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

растет зерно при так называемой критической степени предшествую­ щей холодной деформации, равной 7— 15%, а для ряда металлов также в области больших степеней деформации — порядка 90—95%

Следует остановиться на получивших в настоящее время широкое распространение процессах теплой деформации (обработки металла,

а сопротивление деформации падает на 30—35%. В исследованиях А. Р. Орлова установлено, что при теплом выдавливании деталей из нержавеющих сталей Х18Н9Т и Х23Н18 при температурах 300—

обработкой, причем пластичность материала после теплового выдав­ ливания в два раза выше, чем после холодного. Внедрение процесса теплой прокатки позволило в 1,5—2 раза сократить время производ­ ственного цикла изготовления холоднокатаных труб, сохранив высо­ кое качество. Необходимо отметить, однако, что для ряда металлов в интервале температур теплой прокатки возможно как увеличение, так и снижение пластических характеристик; это отмечено в работе [19JУказанные обстоятельства необходимо учитывать для пра­ вильного построения маршрутов теплой деформации-

Процессы горячей деформации представляют собой одновремен­ ное протекание наклепа, отдыха, полигонизации и рекристаллиза­ ции, которая является преобладающим процессом разупрочнения. В этой связи деформируемость материала находится в зависимости от соотношения ряда факторов, в первую очередь от соотношения скоростей ■деформации и рекристаллизации.

Следовательно, в зависимости от того, какой из процессов пре­ валирует — упрочнение или разупрочнение, — в настоящее времй общепринято условно разделять деформацию на два вида: холодную, если скорость упрочнения (наклепа) выше скорости рекристалли­ зации, и горячую, если скорость упрочнения мала по сравнению со скоростью разупрочнения. Однако это различие носит слишком качественный характер. Ниже представлена общепринятая класси­ фикация процессов деформации в зависимости от температуры.

По мнению автора, приведенные качественные и количественные характеристики процессов холодной и горячей деформации весьма условны. Разрушение материалов при горячей обработке (наличие предельной степени деформации), даже в области температур макси­ мальной пластичности (0,7—0,9) Тпл, свидетельствует о превалиро­ вании процессов упрочнения; исключением служит явление сверх­ пластичности.

На основе сказанного можно дать следующее определение горя­ чей деформации — это деформирование в области температуры выше порога рекристаллизации в условиях, когда скорости процессов разупрочнения соизмеримы со скоростями упрочнения, но все же нес­ колько ниже их. Даже небольшое различие между скоростями разу­ прочнения в сторону превышения скорости упрочнения обусловли­ вает для каждого определенного материала при конкретно опреде­ ленном процессе существование предельной степени деформации, после которой материал разрушается. Отсутствие в структуре горяче­ катаного материала следов упрочнения связано с тем, что после деформации имеется достаточно времени для завершения рекристал­ лизации.

К сожалению, эти вопросы далеки от той степени разработанности, которая позволяла бы выявить качественные и количественные характеристики протекания процессов упрочнения и разупроч­ нения при различных методах горячего деформирования: от простого растяжения до прокатки в сложных фигурных калибрах. Поэтому не случайно наличие большого количества литературных источников по экспериментальному исследованию высокотемпературной пластич­ ности при разных схемах деформации (растяжение гладких образ­ цов [34], осадка, Прокатка на клин [61], кручение и др.).

Знание пластических характеристик материала в зависимости от температуры необходимо для установления обоснованного (с точки зрения оптимальной производительности процесса и требуемого качества готовых изделий) температурного интервала пластической

Подводя итог всему сказанному, можно с полным правом отме­ тить наличие практически неразрывной связи между температурой и скоростью деформации, что делает вполне правомочным существо­ вание объединенного параметра, называемого температурно-скорост­ ным фактором.

§6

СКОРОСТНОЙ ФАКТОР

При анализе влияния скоростного фактора деформации на пла­ стичность следует различать два понятия: скорость деформирования (скорость движения инструмента, выражаемая в мм/с, м/мин и т. д.) и скорость деформации (скорость перемещения частиц, представляЮ-

18

щая собой не что иное, как относительную деформацию в некотором заданном направлении в течение малого промежутка времени; ско­ рость деформации измеряется в с~ х).

Относительной скоростью деформации, или просто скоростью деформации, для краткости, называется первая производная отно­ сительной деформации по времени:

Средняя скорость в процессе простого растяжения выражается отношением

М

V

где ----- относительное удлинение; *0

t — время, в течение которого осуществляется процесс.

Для плоской -деформации при продольной прокатке средняя скорость определяется по общеизвестной формуле А. И. Целикова:

ha— относительное обжатие.

С учетом уширения М. Л. Зарощинский предлагает определять среднюю скорость деформации при продольной прокатке как

где А, — коэффициент вытяжки.

Влияние скорости деформации на пластичность необходимо рас­ сматривать раздельно применительно к процессам холодной и горя­ чей обработки давлением, так как механизмы влияния скорости для указанных процессов различны. Однако ряд общих положений относительно процесса пластической деформации можно высказать предварительно.

С ростом скорости деформации пластичность обрабатываемого металла должна снижаться, так как при больших скоростях обра­ ботки пластическая деформация не успевает распространиться по всему сечению. При нагружении выше предела текучести величина пластической деформации определяется соотношением скоростей деформирования и распространения пластической деформации (пере­ ход упругой деформации в пластическую), а также скоростей упроч­ нения и разупрочнения. В этом смысле быстрому процессу деформа­ ции соответствуют большее упрочнение и меньшая пластичность. Следует отметить, что материалы с а-решеткой с точки зрения изме­ нения пластичности более чувствительны к воздействию скоростного

фактора. За исключением ряда аномальных случаев, увеличение скорости деформации до определенных пределов отрицательно ска­ зывается на пластическом поведении обрабатываемого металла, при этом степень влияния скорости различна в разных диапазонах ее абсолютных значений, о чем будет сказано далее.

Отрицательное влияние скорости деформации при горячей обра­ ботке значительно сильнее, чем при холодной, где скорость разупроч­ нения ничтожно мала и процессы рекристаллизации исключены [47 ]. Чем выше скорость деформации, тем меньше времени затрачивается на процессы разупрочнения при горячей обработке и соответственно тем менее благоприятны условия пластического формоизменения.

К аномальным случаям влияния скорости деформации относятся подавление фазовых превращений, а также снижение коэффициента трения и возникновение теплового эффекта деформации, включая случаи импульсных скоростей приложения нагрузок. О влиянии того или иного аномального явления на деформируемость будет сказано при рассмотрении того из процессов (горячей, холодной обработки), где оно максимально.

П РО Ц ЕСС ХОЛОДНОЙ ДЕФОРМАЦИИ

Влияние скорости деформации на показатели пластичности при деформации с полным упрочнением может быть иллюстрировано графиками, представленными на рис. 4 (общетеоретическая кривая) и рис. 5 (экспериментальные зависимости).

Ветвь кривой ав соответствует деформации с полным упрочне­ нием. От точки б до точки в ход кривой характеризует участок дефор­ мирования с неполным разупрочнением вследствие протекания про­ цессов возврата (отдых первого рода), обусловленных тепловым эффектом деформации металла с высокими скоростями. Дальнейшее повышение скорости за счет теплового эффекта изменяет характер процесса, переводя его в процесс с полным разупрочнением (горячая деформация).

В диапазоне температур до 0,2 Тпл скорость разупрочнения неизмеримо меньше скорости деформации при обработке давлением и влиянием разупрочнения можно пренебречь.

Обычная скорость испытаний на растяжение находится в диа­ пазоне 10“ 5 — 10“ 2 с-1, и в этом диапазоне, называемом статическим, влияние скорости практически отсутствует. По материалам иссле­ дований влияния скорости на показатели пластичности при растя­ жении можно заключить, что при переходе от статического растя­ жения, где пластичность практически не менялась, к динамическому наблюдается существенное уменьшение относительного удлинения б (относительное сужение ф изменялось в меньшей степени). При дальнейшем повышении скорости в диапазоне 102 — 104c“ 1 обе харак­ теристики пластичности монотонно возрастают, превосходя стати­ ческие показатели б на 25 и 40% соответственно для стали 45 и армкожелеза.

20