Короткі теоретичні відомості
При виборі металу або сплаву для виготовлення виробу різними способами обробки тиском враховується здатність матеріалу до даного методу обробки.
Ковкість – властивість металу змінювати свою форму під дією ударів або тиску, не руйнуючись.
Ступінь ковкості залежить від багатьох параметрів. Найбільш істотним з них є пластичність, що характеризує здатність матеріалу деформуватися без руйнування. Чим вища пластичність матеріалу, тим більший ступінь сумарного обтиску він витримує.
В умовах обробки металів тиском на пластичність впливають багато чинників: склад і структура деформованого металу, характер напруженого стану при деформації, нерівномірність деформації, швидкість деформації, температура деформації та ін. Змінюючи ті чи інші фактори, можна змінювати пластичність.
Склад і структура металу. Пластичність залежить від хімічного складу матеріалу. З підвищенням вмісту вуглецю в сталі пластичність падає. Великий вплив чинять елементи, що входять до складу сплаву як домішки. Олово, сурма, свинець, сірка не розчиняються у металі і, розташовуючись по межах зерен, послаблюють зв'язки між ними. Температура плавлення цих елементів низька, при нагріванні під гарячу деформацію вони плавляться, що призводить до втрати пластичності.
Пластичність залежить від структурного стану металу, особливо при гарячій деформації. Неоднорідність мікроструктури знижує пластичність. Однофазні сплави, за інших рівних умов, завжди пластичніші, ніж двофазні. Фази мають неоднакові механічні властивості, і деформація виходить нерівномірною.
Дрібнозернисті метали пластичніше крупнозернистих. Метал зливків менш пластичний, ніж метал прокатаної або кованої заготовки, так як лита структура має різку неоднорідність зерен, включення та інші дефекти.
Характер напруженого стану. Один і той же матеріал проявляє різну пластичність при зміні схеми напруженого стану. Ще в 1912 році німецький вчений Карман осаджував зразки з мармуру і пісковику, поміщені у товстостінний циліндр, у який нагнітався гліцерин під тиском до 170 МН/м2. Деформація відбувалася за схемою всебічного стиснення. У результаті залишкова деформація зразків склала 9 %, у подальшому вдалося досягти деформації у 78 %. Схема всебічного стиснення є найбільш сприятливою для прояву пластичних властивостей, так як при цьому ускладнюється міжзеренна деформація і вся деформація протікає за рахунок внутришньозеренної. Поява у схемі розтягуючих напруг знижує пластичність. Найнижча пластичність спостерігається за схемою всебічного розтягування.
Нерівномірність деформації. Чим більша нерівномірність деформації, тим нижча пластичність. Нерівномірність деформації викликає появу додаткових напружень. Розтягуючі напруги завжди знижують пластичність і сприяють крихкому руйнуванню. Крім того, нерівномірність напруженого стану знижує механічну міцність матеріалу, так як напруги від зовнішнього навантаження підсумовуються із залишковими розтягуючими напруженнями, і руйнування настає при меншому навантаженні.
Швидкість деформації. З підвищенням швидкості деформації в умовах гарячої деформації пластичність знижується. Наявна нерівномірність деформації викликає додаткові напруги, які знімаються тільки у тому випадку, якщо швидкість розміцнюючих процесів не менша швидкості деформації.
Вплив температури. Якісна залежність пластичності від температури зображена на рис.7.1.
Рисунок 7.1 – Вплив температури на пластичність сталей
Вплив температури неоднозначний. Маловуглецеві та середньовуглецеві сталі, з підвищенням температури, стають більш пластичними (1). Високолеговані сталі мають велику пластичність у холодному стані (2). Для шарикопідшипникових сталей пластичність практично не залежить від температури (3). Окремі сплави можуть мати інтервал підвищеної пластичності (4). Технічне залізо у інтервалі 800–1000 °С характеризується зниженням пластичних властивостей (5). При температурах, близьких до температури плавлення пластичність різко знижується через можливий перегрів та перепал.
Порядок виконання роботи
1. Вивчити теоретичні відомості.
2. Визначити технологічні властивості сплаву, запропонованого викладачем.
3. Описати вплив температури на пластичність сплаву.
Зміст звіту
1. Найменування роботи, мета й устаткування.
2. Основні положення теоретичних відомостей.
3. Технологічні властивості сплаву та вплив температури на його пластичність.
Контрольні питання
1. Чим визначається здатність матеріалу до обробки тиском?
2. Які фактори впливають на пластичність матеріалу?
3. З якою метою визначають характер напруженого стану металу?
Література: [1 – 4, 7, 8].
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. Лахтин Ю. М., Леонтьева В .П. Материаловедение. – М.: Машиностроение, 1990. – 528 с.
2. Гуляев А. П. Металловедение. – М.: Металлургия, 1986. – 646 с.
3. Арзамасов Б. Н. и др. Материаловедение. – М.: Машиностроение, 1986. – 383 с.
4. Кузін О. А., Яцюк Р. А. Металознавство та термічна обробка металів. – Львів: Афіна, 2002. – 300 с.
5. Кузьмин Б. А. Технология металлов и конструкционные материалы. – М.: Машиностроение, 1981. – 351 с.
6. Попович В. Н. Технологія конструкційних матеріалів та матеріалознавство. – Львів.: Світ, 2002. – 256 с.
7. Прейс Г. А., Сологуб М. А., Рожнецький І. А., Неказ О. І. Технологія конструкційних матеріалів. – Київ: Вища школа, 1984. – 358 с.
8. Сологуб М. А., Рожнецький І. А., Неказ О. І. Технологія конструкційних матеріалів. – Київ: Вища школа, 1993. – 300 с.
Методичні вказівки щодо виконання практичних робіт з навчальної дисципліни "Сучасні технології виробництва матеріалів" для студентів денної форми навчання за напрямом 6.050403 – "Інженерне матеріалознавство".
Укладач к.т.н., доц. А. Т. Хасанов,
Відповідальний за випуск зав. кафедри процесів та обладнання механічної та фізико-технічної обробки д.т.н., проф. О. Ф. Саленко
Підп. до др. _________. Формат 60х84 1/16. Папір тип. Друк ризографія.
Ум. друк. арк. _____. Наклад ____ прим. Зам. № ________. Безкоштовно.
Видавничий відділ
Кременчуцького національного університету
імені Михайла Остроградського
м. Кременчук, вул. Першотравнева, 20, 39600