Влияние обработки давлением на структуру и свойства стали

Структура и свойства деформируемого металла резко отличается от структуры и свойства литого металла. В литом металле ориентации зерен носит случайный характер. В центральной части слитка зерна имеют хаотическое расположение, а в поверхностных зонах преобладают длинные столбчатые кристаллы (дендриды) определенной ориентировки (от края к центру). Так, как в литом металле зерна ориентированы по-разному, то в нем имеет место изотропия (свойства различных от направления). В литом металле прочностные характеристики (G_B, HB) ниже, чем в деформированном металле.

Схема макроструктуры слитка стали
1. Мелкозернистая плотная зона

2. Длинные столбчатые кристаллы

3. Зона равноосных зерен случайной ориентации (могут быть мелкие и крупные в зависимости от Vохл).

Из определения холодной деформации следует, что измененная структура и свойства металла после холодной деформации не исчезают, а сохраняются в металле. Структура холодной деформированной стали характеризуется волокнистостью и вытянутостью зерен. Рисунок1.

С увеличением степени деформации возрастает анизотропия, изменяются механические и физико-химические свойства. Если подвергнуть механическому испытанию предварительно деформированные в холодном состоянии поликристаллические тела, то выяснится, что их свойства неодинаково изменились в разных направлениях.

Исследования показывают, что в результате холодной деформации увеличивается предел прочности G_B, предела текучести G_T, твердости HB, повышается сопротивление деформации и уменьшаются пластические свойства относительного удлинения δ %, относительного сжатия ψ % увеличивается электро сопротивление. Рисунок 2.

Рисунок 2. Изменение механических свойств при холодной деформации.

Как видно из графика, пластические свойства снижаются. Их можно восстановить, если холоднодеформированное тело подвергнуть отжигу. Если требуется значительная деформация, то операцию нагрева (отжига) чередуют с холодной деформацией несколько раз.

Исследуя структуры металла при горячей О.Д., можно отметить, что крупные зерна литого металла при деформации раздробляются в удлиненные осколки. Так, как горячая деформация сопровождается рекристаллизацией, то в горячеобработанном металле вытянутые деформированные зерна рекристаллизованы и превращены в мелкие различно ориентированные не деформированные зерна. Однако, не смотря на процесс рекристаллизации при горячей деформации, частичное влияние деформации на структуру и свойства его после обработки давлением сохраняется. Это связанно с тем, что горячедеформированный металл также характеризуется волокнистым строением, как и холоднодеформированный, но если в холоднодеформированном металле волокнистость образованна вытянутостью зерен, то в горячедеформированном металле волокнистое строение обуславливается присутствующими в металле (окислы, карбиды) примесями и различными включениями, которые в процессе деформации вытягиваются и как бы разделают металл на отдельные слои или волокна. Но так, как примеси в рекристаллизации не участвуют, то рекристаллизуемый металл сохраняет слоистость и проявляет свойства анизотропии.