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

При осадке круглых образцов в торец в случае определения пре­ дельной степени осадки через высоту образца до и после деформа­

ции ( Ьпр = -Ну - ■j пересчет показателя по площади поперечного сечения изменений не вносит:

^пр (р) --- ^пр.

Последнее положение подтверждается также теоретическими выкладками автора [53], полученными на основании сравнений интенсивностей деформации при растяжении и чистой осадке.

В настоящее время единственным реальным путем определения корреляционного коэффициента является эксперимент. На осно­ вании исследований показателей деформируемости при различных процессах обработки давлением и универсального показателя пла­

с целью разработки теоретических методов расчета корреляционных коэффициентов для всего диапазона марок сталей и сплавов в усло­ виях любого производственного процесса обработки давлением.

Решение этой задачи позволит обеспечить разработку любого деформационного маршрута с максимальным использованием пла­ стических свойств обрабатываемого металла на основании простей­ ших лабораторных испытаний — определения универсального по­ казателя пластичности.

§ 17

ДИАГРАММА ДЕФОРМИРУЕМОСТИ

В практике удобней использовать графическое изображение зависимости Ьпр— ф, представляемое в виде диаграммы деформируе­ мости. Диаграммы деформируемости необходимо строить для каждого конкретного материала (марки стали, сплава, чистого металла)

отдельно по каждому процессу обработки (продольной прокатке, ковке, прошивке и т. д.). Следовательно, применительно к конкрет­ ному материалу строится несколько диаграмм деформируемости, в сумме представляющих технологический паспорт материала с точки зрения его обрабатываемости методами пластической деформации.

С учетом ранее изложенных соображений (см. § 16) для уточне­ ния функциональной связи лучше строить диаграмму деформируе­ мости в координатах: предельная расчетная степень деформации —

данный процесс пластической обработки. Например, применительно к процессу продольной прокатки величина Ьпр определяется при испытаниях на прокатываемость клиновых образцов по самому жесткому режиму — разовая деформация образца с искусственным концентратором напряжений (надрез). Значение величины йпр(р) получают путем расчета по нескольким формулам, приведенным в предыдущем параграфе этой главы. На основе результатов произ­ водственных исследований и данных опыта работы возможна коррек­ тировка значений Ьпр и соответственно йпр(р), причем эта корректи­ ровка, как правило, производится в сторону увеличения этих зна­ чений, ибо имитирующие реальный процесс обработки испытания по самому жесткому режиму дают сознательно заниженные значе­ ния показателей деформируемости. Последнее обстоятельство обус­ ловлено стремлением иметь определенный запас (резерв пластич­ ности), гарантирующий возможность уверенно применять эти пока­ затели в практических расчетах маршрутов реальных процессов обработки металлов давлением при любом неблагоприятном соче­ тании факторов, снижающих Деформируемость обрабатываемого материала.

Значения относительного сужения определяются методом ста­ тических испытаний на разрыв при соответствующих темпера­ турах.

Варьирование значений величин £>пр и Ьпр(р), необходимое для построения зависимости Ьпр(р) — ф, производился путем изменения структурного состояния материала при соблюдении соответствую­ щего испытаниям на разрыв постоянства всех прочих показателей: химического состава, температуры испытаний, окружающей среды, скорости и т. д. Так, например, при построении диаграмм дефор­ мируемости (холодная прокаткастали листового и трубного сорта­ мента) при t = const = 20° С указанное изменение структуры осуществлялось подбором соответствующих режимов термической обработки исходных образцов (см. рис. 29 и 30). Применительно к усло­ виям деформации при высоких температурах можно рекомендовать два способа варьирования значений £>пр и ф, а именно:

У испытания образцов из литого и деформированного с разной степенью вытяжки металла;

2) испытания образцов либо из литого, либо из деформирован­ ного металла, имеющего разную степень модифицирования или различные модификаторы при выплавке.

116

В последнем случае под модификатором понимается технологи­ ческая добавка, вводимая в металл в столь малом количестве, что ее влиянием на изменение химического состава материала можно полностью пренебречь.

Если при построении диаграмм деформируемости' ряда марок сталей в условиях холодной пластической обработки, как было отмечено выше, твердо установлено наличие прямолинейной зави­ симости вида

У = CL - \- Ьх,

то применительно к условиям высоких температур эксперименталь­ ных данных, подтверждающих наличие прямолинейной зависи­ мости Ьпр от ф при t = const, в литературе нет. Следует заметить, что нет оснований ожидать коренного изменения вида зависимости при переходе от 20° С к более высоким температурам ввиду сохра­ нения качественной идентичности обоих видов испытаний по всем показателям. Но, с другой стороны, следует остановиться на изме­ нении количественного влияния некоторых из этих показателей, а именно: температуры и скорости. Увеличение температуры обраба­ тываемого металла в диапазоне от нормальной до близкой к грани­ цам зон перегрева и пережога в общем виде повышает его пластич­ ность за счет развития процессов разупрочнения: отдыха, возврата, рекристаллизации и т. д. Протекание процессов разупрочнения происходит во времени, причем чем выше температура нагрева, тем меньше требуется времени на разупрочнение и тем интенсивнее оно развивается.

И. Шей прямо указывает, что в настоящее время для получе­ ния удовлетворительной корреляции необходим учет различий в скоростях деформации, соответствующих процессам простейших моделирующих испытаний, испытаний на разрыв при высоких тем­ пературах и обработки давлением в производственных условиях.

Итак, устанавливая зависимость Ьпр — ф в области температур выше, чем комнатная, следует ожидать количественного изменения коэффициентов уравнения связи у = а + Ьх по сравнению с зависи­ мостью, полученной для температур холодной обработки, где влия­ нием несоответствия скоростей деформации статического растяжения и имитирующего реальный процесс испытания можно практически пренебречь.

В случае деформации при повышенных температурах влияние скорости может настолько отрицательно сказаться на значении предельной пластичности, что сведется на нет положительное влия­ ние схемы объемного напряженного состояния, и величина Ьпр станет меньше величины ф при прочих равных условиях (в выра­

ростях деформации в случае повышенных температур при имитирую­ щих реальный процесс обработки давлением испытаниях деформи­

117

а при определении деформируемости любым из принятых методов скорость деформации приближается к динамической. Поэтому, если при испытаниях на разрыв процессы разупрочнения протекают ^практически полностью, то при имитирующих любой реальный про­

тельном влняниискорости (снижение предельной степени деформации при динамической осадке относительно универсального показателя пластичности — ухудшение деформируемости), а увеличение этого коэффициента означает положительное влияние скоростного фактора (рост Ьпр относительно величины ф — улучшение ’деформируемости).

115

Представленная графически зависимость показывает, что в де­ лом имеет место снижение величины К'е с ростом температуры

температур нагрева выше порога рекристаллизации интенсивность отрицательного .влияния скорости затухает (ветвь вг), что связано с тем, что при этих температурах скорость рекристаллизации весьма значительна. В области температур интенсивного падения вели­ чины /Св (ветвь бв) иңеет место неполное протекание рекристаллизации вследствие соизмеримости скоростей разупрочнения и деформации.

Все сказанное выше относится и к построению диаграмм деформи­ руемости для процессов обработки давлением, имеющих схему объем­ ного напряженного состояния, по «жесткости» превосходящую схему при испытаниях на разрыв. Такие схемы обработки применяют очень редко, однако они все-таки имеют место в практике. К данному случаю в первую очередь относится процесс прошивки на станах косой прокатки. При прошивке в центральной зоне очага деформа­ ции имеет место объемное растяжение, приближающееся к трехмер­ ному. Для таких процессов связь между 'показателем деформируе­ мости и величиной ф описывается уравнением типа у = Ьх, или Ьпр = /<Гф, причем величина /<" всегда меньше единицы. В случае процесса прошивки Ьпр = 8кр (6кр — критическая степень деформа­ ции, соответствующая началу самопроизвольного вскрытия полости в центре прошиваемой заготовки).

Таким образом, примерный вид диаграммы деформируемости для любого конкретного процесса обработки давлением и опреде­ ленной марки обрабатываемого материала может быть таким, каким изображен на рис. 34.

Построенные применительно к конкретной марке стали или сплава диаграммы деформируемости для ряда реальных процессов обработки давлением позволяют в дальнейшем определять значения предельной степени деформации только по данным исходного опре­ деления относительного сужения обрабатываемогома териала при соответствующих принятым в реальном процессе обработки темпе­ ратурах.

В производственных условиях достаточно провести контрольную проверку сертификатных данных испытаний ф на разрыв и опреде­ лить по диаграмме соответствующие -значения йпр(р) и Ьпр. Эти величины используют уже непосредственно либо в расчете нового маршрута обработки, либо для корректировки или проверки (в слу­ чае необходимости) существующего. Экспериментальное подтвер­

.(наличие, как и при холодной деформации, линейной связи величин bПр (р) — ф) получено автором настоящей работы совместное с А. М'. Тынтаревым.

Нами исследовались деформируемость сталей 12ХНЗМФА и 10ХНЗМФА в литом состоянии. Выплавка металла производилась

119