Лекція 12. Тема 1.8. Поняття про пластичність. Фактори, що впливають на пластичність.

Лекція 12.

Тема 1.8. Поняття про пластичність.

Фактори, що впливають на пластичність.

Пластичність залежить від природи речовини:

 - хімічного складу; 

  - структурної будови; 

 - температури і швидкості деформації;

 -  ступеню наклепу; 

 - умов напруженого стану у момент деформації.

Чисті метали володіють хорошою пластичністю. Самий пластичний метал – золото.

Домішки, як правило, знижують пластичність, причому домішки, створюючи з металом тверді розчини, знижують пластичність менше ніж домішки, що не розчиняються в ньому. Особливо помітно знижують пластичність домішки, які розташовуються при кристалізації по межах зерен. Наклеп знижує пластичність металів.

Підвищення температури металу приводить до збільшення пластичності, а при дуже низьких температурах всі метали стають крихкими. При нагріві металу підвищується рухливість атомів, прискорюються процеси відпочинку і рекристалізації, з'являються нові системи площин ковзання і все це позитивно позначається на пластичності. Проте вплив температури не має постійного, плавного характеру. Існують температурні інтервали (різні для різних металів) в яких спостерігається падіння пластичності пов'язане переважно з впливом домішок. До різкого падіння пластичних властивостей приводить перепал, що з'являється після тривалих витримок металу в окислювальному середовищі при температурах, близьких до температури плавлення. При перепалі відбувається окислення поверхні зерен, що ослабляє  зв'язки між зернами металу. При охолодженні перепаленого металу пластичні властивості не відновлюються. Неможливо їх відновити і термообробкою, тому перепал вважається невиправним браком.

Зниження пластичності спостерігається також при надмірному укрупненні зерен і у області температур фазових перетворень, коли структура металу неоднорідна як за розмірами зерен, так і по їх властивостях. Проводити обробку тиском в інтервалах температур зі зниженою пластичністю не рекомендується.

Вплив швидкості деформації на пластичність не однозначний.

При гарячій обробці металів у зв'язку з відставанням процесу рекристалізації від наклепу, підвищення швидкості знижує пластичність.

При холодній обробці підвищення швидкості деформації може збільшувати пластичність за рахунок розігрівання металу теплом, що виділяється.

Великий вплив на пластичність здійснює характер напруженого стану. По тих, що існують в теорії обробки металів тиском поглядам, пластична деформація відбувається під дією зрушуючих напруг, а крихке руйнування викликається нормальними напругами розтягування.

Зрушуючи напруги виникають як результат різниці головних напруг. У свою чергу різниця головних напруг може бути одержана при:

- дії тільки позитивних напруг розтягування;

 - тільки при негативних напругах стиснення; 

 - при одночасній дії напруг різного знаку.

Зростання значень напруг стиснення в загальній схемі напруженого стану збільшує пластичність.

Вплив напруженого стану на пластичність можна оцінювати по величині гідростатичного тиску.

Гідростатичним тиском називають середню величину алгебраїчної суми трьох головних напруг:

Напруги у формулу необхідно підставляти з урахуванням їх знаку.

Якщо гідростатичний тиск зростає, то пластичність збільшується, якщо ж він зменшується, то і пластичність зменшується. Зростання мінусових значень напруг означає зменшення гідростатичного тиску.

Методи оцінювання пластичності.

Для того, щоб визначити, якою пластичністю володіє метал, зразки випробовуваних металів піддають деформації в однакових умовах. Довівши деформацію до перших ознак руйнування (або до руйнування), вимірюють одержану залишкову деформацію, яка і є характеристикою пластичності. Чим більша залишкова деформація, одержана при такому випробуванні, тим вище пластичність.

У практиці знаходять застосування різні види випробувань для оцінки пластичності.

Випробування розтягуванням на розрив. Виконується на спеціальних випробувальних машинах.

При таких випробуваннях визначається також межа текучість і межа міцності, проте до оцінки пластичності вони відношення не мають. Показниками пластичності служать відносне подовження зразка:

або відносне зменшення площі поперечного перетину в місці розриву :

Випробування осадкою.

Циліндрові зразки осаджують під молотом або пресом. Показником пластичності служить відносна деформація по висоті до утворення першої тріщини на бічній поверхні зразка. Цей метод недостатньо точний, оскільки не завжди вдається відмітити появу першої тріщини. Крім того, при достатній пластичності тріщини взагалі можуть не з'явитися.

Випробування на витискування по Эріксену.

Застосовується для тонких листів, призначених для штампування і виконується на спеціальному приладі. Пластинка листового металу за допомогою пуансона зі сферичною поверхнею продавлюється через круглий отвір матриці. Для того, щоб при витискуванні не утворилося складок, зразок притискається до матриці кільцевою шайбою.

Випробування на перегин.

Кінець плоского зразка затискається в губках лещат або подібного спеціального пристрою. При випробуванні виступаючий з лещат вгору кінець зразка згинається до горизонтального положення спочатку в один бік, потім в іншу і так далі до руйнування. Характеристикою пластичності служить число перегинів до руйнування. Спосіб простий, але не точний.

Випробування прокаткою клиновидного зразка або прокаткою на клин.

Випробування пластичності металу прокаткою на клин було запропоновано Ю. М. Чижиковим. Для цього одночасно відливають 2 або 4 зливки квадратного перерізу розмірами 35X35 або 45Х X 45 ЖЛ1 і висотою 850-900 мм. Від злитків відрізають зразки довжиною 200-250 мм, які нагрівають до температур гарячої механічної обробки (наприклад, 900,1000, 1100, 1200 °С), і прокатують на клин у валках зі змінним перерізом. Обтискання, розраховане як відношення різниці висот до і після прокатки до початкової висоти зразка, виходить змінюючимся по довжині клина від 0,8. Огляд поверхні клину показує, при якому обтисканні з'являються рванини на металі. Таке обтискання називається межею пластичності сталі за даної температури. Усі метали та сплави Ю. М. Чижиков ділить на п'ять класів пластичності. В даний час випробування прокаткою на клин застосовують у дослідницьких цілях. Однак простота цього випробування дозволить застосовувати його надалі і для контрольних випробувань пластичності порівняно малопластичних сталей та сплавів.

Уважно прочитайте текст лекції та розгляньте рисунки. Наступне заняття - тесттування за цією темою 1.8 та темами 1.6-1.7.