловыми границами
(рис.3.5).

Если
температура превышает 0.4 — 0.5T_пл,
то имеет место наиболее активный процесс
возврата первичной структуры и свойств
— рекристаллизация. При этом происходит
зарождение и рост новых недеформированных
зерен той же фазы с меньшим количеством
дефектов кристаллической решетки.
Создается структура из достаточно
мелких равноосных кристаллов. Это —
первичная рекристаллизация или
рекристаллизация обработки. Новые зерна
образуются на границах деформированных
и отличаются от них гораздо меньшим
числом дислокаций и более низк

Рисунок
3.6 – Изменение структуры и свойств при
нагреве наклепанного металла

им значением термодинамического
потенциала. Поэтому первичная
рекристаллизация – термодинамически
выгодный процесс. В результате этого
процесса наклеп полностью снимается и
свойства приближаются к первоначальным
(рис. 3.6).

Д

Рисунок
3.7 – Влияние степени деформации на
размер рекристаллизованного зерна

алее может проходить собирательная
рекристаллизация, при которой происходит
рост более крупных зерен за счет более
мелких. Такой процесс является
самопроизвольным, так как обусловлен
снижением термодинамического потенциала
системы из-за уменьшения поверхности
межзеренных границ. Оразмер зерен,
образовавшихся при рекристаллизации
заметно влияет на свойства металла.
Образование крупных зерен снижает и
прочность и пластичность и вязкость.
Величина рекристаллизованного зерна
зависит не только от температуры нагрева
и длительности выдержки, но и от степени
пластической деформации (рис. 3.7).
Наибольший рост зерна происходит после
определенной деформации с небольшой
степенью (5 — 8% для Fe), которая называетсякритической
степенью деформации.
В этом случае вследствие анизотропии
кристаллов некоторые из них оказываются
пластично деформированными, а некоторые
— нет. Эти последние достаточно большие
зерна и увеличиваются дальше за счет
деформированных соседей. Следствием
является образование структуры с
аномально большими зернами с низкой
вязкостью.

Тема
№ 4: Кристаллизация