Файл: Чашников Д.И. Деформируемость судостроительных сталей при обработке давлением.pdf

В заключение можно сказать, что пластическое состояние мате­ риала может качественно определяться критерием состояния Ас; при /< с > 1 металл' приближается к хрупкому состоянию, при Кс < 1 материал переходит в состояние склонности к сверхпластич­ ности.

§ 14

СВЕРХПЛАСТИЧНОСТЬ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

■В настоящее время известно много способов увеличения пластич­ ности металлов и сплавов при обработке давлением, к числу которых в первую очередь следует отнести повышение гидростатического давления, регулирование состава и структуры сплавов, оптимизацию условий деформации по температурно-скоростным факторам, а также правильный выбор окружающей среды и наложение ультразвуковых колебаний в процессе деформации.

Уменьшение сопротивления деформации достигается снижением вредных сил трения, деформированием при высоких температурах, введением промежуточных отжигов между операциями холодной обработки давлением и др. Однако область применения и эффектив­ ность известных способов деформации различных материалов часто бывают ограниченными. Поэтому в последнее время большое внима­ ние уделяют поискам новых, более рациональных путей повышения деформируемости и снижения сопротивления деформации, самым эффективным из которых является перевод материала в состояние сверхпластичности.

В 1920 г. Розенхайн наблюдал у тройного эвтектического сплава Zn—Cu—Al чрезвычайно высокую пластичность. Позднее (1924 г.) Совье-обнаружил у железа наличие интенсивного разупрочнения при испытаниях на кручение в интервале температур превращения; в 1928 г. о подобном явлении писал Дженкинс и в 1937 г. — Вассерманн.

• В 1945 г. А. А. Бочвар и 3. А. Свидерская обнаружили аномалию твердости на закаленных образцах эвтектической системы Zn—Al при температуре 0,7ГПЛ. Дальнейшее исследование механических свойств этого сплава при данной температуре показало весьма высокие характеристики пластичности (относительное удлинение составило приблизительно 450% при относительном сужении прибли­ зительно 100%) в сочетании с пониженными показателями прочности. Эта аномалия была названа А. А. Бочваром сверхпластичностью, и с тех пор данный термин стал общепринятым. Начиная с 1962 г. в США, Англии, ФРГ, Италии и других странах все чаще появляются публикации, посвященные сверхпластичности металлов.

Характеристики и состав сверхпластичных сплавов, приводимых в последних публикациях, представлены в табл. 1. Интерес к сверх­ пластичности вызван прежде всего тем,, что поведение металлов в сверхпластичном состоянии близко к поведению стекла при высо-

66

ких температурах или нагретого термопластика, что позволяет наряду с известными в обработке металлов давлением технологиче­ скими процессами применять технологию, используемую при фор­ мовке пластических масс. Сверхпластичность — это квазижидкое состояние, в котором металлическое вещество амортизировано [39]; поведение сверхпластичных металлов представляет собой' среднее между поведением вязких жидкостей и обычных пластичных металлов при горячей деформации, причем чем ближе состояние металла к вязкой жидкости, тем ярче эффект сверхпластичности.

Часто отмечается, что повышенная пластичность материала в состоянии сверхпластичности может быть реализована при ско­ ростях деформации, существенно меньших, чем используемые в прак-.

.тике обработки металлов давлением, а получаемые деформации, удлинения (б) в несколько тысяч процентов намного превышают не­ обходимые в условиях реальных процессов обработки давлением. В свете сказанного, всегда нужно иметь в виду, что пластичность склонных к сверхпластичности металлов и при повышенных скоро­ стях деформации, когда эффект сверхпластичности не проявляется, значительно больше, чем металлов в обычном (несверхпластичном) состоянии [67]. Поэтому создание сверхпластичного состояния можно с успехом использовать для повышения пластичности при интенсификации старых и освоении новых технологических процес­ сов, особенно при обработке труднодеформируемых металлов и сплавов.

УСЛОВИЯ, НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ НАСТУПЛЕНИ Я СО СТОЯНИЯ СВЕРХП Л А СТИ Ч Н О СТИ

Термин «сверхпластичность» относится к явлениям, возника­ ющим в чистых металлах и сплавах в.процессе их деформирования. Материалы, состояние которых оценивается как сверхпластичное, способны деформироваться, например, при испытаниях на растяже­ ние без образования локальной деформации (шейки) с большим

удлинением (до е = -^- = 6 = 1000% и более j. При этом действу­

ющие напряженйя течения (ст?вп) намного ниже тех, которые соот­ ветствуют при прочих равных условиях деформации характеристи­ кам сопротивления деформации (rrs) металлов, находящихся в состоя­ нии обычной пластичности. Такое состояние металла черезвычайно чувствительно к скорости деформации, при этом, как правило, опти­ мальные величины скорости по крайней мере на порядок меньше тех, которые существуют в реальных процессах обработки давлением.

Основные особенности сверхпластичности заключаются в еле- \ дующем:

1; Деформационное упрочнение отсутствует.

2.Сопротивление деформации в десять раз и более ниже, чем при обычном состоянии.

3.Сопротивление деформации быстро нарастает с увеличением

скорости. j

N