Пластическая деформация
Строение металлов
Холодная пластическая деформация монокристалла
Элементы теории дислокаций
Движение дислокации и пере ползание дислокации
Вектор Бюргерса
Возникновение и размножение дислокаций
Силовые поля
Холодная пластическая деформация поликристалла
Равенство деформаций
Упрочнение при холодной деформации
Кривые упрочнения
Влияние температуры и скорости деформации
Виды деформации при обработке металлов давлением
Влияние температуры на сопротивление деформированию
Влияние горячей деформации на свойства металла
Условие постоянства объема
Степень деформации и смещенный объем
Влияние скорости деформации на пластичность
Сверх пластичность
Напряжения
Напряжения в координатных площадях
Напряжения в наклонной площадке
Понятие о тензоре напряжений
Главные касательные напряжения
Диаграмма напряжений Мора
Условия равновесия для объемного напряженного состояния
Осесимметричное напряженное состояние
Плоское напряженное состояние
Малые деформации и скорость деформаций
Неразрывность деформаций
Однородная деформация
Условие пластичности
Смысл энергетического условия пластичности
Связь между напряжениями и деформациями
Механическая схема деформации
Схемы главных напряжений
Принцип подобия
Контактное трение
Характер нагрузки
Принцип наименьшего сопротивления
Неравномерность деформаций
Методы определения деформирующих усилий
Решение дифференциальных уравнений
Основы метода расчета деформирующих усилий
Метод линий скольжения
Свойства линий скольжения
Характеристики
Методы графического построения
Жесткопластическая схема
Связь полей линий скольжения с полями скоростей
Построение годографа скоростей
Понятие о методе верхней оценки
Метод сопротивления материалов
Метод баланса работ
Понятие о пластическом методе
Краткое сопоставление различных методов
Осадка
Удельное усилие
Осадка правильной призмы и цилиндра
Осадка полосы конечной длины
Неоднородность деформации при осадке
Толстостенная труба под равномерным давлением
Протяжка
Протяжка заготовки круглого сечения
Выдавливание
Удельное усилие деформирования
Объемная штамповка в открытых штампах
Удельное усилие деформирования заусенца
Элементы штамповки в закрытых штампах
Скручивание
Уравнения равновесия
Дальнейшее увеличение кривизны
Вытяжка

Сверх пластичность

Явление сверх пластичности характеризуется резким (на один-два порядка) увеличением удлинения при испытании на растяжение при значительном (иногда более чем на два порядка) уменьшении сопротивления деформированию по сравнению со значениями, характерными для обычных условий деформирования. Особенностью деформирования при линейном растяжении в состоянии сверх пластичности является резкое увеличение равномерной (без образования шейки) деформации. Впервые такой необычный процесс деформирования был отмечен в работах Розенхейма, А. А. Бочвара и др. В настоящее время это явление изучается достаточно интенсивно, а деформирование в состоянии сверх пластичности начинает получать промышленное применение. Было установлено, что явление сверх пластичности чаще наблюдается у эвтектических и эвтектоидных сплавов, таких, как сплавы олова со свинцом и висмутом, сплавы 78% цинка и 22% алюминия и т. п. В несколько меньшей степени явление сверх пластичности проявляется при определенных условиях в сплавах и металлах, имеющих полиморфные превращения (переход феррита в аустенит, аустенита в мартенсит и т. п.), таких, как железо, сплавы железа с никелем, марганцем, хромом. Также было установлено, что возможность возникновения сверх пластичности зависит от размеров зерен и температурно-скоростных условий деформирования. Для возникновения сверх пластичности желательно, чтобы зерна были равноосными, а размеры ^х: были порядка 1—2 мкм (размеры зерен в обычных деформируемых металлах порядка 10—100 мкм).
 В экспериментах было установлено, что при сверх пластичности относительное удлинение при линейном растяжении, превышающее даже 1000%, не приводит к заметному изменению микроструктуры. Это свидетельствует о том; что механизм пластической деформации при сверх пластичности существенно отличается от механизма обычной пластической деформации (скольжение и двойникование).
 Исследования показали, что в явлении сверх пластичности определяющую роль играют процессы, протекающие вблизи межфазовых или межзеренных границ, а пластическая деформация осуществляется главным образом путем межкристаллитной деформации, а также вакансионкое и дислокационной ползучестью. Для реализации такого механизма . пластической деформации необходимо увеличение потенциальной Энергии поликристалла за счет энергии пограничных участков зерен (с уменьшением размеров зерен увеличивается их суммарная поверхность) и энергии дефектов строения зерен дислокаций, вакансий и т. п.).
 Раздробление зерен может осуществляться холодной пластической деформацией со степенями деформации, превышающими 50%. При таких деформациях существенно развиваются межзеренные границы как по протяженности, так и по уровню потенциальной энергии пограничных участков вследствие скопления дислокаций у границ зерен. Кроме того, указанная холодная деформация увеличивает фрагментацию зерен путем образования блоков мозаики и увеличения степени их разориентировки (накопление дислокаций по границам блоков мозаики). Увеличение потенциальной энергии межзеренных прослоек и уменьшение размеров зерен в сочетании с увеличением подвижности атомов в результате нагрева приводят к облегчению межкристаллитной деформаций (мелкие округлые зерна как бы находятся в массе сравнительно толстых межзеренных прослоек, имеющих аморфное строение, что облегчает их относительное проскальзывание и перекатывание в условиях течения подобного течению вязкой жидкости с твердыми вкраплениями). В то же время вызванное значительной холодной деформацией увеличение поврежденности строения самих зерен облегчаем протекание в них диффузионных процессов, характерных для явления ползучести, приводящих к такому изменению формы зерец, которое облегчает межкристаллитную деформацию. Облегчению межкристаллитной деформации способствует также увеличение подвижности границ в многофазных сплавах при определенных повышенных температурах (образование «псевдожидкой » фазы вследствие того, что зародыши новой фазы появляются главным образом у границ зерен, имеющих повышенный энергетический потенциал, и практически увеличивают толщину межзеренных прослоек). Температуры, соответствующие наиболее яркому проявлению сверх пластичности, обычно близки к температурам фазовых переходов (полиморфные превращения или плавление). Для сохранения мелкозернистого строения с повышенной потенциальной энергией при нагреве до температур, дающих максимальный эффект сверх пластичности, скорость нагрева должна быть весьма большой (200—300° С/С). При больших скоростях нагрева рекристаллизация (особенно собирательная) успевает происходить и строение металла, созданное холодной деформацией, остается практически неизменным. Кроме температуры и строения сплава на эффект сверх пластичности существенное влияние оказывает скорость деформации. Считается, что оптимальной скоростью деформации для проявления эффекта сверх пластичности является такая, при которой скорости процессов упрочнения и разупрочнения одинаковые.
 Типовая зависимость предельной деформации и сопротивления деформации от скорости деформации при сверх пластичности приведена на рисунке . Как видно из рис. 2.10, а, наибольшая деформация имеет место при определенной оптимальной скорости деформации е0. При больших скоростях деформации наблюдается уменьшение предельной деформации вследствие упрочнения металла (подавляются процессы, способствующие сверх пластичности, и, в частности, диффузия). При меньших скоростях деформации доминируют процессы разупрочнения, уменьшающие потенциальную энергию строения металла (уменьшается количество дислокаций при рекристаллизации и т. п.), а также способствующие появлению собирательной рекристаллизации, увеличивающей размеры зерен и, следовательно, затрудняющей межзеренное проскальзывание. Все это приводит также к уменьшению предельной деформации, к уменьшению эффекта сверх пластичности. Как видно из рис. 2.10, б, в области оптимальной скорости деформации наблюдается наибольшее влияние изменения скорости деформации на величину сопротивления деформированию (имеет максимальную величину). Именно этим и объясняется резкое увеличение равномерной деформации при линейном растяжении в условиях сверх пластичности.
 В обычных условиях равномерная деформация (до образования шейки) определяется упрочнением, при котором увеличение деформации в зарождающейся шейке блокируется интенсивным упрочнением, и деформация развивается в других участках образца (блуждающая шейка). В состоянии сверх пластичности происходит также блокирование развития деформаций в участке зарождающейся шейки, но в этом случае блокирование происходит вследствие резкого роста сопротивления деформации при увеличении скорости деформации. Как известно, интенсивность упрочнения убывает по мере увеличения деформации, и это приводит к ограничению величины равномерной деформации в обычных условиях испытания на растяжение. В условиях сверх пластичности зависимость напряжения текучести от скорости деформации почти не зависит от величины деформации, и это приводит к резкому увеличению равномерной деформации (увеличению этапа деформирования с блуждающей шейкой).
 Как было отмечено ранее, в условиях сверх пластичности сопротивление деформации на два-три порядка меньше, чем в обычных условиях деформирования. Это открывает новые возможности штамповки, когда для деформирования тонкостенных листовых и трубчатых заготовок оказывается достаточно атмосферного давления (вакуумная штамповка). Штамповка трудно деформируемых и толстостенных заготовок может осуществляться гидростатическим давлением. В качестве примера возможностей штамповки листового металла в состоянии сверх пластичности на рис. 2.11 [132] показана деталь, отштампованная формовкой в матрицу гидростатическим давлением из сплава 63% олова и 37% свинца при комнатной температуре и при скорости деформации порядка 10~3—10~4 с"1. Состояние сверх пластичности может использоваться при штамповке монолитных объемных деталей и при штамповке из трудно деформируемых мало пластичных материалов.




 
Яндекс.Метрика