Deformatsiyalangan ko'pburchak usuli

Deformatsiyalangan ko'pburchak usuli
Reja:
1. Plastik deformatsiyaning mexanizmi
2. Plastik deformatsiyalangan metallarning tuzilishi va xossalari
3. Deformatsiyalangan metallning tuzilishi va xossalariga qizdirishning ta’siri


Plastik deformatsiyaning mexanizmi
Deformatsiya - tashqi kuchlar ta'sirida jismning hajmi va shaklining o'zgarishi. Metall mahsulot yuklanganda, birinchi navbatda atomlarning ozgina siljishi natijasida elastik deformatsiyalar paydo bo'ladi. Yukni olib tashlanganda, bu deformatsiyalar yo'qoladi.
Kesish kuchlanishlari ma'lum qiymatdan oshganda, deformatsiya qaytarilmas holga keladi. Yuk olib tashlanganda elastik deformatsiya bartaraf qilinadi, qolgan deformatsiya plastik deformatsiya deb ataladi. Metalllarning plastik deformatsiyaga tushish qobiliyati metall bog'ning mavjudligi bilan izohlanadi.
Yagona kristalldagi plastik deformatsiya uning bir qismini boshqasiga nisbatan siljitish orqali amalga oshiriladi. Kesishning ikki turi mavjud: toymasin va egizak.
Sirpanish metall va qotishmalarda kesishning asosiy turi bo'lib, ikkilamchi ahamiyatga ega. Egizaklar mexanizmi murakkab va bundan keyin ko'rib chiqilmaydi.
Guruch. 1. Qirra dislokatsiyasining sirtga chiqishi bilan harakati ph - siljish kuchlanishi
Sirpanish sirpanish tekisligi boʻylab tangensial kuchlanishlar taʼsirida kristalldagi dislokatsiyalarning harakati natijasida yuzaga keladi. Odatda slip tekisligida joylashgan o'nlab dislokatsiyalar mavjud. Kritik siljish stressi atomlarning eng zich o'rami bo'lgan tekislik va yo'nalishlarda eng past bo'ladi. Bu shunday atom tekisliklari orasidagi masofa eng katta ekanligi bilan izohlanadi, ya'ni ular orasidagi bog'lanish eng kichikdir. Fcc panjarasida bular 2b-rasmda ko'rsatilganidek, atomlar teng tomonli uchburchaklar burchaklarida joylashgan tekisliklardir. Tekislikning fazodagi holati x, y, z o'qlari bo'ylab tekislik tomonidan kesilgan segmentlar bilan, panjara davrining butun birliklarida aniqlanadi. Kristallografik indekslar uchun o'zaro qiymatlarni olish odatiy holdir. Fcc panjarasida eng zich qadoqlangan samolyotlar o'qlar bo'ylab bir xil segmentlarni kesib tashlaydi, panjara davriga teng va belgilangan (111). Bcc panjarasida (14a-rasm) eng zich joylashganlar (110) turdagi 12 ta samolyotdir.
Panjaralardagi yaqino'ralgan tekisliklar: a) bcc, b) fcc
Sürgülü yo'nalishlar 2-rasmda o'qlar bilan ko'rsatilgan.
Polikristalli metallda har bir dondagi tekisliklar va sirpanish yo'nalishlari har xil bo'ladi. Shuning uchun, tashqi kuch kuchayishi bilan, siljish dastlab kritik kesish kuchlanishiga erishilgan eng qulay yo'naltirilgan donalarda boshlanadi. Bir donada boshlangan dislokatsiyalar harakati sirpanish tekisliklarining boshqa yo'nalishi bilan qo'shni donaga o'ta olmaydi. Don chegarasiga yetgandan so'ng, dislokatsiyalar to'xtaydi va faqat buloq bo'laklari kabi bir-biriga yaqinlashib, bunday yondashuvga qarshilik ko'rsatishi mumkin. Qo'shni donalarda dislokatsiyalarni ko'chirish uchun yukni oshirish kerak.
Sirpanish jarayonida yangi dislokatsiyalar paydo bo'ladi, shuning uchun metallarda buzilmasdan katta plastik deformatsiyalar mumkin. Yangi dislokatsiyalarni shakllantirishning bir qancha mexanizmlari mavjud bo'lib, ulardan eng muhimi Frank-Rid manbasidir .
Frank-Read manbasi ta'sirida yangi dislokatsiyani shakllantirish sxemasi
Agar chekka dislokatsiya ikki nuqtada mahkamlangan bo'lsa (nopoklik atomlari, boshqa dislokatsiya bilan kesishishi va boshqalar), tangensial kuchlanishlar uning egilishiga olib keladi. Dislokatsiya yarim doira shaklini olganida, u ikki spiral shaklida o'z-o'zidan tarqaladi (3, IV-rasm). Spirallar uchrashganda, kengayadigan yopiq dislokatsiya halqasi paydo bo'ladi, u manbadan ajralib chiqadi va qolgan segment o'zining dastlabki holatiga qaytadi va yangi dislokatsiyalarning shakllanishida ishtirok etishi mumkin. Polikristalli metallarda har bir bunday manba 70-80 ta yangi dislokatsiya hosil qiladi. Keyin manba so'nadi, chunki dislokatsiyalar don chegaralari bilan to'xtatiladi va ularni bir-biriga yaqinlashtirish uchun tangensial kuchlanishlarni oshirish kerak. Ammo shu bilan birga, boshqa shunga o'xshash manbalar ishlay boshlaydi. Shunday qilib, metalldagi dislokatsiya zichligi 10 dan ortadi8 dan 10 gacha 12 sm -2 sovuq varaqni prokatlash, simni chizish, sovuq shtamplash jarayonida.
2. Plastik deformatsiyalangan metallarning tuzilishi va xossalari
Ko'pgina metallar uchun, deformatsiyaning past darajasida (5-10%), hujayra tuzilishi shakllana boshlaydi. Dislokatsiyalar don hajmida shunday taqsimlanadiki, ularning chigallashishi devorlarga nisbatan dislokatsiya zichligi sezilarli darajada past bo'lgan hududlarni o'rab turgan loyqa devorlarni (chegaralarni) hosil qiladi
Guruch. 4. Bronzaning hujayra tuzilishi (0,38% Cr , 0,07% Zr ) 5% ga cho'zilganidan keyin. (x12 000 )
Bunday hujayralarning o'rtacha hajmi taxminan 0,5-2 mikronni tashkil qiladi. O'zaro hujayralar 1-2 0 ga noto'g'ri yo'naltirilgan . Deformatsiya darajasining oshishi bilan hujayra kattaligi biroz o'zgaradi va massa chegaralarida dislokatsiya zichligi oshadi. Juda yuqori energiyali stacking nosozliklari bo'lgan qotishmalarda uyali struktura paydo bo'lmaydi, chunki lateral siljish sezilarli darajada to'sqinlik qiladi.
Bunday materiallarda cho'zilgan dislokatsiyalar sirpanish tekisliklarida planar klasterlarni hosil qiladi.
Sovuq plastik deformatsiya darajasi oshgani sayin dislokatsiya zichligi va vakansiya kontsentratsiyasi ortadi. Sovuq deformatsiyaga sarflangan ishning 10% gacha boʻlgan qismi defekt energiyasi va elastik deformatsiya energiyasi koʻrinishida metall tomonidan soʻriladi, ishning asosiy qismi esa issiqlik shaklida tarqaladi.
Deformatsiya usuliga qarab, teng o'qli donalarning shakli sezilarli darajada o'zgaradi. Donachalar tekislanadi yoki cho'ziladi, bu optik mikroskopda aniq ko'rinadi. Muhim deformatsiya (80-90%) bilan tolali to'qima hosil bo'ladi , bu erda don chegaralarini ajratish qiyin.
Metall deformatsiyalanganda, qattiqlashuv sodir bo'ladi , bu dislokatsiya tuzilishidagi o'zgarishlar va tegishli xususiyatlardagi o'zgarishlar sifatida tushuniladi. Qattiqlashuv jarayonida deformatsiyaga chidamlilik ko'rsatkichlari ortadi (vaqtinchalik qarshilik yv , oquvchanlik y 0,2 va qattiqlik HB, HRB), plastiklik ko'rsatkichlari (nisbiy cho'zilish d va torayish w) kamayadi (5-rasm) .
Sovuq haddeleme paytida siqilish darajasiga qarab D1 duraluminning mexanik xususiyatlarining o'zgarishi

Kichik deformatsiyalar odatda cho'zilish kuchidan ko'ra oquvchanlik kuchiga ko'proq ta'sir qiladi.

Sovuq plastik deformatsiyalar paytida panjara nuqsonlari sonining ko'payishi sof metallarning elektr qarshiligini 2...6% ga oshiradi, chunki o'tkazuvchanlik elektronlari nuqta nuqsonlari va dislokatsiyalar bilan tarqaladi.
3. Deformatsiyalangan metallning tuzilishi va xossalariga qizdirishning ta’siri
Ortiqcha energiyaga ega bo'lgan sovuq ishlov berilgan metallning holati termodinamik jihatdan beqaror. Bunday metall qizdirilganda, unda tiklanish va qayta kristallanish jarayonlari sodir bo'ladi , bu metallning barcha xususiyatlarini deformatsiyadan oldingi xususiyatlarga qaytarishga olib keladi. Kichik plastik deformatsiyadan so'ng, kritik darajadan past (turli metallar uchun 2 dan 8% gacha), qayta kristallanish jarayoni sodir bo'lmaydi, chunki buning uchun metallda etarli miqdorda ortiqcha energiya to'planmaydi. Keyin faqat qaytish jarayonlari sodir bo'ladi, bunda barcha ortiqcha erkin energiya chiqariladi. Bunday hollarda metallardagi don hajmi o'zgarmaydi.
Qaytish - bu qayta kristallanish boshlanishidan past haroratlarda deformatsiyalangan kristallardagi nuqsonlarning zichligi va tarqalishidagi o'zgarishlarning o'z-o'zidan sodir bo'lgan jarayonlari to'plami.
Deformatsiyalangan metall qaytib kelganda mikro tuzilishida deyarli o'zgarmaydi. Qaytishning ikki bosqichi mavjud - dam olish va poligonizatsiya . Dam olish vaqtida eng muhim strukturaviy o'zgarish deformatsiya paytida hosil bo'lgan vakansiyalarning ortiqcha kontsentratsiyasini kamaytirishdir. Don chegaralariga bo'sh ish o'rinlari oqimi mavjud. Bundan tashqari, turli belgilarning yaqin masofadagi dislokatsiyalari o'zaro yo'q qilinishi mumkin. Dam olish 0,2 T p K dan past haroratlarda kuzatiladi.
Poligonizatsiya (0,25-0,3) T p K haroratlarda sodir bo'ladi va deformatsiyalangan metallning kristalitlarida (donlarida) past burchakli chegaralarga ega bo'lgan pastki donalar (ko'pburchaklar) asta-sekin shakllanishidan iborat. Poligonizatsiya mexanizmi sovuq plastik deformatsiya darajasiga va deformatsiyalangan metallning dislokatsiya tuzilishiga bog'liq. Kichkina deformatsiyalardan so'ng, hujayra tuzilishi hali paydo bo'lmaganda, metallni isitish ichki kuchlanishlar ta'sirida dislokatsiyalarni harakatga keltiradi; turli belgilardagi dislokatsiyalar ularning sirpanish tekisliklarida tortiladi va o'zaro yo'q qilinadi.
Xuddi shu belgining ortiqcha dislokatsiyalari bir-birining ustiga chiqib, dislokatsiyalar devorlarini hosil qiladi
Poligonizatsiya sxemasi: a - egilgan kristallda chekka dislokatsiyalarning xaotik taqsimlanishi; b - poligonizatsiyadan keyin dislokatsiyalardan yasalgan devorlar.
Bu termal faollashuvda o'z-o'zidan sodir bo'ladigan energetik jihatdan qulay jarayon, chunki Dislokatsiyalarning nafaqat ularning tekisligida siljishi, balki boshqa darajalarga o'tishlari ham talab qilinadi. Va emaklash to'liq bo'lmagan atom tekisliklarining qirralarini to'ldirish yoki eritishdan iborat bo'lib, bu bo'sh joylar va atomlar harakatining sekin tarqalish jarayoni bilan ta'minlanadi. Xuddi shu belgidagi dislokatsiyalarning devorlari qo'shni subgrainlarni ozgina noto'g'ri yo'naltirilgan panjara bilan ajratib turadigan past burchakli chegaralardir. Silliq kavisli panjara vektori ko'pburchak perimetrining bir qismi bo'lgan siniq chiziqqa aylanadi.
Ta'riflangan jarayon stabillashtiruvchi poligonizatsiya deb ataladi .
Agar plastik deformatsiya paytida uyali struktura paydo bo'lsa, u holda tavlanish paytida poligonizatsiya tasodifiy joylashgan dislokatsiyalardan pastki donalar hosil bo'lishidan iborat emas, balki mavjud hujayra tuzilishini rivojlantirishdan iborat.
Hujayralarning hajm chegaralari torayib, tekislanadi, hujayralar tanasida dislokatsiyalar kamroq bo'ladi va hujayralar asta-sekin teng o'qli pastki donalarga aylanadi. Hujayra va pastki don chegaralari yuqori burchakli don chegaralariga qaraganda ancha yuqori harakatchanlikka ega. Yuvish vaqti va haroratining oshishi bilan pastki donalar qo'shni pastki donalar hisobiga qo'pollashadi. Subgrainlar katta o'lchamlarga (10 mikrongacha) o'sishi mumkin. Va bularning barchasi sovuq deformatsiyalangan (tekislangan yoki cho'zilgan) metall donalari ichida. Ushbu turdagi poligonizatsiya oldindan qayta kristallanish deb ataladi. Stacking yoriqlarining energiyasi metallarning ko'pburchaklarga moyilligiga katta ta'sir ko'rsatadi. Stacking yoriqlarining energiyasi qanchalik kam bo'lsa, cho'zilgan dislokatsiyalarning kengligi shunchalik katta bo'ladi va poligonizatsiya uchun zarur bo'lgan o'rmalash va kesishish jarayonlari shunchalik qiyin bo'ladi. Shakl 7 tavlanish haroratiga qarab sovuq ishlov berilgan metallning mustahkamlik xususiyatlarining o'zgarishining uchta tipik holatini sxematik tarzda ko'rsatadi.
Sovuq ishlov berilgan metallning mustahkamlik xususiyatlarining tavlanish haroratiga bog'liqligi diagrammalari
Qayta kristallanish boshlanishidan oldin, faqat qaytish sodir bo'lganda, qattiqlashuv deyarli kamaymasligi mumkin (1-egri chiziq). Qaytib kelganda ishning qattiqlashishini saqlab qolish mis, guruch (mis va rux qotishmasi), niobiy va xrom-nikel zanglamaydigan po'latga xos bo'lib, ular past energiyali qadoqlash nuqsonlari. Temir va nikelda ishning qattiqlashishining qisman pasayishi (2-egri chiziq) kuzatiladi. 3-egri chiziq qaytib kelgandan so'ng qattiqlashuv deyarli butunlay olib tashlanishi holatini ko'rsatadi (bu ham tavlanish muddatiga bog'liq). Bunday xatti-harakatlar yuqori energiyali stacking nosozliklari bo'lgan metallarda - Mo, W, Al, Al va Mg qotishmalarida uchraydi.
Ba'zi metallar va qotishmalarda qaytib kelganda, yumshatish o'rniga qattiqlashuv kuzatiladi (7-rasm, nuqta egri). Bu xatti-harakat ko'pchilik mis va nikel qotishmalariga xosdir. Hosildorlik va elastiklik chegaralari ayniqsa sezilarli darajada oshadi. Sanoatda bu prujinalar va membranalarning elastik chegarasini oshirish uchun ishlatiladi (100...170% ga). Bunday mustahkamlanishning eng keng tarqalgan sababi erigan aralashmalar atomlari tomonidan harakatchan dislokatsiyalarni mahkamlashdir.
Qayta kristallanish , ya'ni. yangi deformatsiyalanmagan donalarning hosil bo'lishi qaytishga qaraganda yuqori haroratlarda sodir bo'ladi. Qayta kristallanish boshlanadigan harorat, t rn , erish nuqtasi kabi fizik konstanta emas. Qayta kristallanish boshlanadigan haroratga bosim bilan ishlov berish jarayonida deformatsiya darajasi kuchli ta'sir qiladi. Deformatsiya darajasining oshishi bilan qayta kristallanish boshlanadigan harorat pasayadi , chunki qayta kristallanish uchun termodinamik stimul kuchayadi (dislokatsiyalar zichligi va deformatsiya jarayonida to'plangan energiya ortadi. 60...70% dan ortiq deformatsiyalarga to'g'ri keladigan metallning qayta kristallanish boshlanishi uchun eng past harorat va tavlanish vaqti 1- 2 soat, qayta kristallanish chegarasi deb ataladi t rn ning yuqori qiymatlaridan farqli o'laroq . A.A.Bochvar oddiy texnik tozalikdagi metallar uchun katta darajada sovuq deformatsiyadan keyin qayta kristallanish chegara harorati T m = 0,4 T m ekanligini , bu yerda T m mutlaq erish harorati ekanligini ko‘rsatdi.
Birlamchi qayta kristallanish tugagandan so'ng, keyingi isitish jarayonida ba'zi qayta kristallangan donalar boshqalari hisobiga o'sadi. Bu jarayon jamoaviy qayta kristallanish deb ataladi , bu donalarning umumiy yuzasini kamaytirish orqali don chegarasi yuzasi energiyasini kamaytirish istagi bilan izohlanadi. Sovuq ishlov berilgan metallarning mexanik xossalarining birlamchi qayta kristallanish oxiridan yuqori bo'lgan tavlanish haroratiga qarab o'zgarishini 10-rasmdan ko'rish mumkin.
Deformatsiyalangan metallning mexanik xususiyatlariga tavlanish haroratining ta'siri; t r n , t r k , t 1 , t 2 - qayta kristallanishning boshlanishi va oxiri harorati , qizib ketish va yonish.
Kollektiv qayta kristallanish jarayonida mustahkamlik va egiluvchanlik kam o'zgaradi. Lekin ma'lum bir haroratdan boshlab t 1 , plastika asta-sekin kamayadi, chunki ilg'or kollektiv qayta kristallanish haddan tashqari qo'pol donalarning shakllanishiga olib keladi. Ushbu hodisa qayta kristallanish tavlanishi paytida qizib ketish deb ataladi . Harorat t2 dan yuqori bo'lganida, kuyish - kuchli donalararo oksidlanish va ba'zan don chegaralari bo'ylab aralashmalarning qisman erishi tufayli egiluvchanlik ham, mustahkamlik ham keskin pasayadi .
Kollektiv qayta kristallanish jarayonida donalar nisbatan bir xilda yiriklashadi, lekin ko'pgina metallar va qotishmalarning ma'lum bir tavlanish haroratida donning notekis o'sishi natijasida ko'plab mayda donalardan va oz sonli juda yirik donalardan iborat struktura aniqlanadi. Bu jarayon ikkilamchi qayta kristallanish deb ataladi . Misol uchun, 0,35 mm qalinlikdagi transformator po'latida (3% Si bilan Fe qotishmasi) ikkilamchi qayta kristallanish harorati 925 o S ni tashkil qiladi. Bu haroratda 1 soat davomida tavlanish alohida donalarning hajmini 1...10 mm gacha oshiradi va donalarning asosiy qismi taxminan 0,02 mm hajmni saqlaydi. Pastroq haroratlarda, shuningdek, 1200 o C dan yuqori, faqat sekin kollektiv qayta kristallanish mumkin. 925...1200 o harorat oralig'idaKollektiv va ikkilamchi qayta kristallanish raqobatdosh bo'lib, yirik donalar hajmi kamayadi. Matritsaning 10 5 ...10 6 donasidan faqat bittasi ikkilamchi qayta kristallanish markaziga aylanadi. Ikkilamchi qayta kristallanish metallarning mexanik xususiyatlarini pasaytiradi.
Bosim bilan ishlaganda, sovuq va issiq deformatsiyalar o'rtasida farqlanadi . Sovuq deformatsiya qayta kristallanish haroratidan past haroratlarda amalga oshiriladi, bunda metall qotib qoladi va qattiqlashuvni saqlaydi. Issiq deformatsiya statik qayta kristallanish boshlangan haroratlardan sezilarli darajada yuqori haroratlarda amalga oshiriladi. Issiq deformatsiya davrida sodir bo'ladigan poligonizatsiya va qayta kristallanish jarayonlari dinamik deb ataladi. Bunday haroratlarda dinamik qayta kristallanish jarayonlarining yuqori sur'atlari ta'minlanadi va deformatsiya paytida olingan qattiqlashuv tezda yo'q qilinadi, metall tanlangan qalinlikka xos bo'lgan o'zining asl plastikligini oladi. Masalan, temir va yumshoq po'lat uchun statik qayta kristallanish harorati 450 ni tashkil qiladio C, qayta kristallanish tavlanishining harorati 600...700 o S, issiq bosim bilan ishlov berish esa 1200...800 o S haroratda amalga oshiriladi. Qalay va qo'rg'oshin kabi past eriydigan metallar issiq uchun isitishni talab qilmaydi. deformatsiya, chunki ular mos ravishda past statik qayta kristallanish haroratiga ega (- 71 o C va - 33 o C). Allbest.ru saytida e'lon qilingan