Мета: ознайомитися з поняттями «Повернення», «Відпочинок», «Рекристалізація», «Наклеп» та з впливом цих процесів на пластичні характеристики металу.

Література:

1.Ильин Л.Н. « Основы учения о пластической деформации», 1980р.

2.Електронний мультимедійний конспект лекцій. Лекція №4.

Порядок виконання роботи.

1.Ознайомитися з поняттями «Повернення», «Відпочинок», «Рекристалізація», «Наклеп» . 2.Ознайомитися з впливом цих процесів на пластичні характеристики металу . 3.Ознайомитися з впливом температури на умови протікання в металі рекристалізації , відпочинку , повернення та наклепу. 4.Ознайомитися з явищем анізотропії та умовами її виникнення.

Зміст звіту.

1.Описати визначення умови протікання явищ рекристалізації , відпочинку, повернення ,наклепу та анізотропії. 2.Виконати тестове завдання . 3.Оформити звіт.

Основні теоретичні відомості .

Деформація полікристалічних речовин,

наклеп і рекристалізація.

Метали і сплави, отримані у звичайних умовах, складаються з великої кількості окремих кристалів (монокристалів), довільно орієнтованих у просторі. Така внутрішня будова реальних металів називається полікристалічною. Ці кристали, які звичайно звуть зернами, мають неправильну зовнішню форму. Кожне зерно має власне орієнтування кристалічної гратки, відмінне від орієнтування сусідніх зерен; внаслідок чого властивості всього об’єму реального металу усереднюються, і явище анізотропії не спостерігається.

Реальні метали в литому або відпаленому стані є полікристалами, що складаються з великої кількості зв'язаних між собою безладно орієнтованих зерен. Завдяки хаотичності розташування зерен полікристал не проявляє анізотропії властивостей, характерної для кожного зерна окремо. Такі речовини називають квазіізотропними. Анізотропія, властивостей полікристалу знаходиться в прихованому стані і може виявитися при впорядкованому орієнтуванні кристалітів, які входять до його складу. Розташований по межах зерен шар металу товщиною 1—2 мкм збагачений домішками. На межах зерен, нагромаджуються дефекти кристалічної гратки, тому механічні і фізичні властивості міжкристалітних прошарків і самих зерен істотно відрізняються.

Залежно від температури, швидкості деформації і структурного стану полікристала, міцнішим може опинитися або зерно, або міжкристалітний прошарок, тому при руйнуванні полікристалу відділення однієї частини від іншої може відбутися або по межах зерен (міжкристалітне руйнування), або по перетину зерен (внутрішньо кристалітне руйнування).

Вирішальну роль в пластичній деформації полікристала виконують також зрушуючі напруги, що виникають під дією зовнішніх сил.

В процесі пластичної деформації зерна витягуються у напрямі загального подовження полікристалу, утворюючи волокнисту структуру Кожне зерно набуває переважного орієнтування по відношенню до напряму діючої сили.

Загальна кристалографічна спрямованість всіх зерен, що з'являється таким чином, приводить до появи анізотропії в полікристалі, називається текстурою Тема 7 Особливості деформації полікристалічних тіл. Механізм зміцнен (рисунок зліва – а-волокна металу спрямовані правильно; б- волокна металу з текстурою).

Глибокі структурні зміни приводять до зміни механічних і фізичних властивостей. Деформований метал стає твердим і крихким, знижується його електропровідність, підвищується розчинність в кислотах, схильність до корозії, змінюються і інші властивості. Комплекс змін структури і властивостей металу в процесі пластичної деформацій називають наклепом або зміцненням.

Наслідки наклепу стійкі лише при порівняно низьких температурах. При нагріві вище за 0,2—0,3 температуру плавлення в градусах Кельвіна відбувається ослаблення залишкових напруг. Цей процес, що супроводжується невеликим підвищенням пластичності і зниженням характеристик міцності (межі текучості і міцності), називають відпочинком. При нагріві вище за 0,4 температуру плавлення (°К) в деформованому металі починається рекристалізація – зародження і зростання нових рівно вісних зерен. Поступово структура металу оновлюється. Знов утворені зерна не мають витягнутості і якого-небудь переважного орієнтування. Майже повністю відновлюються властивості, характерні для недеформованого металу.

Розміри зерен після рекристалізації залежать від ступеня попередньої деформації, температури нагріву і витримки в нагрітому стані.

Процес рекристалізації протікає в часі. Чим вища температура нагріву, тим швидше проходить рекристалізація і сильніше змінюються властивості металу.

Вплив обробки тиском на структуру і властивості металу.

Характер пластичної деформації залежить від співвідношення процесів, які протікають в цей час в металі. Деформація може бути холодною та гарячою. Фізичною межею між холодною та гарячою деформаціями є температура рекристалізації Т_рек. Холодна деформація відбувається при температурі нижче температури Т_рек і супроводжується наклепом. Гаряча деформація здійснюється при температурах вище Т_рек. При гарячій деформації одночасно йдуть два процеси: зміцнення за рахунок пластичної деформації та розмінювання при рекристалізації, внаслідок чого зміцнення(наклеп) повністю або частково знімається.

Губкіним С.І. запропоноване розрізняти види деформації і, відповідно, види обробки тиском.

Гаряча деформація – деформація, після якої метал не одержує зміцнення. Рекристалізація встигає пройти повністю, нові рівновісні зерна повністю замінюють деформовані зерна, спотворення кристалічної гратки відсутні. Деформація має місце при температурах вище за температуру початку рекристалізації.

Неповна гаряча деформація характеризується незавершеністю процесу рекристалізації, яка не встигає закінчитися, оскільки швидкість її недостатня в порівнянні з швидкістю деформації. Частина зерен залишається деформованою і метал зміцнюється. Виникають значні залишкові напруги, які можуть привести до руйнування. Така деформація найбільш вірогідна при температурі, що трохи перевищує температуру початку рекристалізації. Її слід уникати при обробці тиском.

При неповній холодній деформації рекристалізація не відбувається, але протікають процеси повернення. Температура деформації дещо вища за температуру повернення, а швидкість деформації менше швидкості повернення. Залишкові напруги значною мірою знімаються, інтенсивність зміцнення знижується.

При холодній деформації відбувається процес зміцнення металу. Зміцнення металу під дією пластичної деформації називається наклепом.

Температура холодної деформації нижче за температуру початку повернення.

№ п/п	Запитання	Варіанти відповіді
1.	Текстурою називається (укажіть вірну відповідь)	1.Визначене орієнтування зерен у металі, частіше всього - витягування зерен в напрямку течії металу при прокатці. 2.Підвищення пластичних і зниження міцностних характеристик металу при нагріванні. 3.Комплекс зміни структури і властивостей металу в процесі деформації. 4. Зміна форми зерен холоднодеформованого металу при нагріванні.
2.	При наклепі, який настає в результаті холодної деформації (укажіть абсолютно вірну відповідь)	1.Деформований метал стає твердим і крихким, знижується його електропровідність і пластичні властивості. 2. Деформований метал стає більш пластичним, знижується його твердість. 3. Деформований метал стає твердим і крихким, підвищується його електропровідність, підвищується пластичність. 4. Деформований метал стає твердим і крихким, знижується його розчинність у кислотах, підвищується пластичність.
3.	Температурні інтервали, при яких відбуваються деякі зміни в наклепаному металі або сплаві залежать від	1. Температури метала або сплаву, при якій вони мають найвищу пластичність. 2. Температури кипіння металу або сплаву. 3.Температури плавлення металу або сплаву. 4. Температури металу або сплаву, при якій вони мають найбільший опір деформації.
4.	Відпочинок (повернення) настає в металі або сплаві в наступному температурному інтервалі	1 t= (0,2-0,3) Т_пл ; 2.t =(0,4-0,7) Т_пл 3.t=(0,5-0,7)Т_пл 4.t= 0,7Т_пл
5.	Рекристалізація - це (укажіть абсо-лютно вірну відповідь)	1. Зміна форми зерен холоднодеформованого при нагріванні до t= (0,2-0,3) Т_пл в результаті якої структура металу відновляється. 2. Зміна форми зерен холоднодеформованого метала при нагріванні, в результаті якої структура метала відновляється, а зерна мають витягнуту форму. 3. При нагріванні до температури t= 0,4 Т_пл ; проходить зародження нових зерен рівноосної форми і зерна не мають витягнуту форму. 4. При нагріванні до температури t= 0,4 Т_пл проходить зародження нових зерен рівноосної форми і зерна мають витягнуту форму і анізотропію властивостей.
6.	Розмір зерна після рекристалізації залежить від (укажіть абсолютно вірну відповідь)	1. Ступеню попередньої деформації, температури нагрівання й часу витримки в нагрітому стані. 2. Температури нагрівання, часу витримки в нагрітому стані, швидкості деформації. 3. Температури нагрівання, швидкості деформації, ступеню деформації. 4. Температури нагрівання, часу витримки в нагрітому стані, твердості наклепаного металу.
7.	Холодна деформація (вкажіть вірну відповідь)	1.Характеризується повним збереженням наслідків наклепа. 2.Супроводжується повним завершенням процеса рекристалізації. 3.Супроводжується частково процесом рекристалізації, але наслідки наклепу залишаються. 4.Супроводжується проходженням процесу відпочинку (повернення).
8.	Гаряча деформація (укажіть вірну відповідь)	1.Характеризується повним збереженням наслідків наклепу. 2.Супроводжується повним завершенням процесу рекристалізації. 3.Супроводжується частково процесом рекристалізації, але наслідки наклепу залишаються. 4.Супроводжується проходженням процесу відпочинку (повернення).
9.	Неповна холодна деформація відбувається в температурному інтервалі	1 t= (0,2-0,3) Т_пл ; 2.t =(0,4-0,7) Т_пл 3.t=(0,5-0,7)Т_пл 4.t= 0,7Т_пл
10.	Неповна гаряча деформація відбувається в температурному інтервалі	1 t= (0,2-0,3) Т_пл ; 2.t =(0,4-0,7) Т_пл 3.t=(0,5-0,7)Т_пл 4.t= 0,7Т_пл