HomeОбработка стали › Методы оценки пластичности металла

Методы оценки пластичности металла

Методы оценки пластичности металла1. Прокатка клиновидных образцов до толщины 2 мм; при этом степень деформации вдоль образца изменяется от 0 до 90% . На одной из прямоугольных граней производят кернение через 10 мм. Технологическая пластичность характеризуется величиной критического обжатия, при которой образуется трещина на кромках в зависимости от исследуемых факторов: температуры образцов, примесей и др.

 

Для уменьшения отходов при изготовлении образцов из плоских слитков применяли специальные изложницы, позволяющие отливать клиновидные слитки толщиной в> верхней части 23 мм, в нижней 2 мм; высота слитка 175 мм, ширина 200 мм. Слитки такой формы не имеют усадочной рыхлости, которая нередко наблюдается у плоских слитков при лабораторной отливке (рис. 7). После продольной разрезки клиновидного слитка получается 5 образцов.

 

Деформация таких образцов наиболее близко соответствует поведению материала при прокатке; определение пластичности данным методом с успехом выполнено в ряде работ, проведенных в различных институтах нашей страны. Недостаток рассмотренного метода — трудность сопоставления полученных результатов с данными других исследователей, поскольку не определяется какая-либо стандартная характеристика механических свойств.

 

Этот метод является технологической пробой для оценки пластичности. Результаты испытаний зависят от условий прокатки (диаметра валков стана, числа оборотов) и в значительной мере от умения прокатать образцы без большого снижения их температуры при переносе из печи к прокатному стану.

 

2. Испытание на ударный изгиб надрезанных или гладких образцов. При этом методе образцы нагревают в печи, затем быстро переносят на опоры маятникового копра и разбивают, определяя затраченную при этом работу. Преимущество метода — высокая производительность, поскольку испытания продолжаются несколько секунд, а в печи нагревается несколько образцов.

 

Недостатки метода:

а) удельная работа деформации не характеризует пластичность образцов, так как зависит и от прочности. Прочность металла понижается с повышением температуры, поэтому кривая температурной зависимости ударной вязкости показывает ошибочные (заниженные) значения температуры максимальной пластичности [18]; для устранения этого недостатка предложено оценивать пластичность углом изгиба составленных половинок образца;

 

б) при переносе образца из печи и нахождении на опорах копра значительно понижается температура; потеря зависит от температуры, скорости переноса и материала образца. Для ликвидации недостатка следует нагревать образец на опорах копра посредством пропускания через пружинящие контакты электрического тока большой силы и низкого напряжения. Этот метод позволяет за короткое время испытывать большое число образцов с достаточно высоким электрическим сопротивлением;

 

в) невозможность количественной оценки высокопластичных материалов, которые, не разрушаясь, проходят через опоры копра.

 

3. Испытание на сжатие цилиндрических образцов с определением величины обжатия, при которой образуется трещина. Преимущество метода близкая аналогия с процессом деформации при прокатке. Недостатки метода:

а) необходимость испытания серии образцов с различным обжатием для определения критической степени деформации при каждой данной температуре;

б) потеря температуры образца при испытании (за исключением проведения испытания образцов, находящихся в печи);

в) образцы достаточно высокой пластичности деформируются не разрушаясь, что исключает возможность количественной оценки пластичности.

 

4. Испытание на статический изгиб образцов, которые нагревают и испытывают в специальном приспособлении, не вынимая из печи. Цилиндрический образец 4, концами опирающийся на стенки матрицы 2 с двумя диаметрально расположенными прорезями, подвергают изгибу с помощью пуансона. Матрицу с образцом и пуансоном помещают в стальную ванночку 3, позволяющую производить испытания в различных жидких средах при высоких и низких температурах. При этом методе температура образца во время испытания поддерживается значительно точнее, чем в предыдущих случаях. Количественная оценка пластичности образцов ограничена предельным углом приспособления.

 

5. Испытание на растяжение с определением относительного удлинения и относительного сужения лучше всего выявляет свойства материала. На круглые образцы с резьбой на концах  навинчивают достаточно длинные стержни из малотеплопроводной стали. Образцы вместе со стержнями помещают в трубчатую электрическую печь сопротивления; выступающие из печи концы стержней захватывают в зажимы испытательной машины.

 

Температуру образца измеряют термопарой, спай которой прикрепляют к образцу и защищают небольшим экраном от теплового воздействия внутренней стенки печи. Проводили также испытания длинных цилиндрических образцов без упрочняющих головок, поскольку более холодные концы образцов прочнее, чем находящаяся в печи их середина.

Герметизация печи позволяла испытывать образцы в атмосфере инертных или активных газов.

 

6. Испытание при 20°С на выдавливание лунки из ленты толщиной 0,1-2 мм по Эриксену и на свертку и вытяжку колпачков из ленты толщиной 0,3-0;7 мм [28]. Установлено, что метод Эриксена является лишь технологической пробой и не может служить оценкой пластичности, так как нет строгого соответствия не только между глубиной лунки и удлинением и сужением при разрыве, но и между глубиной лунки и способностью к штамповке и глубокой вытяжке.

 

Испытание с применением метода накатанной сетки показало, что деформация лунки существенно отличается от деформации колпачка. Кроме того, глубина лунки зависит от силы зажима ленты в приборе (уменьшается с увеличением силы) и наличия смазки (увеличивается) .

 

Относительное удлинение не во всех случаях точно отражает пластичность. Так, например, при холодной прокатке меди на 20% эта величина уменьшается в 3 раза, тогда как способность меди к дальнейшей прокатке понижается незначительно и медь можно деформировать с суммарным обжатием более 95%.

 

Другой недостаток оценки пластичности по относительному удлинению — зависимость ее от размеров образца и от места разрыва по расчетной длине его. Величина полного сужения — очень хорошая характеристика пластичности металла, его способности к деформации при прокатке, ковке, осадке. Однако для оценки тягучести металла — его способности к волочению, вытяжке (в том случае, когда необходимо передать деформирующее усилие через деформируемый металл, например через переднюю часть прутка или проволоки) более подходящей характеристикой является равномерное относительное удлинение и равномерное относительное сужение.

 

К сожалению, эти характеристики не всегда определяют. Полное сужение свинца равно 100%., но он не упрочняется при 20°С. Волочение свинцовой проволоки невозможно из-за сосредоточенной деформации, приводящей к обрывам. Поэтому ее изготовляют выдавливанием через матрицу. Аналогичные трудности возникают при волочении очень чистого алюминия.

 

Чистые металлы с низкой температурой рекристаллизации очень мало упрочняются при деформации, поэтому местное уменьшение поперечного сечения образца приводит к его ослаблению, так как не компенсируется деформационным упрочнением. В данном участке сосредотачивается дальнейшая деформация и происходит разрыв; угол между касательной к поверхности шейки и осью образца — большой. Относительное сужение в этом случае приближается к 100%., что свидетельствует о высокой пластичности, однако относительное удлинение (равномерное) невелико.

 

При понижении температуры деформации или после легирования металл приобретает способность к большому упрочнению. Участки с уменьшенным в результате растяжения сечением становятся прочнее остальных; в образце происходит последовательная равномерная деформация, приводящая к высоким значениям удлинения. Более строго — применять в качестве характеристики пластичности натуральный логарифм отношения начальной площади сечения к конечной или.

 

Существенное отличие в оценке пластичности по этому показателю выявляется при i >90,%, а особенно при >98%. Однако для практических целей нет необходимости уточнять, чему равна истинная пластичность металла, имеющего сужение >90%, поскольку оно достаточно высоко для проведения пластической деформации. Кроме того, при малом конечном сечении площади образца существенно возрастает ошибка измерения.

 

Точность определения величины относительного сужения зависит от многих факторов, например от погрешностей в определении размеров образца (до и после испытания) , температуры. На величину относительного сужения влияет также технология изготовления металла.

 

Однако у металла, изготовленного из высококачественного слитка (например, из чистой меди электроннолучевой плавки), эта величина одинакова при 20°С и после литья (91%), и после холодной прокатки (90%), и после отжига (90%). При высоких температурах эта величина также одинакова независимо от технологии обработки и равна 100%,

Article Global Facebook Twitter Myspace Friendfeed Technorati del.icio.us Digg Google StumbleUpon Eli Pets

Comments are closed.