Механические свойства, деформация и рекристаллизация металлов

Механические свойства, деформация и рекристаллизация металлов [c.51]

Освещаются вопросы общего металловедения, пластической деформации и рекристаллизации металлов и сплавов рассматривается их структура дается анализ диаграмм состояния двойных, тройных и четверных систем излагаются основы фазовых превращений в металлических сплавах и приводятся их механические свойства. [c.749]

Степень изменения свойств при облучении зависит от суммарного потока (р, или числа нейтронов, прошедших через сечение, а также от температур облучения и рекристаллизации металла. При облучении число дефектов в металле возрастает с увеличением суммарного потока. По характеру влияния на механические свойства облучение напоминает холодную пластическую деформацию. [c.518]

Цель лабораторных работ показать влияние пластической деформации и рекристаллизации на структуру, главным образом на величину зерна, и на механические свойства (твердость). Для большей наглядности лучше выбрать для испытаний пластичные металлы (медь, латунь, низкоуглеродистая сталь). [c.250]

Известно, что грубая литая структура металла с низкими механическими свойствами деформацией как бы облагораживается, улучшается структура и механические свойства, а при нагреве деформированного металла, наоборот, из-за протекания при высоких температурах процессов собирательной рекристаллизации снова укрупняется структура металла, ухудшаются механические свойства. [c.283]

Пластическая деформация металла сопровождается значительным упрочнением за счет сдвига и поворота образовавшихся обломков кристаллитов, а протекающая в таком металле рекристаллизация возвращает ему прежние механические свойства. Структуру участка рекристаллизации составляют равноосные зерна феррита и перлита. Если свариваемая сталь не подвергалась пластической деформации, то на участке рекристаллизации никаких структурных изменений не произойдет. [c.290]

ПЛАСТИЧЕСКАЯ ДЕФОРМАЦИЯ, РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИЯ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ [c.80]

Интересно отметить, что сползание поверхностного слоя наблюдается только па полированных и отожженных образцах. На шлифованных отожженных (рис. 4, б) или неотожженных и на закаленных образцах не фиксируется различия в поведении поверхностного слоя и объема металла при растяжении. По мнению автора [66], это объясняется тем, что микрорельеф создает неравномерное поле напряжений в поверхностном слое и этим препятствует его сползанию . Рассмотренные экспериментальные данные показывают, что поверхностный слой, приобретающий в процессе механической обработки определенные механические свойства и структуру, в процессе отжига в вакууме при температуре выше температуры рекристаллизации теряет эти свойства и приобретает новые, которые хорошо выявляются на диаграмме остаточная деформация решетки — напряжение растяжения . Эти новые свойства в меньшей степени проявляются после отжига при 600 °С в течение одного часа вследствие недостаточных для их формирования температуры и времени ее воздействия. [c.24]

Неполная горячая деформация сопровождается частичной рекристаллизацией и ведёт в большинстве случаев к неоднородной структуре, что вредно отражается на механических свойствах деформируемого металла и затрудняет деформацию. [c.269]

При температурах ниже температуры начала рекристаллизации наблюдается явление, называемое возвратом. При возврате (отдыхе) форма и размеры деформированных, вытянутых зерен не изменяются, но частично снимаются остаточные напряжения. Эти напряжения возникают из-за неоднородного нафева или охлаждения (при литье и обработке давлением), неоднородности распределения деформаций при пластическом деформировании и т.д. Остаточные напряжения создают системы взаимно уравновешивающихся сил и находятся в заготовке, не нагруженной внешними силами. Снятие остаточных напряжений при возврате почти не изменяет механические свойства металла, но влияет на некоторые его физикохимические свойства. Так, в результате возврата значительно повышаются электрическая проводимость, сопротивление коррозии холоднодеформированного металла. [c.61]

Облучение при температуре ниже температуры рекристаллизации — низкотемпературное облучение влияет на структурные изменения и механические свойства металлов и сплавов так же, как при холодной пластической деформации материал упрочняется, но теряет пластичность. Максимальная прочность углеродистых сталей при 20 °С достигается при облучении суммарным нейтронным потоком = 2 10 м . Изменение временного сопротивления, предела текучести и пластичности при 20°С аустенитной хромоникелевой стали при увеличении суммарного нейтронного потока if показано на рис. 15.11. При суммарном потоке нейтронов <р = 3 10 м сталь приобретает максимальное упрочнение. При дальнейшем увеличении суммарного потока свойства не меняются. [c.518]

Специальными методами — рекристаллизацией, медленным охлаждением расплава и т. п.— получают крупные монокристаллы различных металлов, сплавов, каменных пород и т." п. и на этих монокристаллах детально изучают их механические свойства. В частности, результаты изучения свойств монокристаллов при упругой деформации показывают, что, несмотря на раннее наступление пластической деформации, обусловленное низкими пределами упругости, путем измерения достаточно малых деформаций у всех монокристаллов может быть установлена область линейной зависимости между напряжениями н деформациями. [c.100]

Теория пластичности обычно не учитывает анизотропию материала. Между тем, уже из кристаллографических закономерностей пластической деформации (см. гл. 3) вытекает, что сдвиги и вызываемое ими упрочнение и сопутствующие процессы должны происходить ориентированно, следовательно, зависеть от направления, поэтому по мере роста величины пластической деформации анизотропия в общем должна проявляться более резко. Это в действительности и наблюдается во многих случаях. При прокатке, прессовании, волочении, ковке, а также при механических испытаниях кристаллиты или другие структурные элементы поворачиваются таким образом, что вместо беспорядочной ориентировки зерна в поликристалле приобретают сходную ориентировку (текстуру). Кроме того, зерна, структурные составляющие и включения вытягиваются вдоль направления деформации, что создает геометрическую текстуру, которая часто сохраняется и после рекристаллизации. Все это обусловливает анизотропию механических свойств металлов за пределом упругости. [c.331]

Изменение механических свойств деформированного металла при отжиге (при рекристаллизации) происходит в обратном направлении по сравнению с их изменением при деформации предел прочности, твердость и предел упругости падают, относительное удлинение и сопротивление удару растут. [c.117]

Температуру рекристаллизации ванадия определяли при металлографическом исследовании на образцах, подвергнутых отжигу при 830° С, 30 мин. Эта температура повышается до 985— 1100° С при добавлении ниобия и еще больше — при добавлении металлов, образующих дисперсные фазы, например углерода и бора. Упрочняющий эффект холодной деформации не был использован. Механические свойства приведены для полностью рекристаллизованного материала. Таким образом, следует ожидать высокой термической стабильности и хорошей свариваемости. [c.174]

Второй этап наступает при нагреве до более высоких температур — для углеродистой стали 550—650° С. На этом этапе происходит не только полное устранение последствий холодной деформации в отношении восстановления механических и физических свойств металла, но восстанавливается также и структура металла, т. е. происходят образование и рост новых зерен, которые вновь приобретают равноосную форму. Этот этап называется рекристаллизацией. [c.372]

Процесс рекристаллизации является неотъемлемой технологической операцией при любой холодной деформации металла. Благодаря рекристаллизации происходит полное восстановление механических свойств металла и перерождение его структуры, в результате чего обеспечивается возможность дальнейшей его холодной деформации. [c.372]

При изучении влияния процесса рекристаллизации на изменение механических свойств деформированного металла необходимо учитывать величину зерна после рекристаллизации. Оказывается, что величина зерна зависит от многих факторов степени деформации, температуры, продолжительности нагрева, размера исходных зерен и т. д. Для каждого металла есть своя определенная, так называе- [c.372]

Кинетика рекристаллизации обработки при ковке и штамповке показывает, что пластичность, структура и механические свойства деформируемого металла определяются температурно-скоростными условиями обработки и принятой степенью деформации. Степень деформации за каждый ход машины следует применять более высокую, а скорость деформации не слишком большой. В Связи с этим штамповку титановых сплавов надо производить на гидравлических и кривошипных прессах при температурах не выше 950—980° С. [c.78]

Если деформации подвергать металл, нагретый выше верхнего порога рекристаллизации, то в нем одновременно будут протекать два процесса процесс наклепа и процесс рекристаллизации, причем скорость процесса рекристаллизации будет превышать скорость наклепа. В результате этого металл приобретает структуру и механические свойства такие же, как если бы он был после холодной деформации подвергнут рекристаллизационному отжигу. [c.166]

Кратковременные испытания не характеризуют механических свойств металла, находящегося длительное время под действием нагрузки при высоких температурах. Если в этих условиях нагружения металл нагрет до температуры, превышающей температуру его рекристаллизации или близкой к ней, то он может медленно пластически деформироваться (металл ползет ). Максимальное напряжение, которое не вызывает или вызывает весьма малую пластическую деформацию, лежит значительно ниже предела текучести, определенного в испытаниях при высокой температуре. Также резко снижается и предел прочности. Снижение прочностных характеристик тем больше, чем выше температура испытания и длительнее, в определенных пределах, время приложения нагрузки. Снижение прочности может быть очень значительным (табл. 12). [c.141]

Полное восстановление исходных механических свойств металла происходит в результате рекристаллизации — процесса образования и ро- иО ста новых зерен при нагреве до рек=а пл, (где рек и пл — абсолютные температуры начала ре- U кристаллизации и плавления, К). Для углеродистых сталей а=0,4 и рек 550—650° С. При образовании крупных зерен в процессе рекристаллизации прочность и в особенности пластичность металла снижаются. Величина зерна зависит от многих факторов температуры, продолжительности нагрева, степени предварительной пластической деформации и т. д. Критическая степень деформации, после которой происходит сильный рост зерен, для малоуглеродистой стали составляет примерно 10%. [c.493]

Изучение кристаллического состояния является всего лишь первым шагом в исследовании поведения твердых тел. Обычно встречающиеся металлы и сплавы не являются совершенными кристаллами даже монокристаллы могут обладать пороками, сильно влияющими на их свойства, а спектроскопические чистые металлы представляют собой очень сложные структуры. Вследствие чрезмерной близости многих соседей атом или молекула металла в конденсированном состоянии подвергаются действию силового поля нескольких электронных оболочек, в результате чего ок не находится в термодинамическом равновесии со средой. При совершенно определенных условиях температуры и давления чистые металлы могут обладать различными свойствами, существенно зависящими от их предварительной обработки. Это особенно относится к механическим свойствам, в высшей степени зависящим от структуры. Так, например, в зависимости от структуры, полученной при обработке, определенные сорта марганцовистой стали могут быть вязкими, дуктильными и немагнитными или же твердыми, хрупкими и магнитными. Такие термины, как закалка старением, дисперсионная закалка. Механическое упрочнение, упругая деформация и рекристаллизация, легко напоминают многие явления, с которыми металлист встречается при различной обработке металлов. [c.164]

Известно, что грубая литая структура металла с низкими механическими свойствами в процессе деформации измельчается, структура и механические свойства улучшаются. Нагрев Деформированного металла, наоборот, благодаря процессам собирательной рекристаллизации, протекающим при высоких температурах, снова укрупняет структуру металла, ухудшает механические свойства и приближает его к литолму исходному состоянию. [c.246]

Образованию а-фазы способствует повышение содержания хрома, легирование молибденом (Мо = 2...4 % содержится в некоторых сталях), присутствие б-феррита, предварительный наклеп стали. В сварных соединениях сталей типа 12Х18Н10Т а-фаза появляется после 10-50 ч выдержки в благоприятном для ее образования интервале температур, так как наплавленный металл содержит б-феррит, а в нем содержание хрома несколько выше его среднего содержания в стали. Охрупчивание стали под влиянием а-фазы проявляется, начиная с 10 % по объему. Для устранения охрупчивания рекомендуется стабилизирующий отжиг при 850-950 °С. Выдержка при температуре отжига сопровождается растворением а-фазы и одновременно повышает стойкость к МКК, так как устраняются неоднородности содержания хрома на границах зерен аустенита. Кроме того, в стабилизированных сталях вместо карбида хрома образуются карбиды МС, что увеличивает содержание хрома в аустените и в определенной мере повышает его коррозионную стойкость. Образование б-феррита в количестве более 15-20 % снижает технологичность сталей при горячей обработке давлением. Различия механических свойств Y- и б-фаз, температуры и скорости рекристаллизации и коэффициентов линейного расширения являются причиной появления разрьшов и горячих трещин, в особенности при высоких скоростях деформирования и больших деформациях. Количество б-феррита определяется соотношением между аустенитно- и ферритно-образующими элементами в аустените и температурой нагрева стали. Чтобы не допустить образования большого количества б-феррита, при обработке стали ограничивают температуру нагрева с учетом уже имеющегося б-феррита. [c.241]

Процесс нарушения когерентности сопровождается уменьшением напряжений температура его окончания является температурой снятия напряжений II рода (стц)- Одновременно снимаются напряжения III рода(стш). Уменьшение блоков а-фазы происходит не только из-за нарушения когерентности решеток, но и вследствие снятия упругих напряжений в результате пластических сдвигов в микрообластях под воздействием значительных упругих напряжений в условиях повышенной пластичности металла. Температуры, при которых происходит дробление блоков, и соответствующие температуры, при которых изменяются механические свойства, могут изменяться под влиянием упругих напряжений кристаллической решетки, определяемых степенью деформации, содержанием С и легирующих элементов. При третьем превращении могут протекать начальные стадии рекристаллизации твердого раствора (а-фазы), деформированного в результате внутрифазового наклепа. [c.109]

При обычной технологии глубокой вытяжки стакан на стали 12XI8HI0T вытягивается за три перехода с промежуточными отжигами, травлением и т.д. (см. рис. 302). При вытяжке в сверхпла-стичном состоянии эта же деталь получается за один переход. При этом вместо 630-т пресса двойного действия оказывается достаточным 100-т гидравлический пресс, улучшается однородность толщины стенок детали, на 10—12 % улучшается коэффициент использования металла. За счет однородно мелкозернистой структуры улучшаются механические свойства. Условия сверхпластической деформации ° 780- 850° e=10 2-i-10- с (т.е. 4 мин на одно изделие). Ультрамелкое зерно было получено с помощью скоростной рекристаллизации после холодной прокатки. Для этого нагрев катаных заготовок проводили в соляной ванне до 780° со скоростью 30— 50 °С с- и закаливали в воде. [c.574]

Научная и практическая актуальность проблемы исследования физических закономерностей пластической деформации и разрушения поверхностных слоев твердого тела обусловлена тем обстоятельством, что свободная поверхность, являясь специфическим видом плоского дефекта в кристалле, оказьтает сзш1ественное влияние на его физико-механические свойства, в частности на упругую стадию деформирования, предел пропорциональности и предел текучести на общий характер кривой напряжение—деформация и различные стадии деформационного упрочнения (на коэффициенты деформационного упрочнения и длительность отдельных стадий) на процессы хрупкого и усталостного разрушения, ползучести, рекристаллизации и др. Знание особенностей и основных закономерностей микродеформации и разрушения поверхностных слоев материалов необходимо не только применительно к обычным методам деформировани (растяжение., сжатие, кручение, изгиб), но и в условиях реализации различного рода контактных воздействий, с которыми связаны многочисленные технологические процессы обработки материалов давлением (ковка, штамповка, прокатка и др.), а также процессы трения, износа, схватывания, соединения материалов в твердой фазе, поверхностных методов обработки и упрочнения, шлифования, полирования, обработки металлов резанием и др. [c.7]

Механико-термическая обработка. Одним из эффективных методов улучшения жаропрочных свойств является механико-тер-мическая обработка металлов. Следует отметить, что в отличие от термо-механической обработки (сочетание нагрева металла выше точки Лб з с пластической деформацией и с последующей закалкой и отпуском, что приводит к изменению струця ры и насыщению металла дислокациями) механико-термическая обработка заключается в деформировании материалов в сочетании с нагревом при темпера-, турах ниже точки Ас или ниже температуры интенсивного развития рекристаллизации и в результате изменяет субструктуру внутри кристаллитов при оптимальной плотности дислокаций. [c.70]

Неполная горячая деформация. В результате неполной горячей деформации рекристаллизация и разупрочнение проходят неполностью. В металле будут одновременно два разных типа ми-кроструетур с равноосными и вытянутыми зернами. Неполная горячая деформация из-за неоднородности структуры приводит к ухудшению механических свойств, способствует уменьшению пластичности и увеличению вероятности разрушения и поэтому неже- лательна. Температура неполной горячей деформации 0,5—0,7 Горячая деформация. Горячей называют такую деформацию, в цроцессе которой рекристаллизация успевает произойти полностью. В результате горячей деформации образуется рекристал-лизованная равноосная микроструктура. Горячую деформацию обычно осуш ествляют в интервале температур интенсивного роста зерен. Однако деформация проходит настолько быстро, что зерна дробятся и. не успевают вновь вырастать. [c.19]

Кривые показывают, что снижение температуры прокатки ведет к увеличению электросопротивления деформированных образцов, т. е. к повышению концентрации дефектов решетки. Рекристаллизация протекает при --79° С только в тех образцах, которые были прокатаны в жидком азоте. Следует отметить, кроме того, что рекристаллизации предшествует уменьшение концентрации дефектов, таких, вероятно, как вакансии, возникшие в процессе холодной деформации. Последнее заключение сделано на основе сопоставления следующих фактов эти дефекты почти не влияют на механические свойства, а кинетика их исчезновения не зависит от присутствия малых количеств примесей и подчиняется тому же закону, который был найден Винтенбергером [101] для исчезновения вакансий, зафиксированных в металле закалкой энергии активации процессов в обоих случаях также совпадают. Новейшие эксперименты [41] показывают, что исчезновению вакансий при отжиге после холодной деформации предшествует другой процесс, который идет даже при более низких температурах. [c.454]

Структурные изменения, вызванные пластической деформацией, не являются устойчивыми и сохраняются только из-за малой подвижности атомов при низких температурах. При нагреве деформированные зерна будут постепенно перекристал-лизовываться в округлые, равноосные, т. е. структура станет такой, какой она была до деформации. Этот процесс восстановления прежней структуры называется рекристаллизацией. При этом меняются и механические свойства металла снижается твердость, прочность и возрастает пластичность (рис. 33). Температура, при которой восстанавливаются прежние свойства, называется температурой начала рекристаллизации Т — аТцл, где Гпл — температура плавления, а — коэффициент, зависящий от состава и структурного состояния материала. Для технически чистых металлов этот коэффициент равен примерно 0,4, а для сплавов — твердых растворов 0,5—0,6. [c.74]

Свойства металла после горячей обработки (механические характеристики, величина зерен) зависят от температурного режима обработки, степени и скорости деформации. В процессе горячей обработки происходит одновременно разрушение зерен в результате деформации и зарождение новых в результате рекристаллизации. Для суждения о величине зерен в результате горячей обработки последнюю можно рассматривать как С01вмещение во времени процессов холодной обработки давлением и рекристаллизации. Если горячая обработка осуществляется в несколько операций, следующих одна за другой (несколько ударов молота, несколько проходов при прокатке), то величина зерен определяется в основном температурой и степенью деформации в покле Д1нем проходе, т. е. режим1ам конца горячей обработки давлением. [c.159]

Технологию сварки для этих сталей выбирают из условий соблюдения комплекса требований, обеспечивающих прежде всего равнопрочность сварного соединения с основным металлом и отсутствие дефектов в сварном соединении. Сварное соединение должно быть стойким против перехода в хрупкое состояние, а деформация конструкции должна быть в пределах, не отражающихся на ее работоспособности Металл шва при сварке низкоуглеродистой стали незпачительно отличается по своему составу от основного металла — снижается содержание углерода и повышается содержание марганца и кремния. Однако обеспечение равнопрочности при дуговой сварке не вызывает затруднений. Это достигается за счет увеличения скорости охлаждения и легирования марганцем и кремнием через сварочные материалы. Влияние скорости охлаждения в значительной степени проявляется при сварке однослойных швов, а также в последних слоях многослойного шва. Механические свойства металла околошовной зоны подвергаются некоторым изменениям по сравнению со свойствами основного металла — при всех видах дуговой сварки это незначительное упрочнение металла в зоне перегрева. При сварке стареющих (например, кипящих и полуспокойных) низкоуглеродистых сталей на участке рекристаллизации околошовной зоны возможно снижение ударной вязкости металла. Металл околошовной зоны охрупчивается более интенсивно при многослойной сварке по сравнению с однослойной. Сварные конструкции из низкоуглеродистой стали иногда подвергают термической обработке. Однако у конструкций с угловыми однослойными швами и многослойными, наложенными с перерывом, все виды термической обработки, кроме закалки, приводят к снижению прочности и повышению пластичности металла шва. Швы, выполненные всеми видами и способами сварки плавлением, имеют вполне удовлетворительную стойкость против образования кристаллизационных трещин из-за низкого содержания углерода. Однако при сварке стали с верхним пределом содержания углерода могут появиться кристаллизационные трещины, прежде всего в угловых швах, первом слое многослойных стыковых швов, односторонних швах с полным проваром кромок и первом слое стыкового шва, сваренного с обязательным зазором. [c.102]

Первоначально исследовалось главным образом влияние окружающей среды на механические свойства металлических монокристаллов, таких, как олово, свинец, цинк, алюминий, выращиваемых по методу П. Л. Капицы, И. В. Обреимова и методом рекристаллизации. Было установлено, что интенсивность воздействия поверхностно-активных веществ на механические свойства металлических монокристаллов существенно зависит от температуры и скорости деформации (В. И. Лихтман, П. А. Ребиндер и Л. П. Янова, 1947). В то же время при одинаковых температурах и скоростях деформации механические свойства твердых тел и особенно металлов могут меняться в довольно широком диапазоне в зависимости от распределения напряжений внутри образца. Как известно, обычные диаграммы деформации представляют собой усредненные значения сил и деформаций и дают весьма косвенное представление об истинном распределении напряженного и деформированного состояния внутри тела. Количественная сторона этого вопроса весьма сложна, но качественная картина явления довольно полно исследована, начиная по преимуществу с работ Н. Н. Давиденкова (1936). Дело в том, что в процессе деформирования происходит превращение гомогенной механической системы в гетерогенную, причем это превращение заключается в основном в развитии дефектных участков структуры, всегда присутствующих в реальном твердом теле. Как показали эксперименты (В. И. Лихтман и Е. К. Венстрем, 1949), объемное напряженное состояние существенным образом влияет на величину адсорбционного эффекта (например, он возрастает по мере отклонения напряженного состояния вблизи поверхности от состояния всестороннего сжатия см. П. А. Ребиндер, Л. А. Шрейнер и др., 1944, 1949). [c.434]

Количество а- и -фаз и их дисперсность определяются в значительной степени температурой отжига и скоростью охлаждения после отжига. В связи с тем, что структура сплава ВТ22 сильнее зависит от режимов деформации и отжига, чем структура других a+ -сплавов, его механические свойства колеблются в необычно широких пределах. И. Н. Каганович и М. В. Ефимова [153, с. 84] отмечают, что нестабильность и неоднородность механических свойств штамповок обусловлена разными степенями деформации в различных зонах, разным характером структур (рекристаллизованная, частично рекристаллизованная, равноосная, текстурованная) и разной скоростью охлаждения. В итоге в разных объемах металла рекристаллизация протекает с различной полнотой, что и вызывает неоднородность свойств. Замедленное охлаждение после отжига или выравнивающий отжиг непосредственно после деформации способствует более однородному протеканию рекристаллизации и стабилизации свойств. [c.133]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...