Файл: Червякова, В. В. Сложные латуни и бронзы. Свойства, строение и вопросы технологии.pdf

явить определенную закономерность изменения деформи­ руемости с температурой. Однако, анализируя и эти дан­ ные, можно заметить, что понижение пластичности начина­ ется с 200—300°, а провал имеет несколько минимумов.

Таким образом, зона хрупкости у меди представляет со­ бой суперпозицию нескольких провалов пластичности и, следовательно, ее развитие определяется не одним процес­ сом, а рядом превращений, которые протекают в разных температурных интервалах. Особенно четко это явление обнаруживается при деформировании меди с большими ско­ ростями, когда разброс показателей значительно уменьша­ ется.

Логарисрн скорости растяжения

Рис. 7. Влияние скорости растяжения на пластичность меди при температурах, °С: 1 — 20; 2 — 300; 3— 400; 4— 500; •

5 — 600 ; 6 — 700 [67].

В исследованиях [67] был применен больший диапазон скоростей растяжения, чем в опытах А. В. Бобылева и А. И. Чипиженко [56], который позволил проявиться более слож­ ной и интересной зависимости пластичности меди от скоро­ сти деформации.. Оказалось, что при низких температурах (до 200—250°) темп растяжения не играет большой роли в изменении пластичности (рис. 7, кривая 1). Начиная с 300° этот фактор оказывает решающее влияние на дефор­ мируемость меди. Выявлены три области температур, в ко­ торых пластичность изменяется по-разному. При 300 и 700° сужение образцов непрерывно и достаточно резко воз­

2-182

растает с увеличением скорости. В зоне провала (400—■ 600°) пластичность изменяется по кривой с максимумом, т. е. существует оптимальная скорость, при которой металл является наиболее пластичным.

Рис. 8. Пластичность литой (о) и деформированной (6) меди [54]: 1 — бескислородная, высокопроводящая; 2—раскис­ ленная фосфором, высокопроводящая ; 3 — рафинирован­ ная электролитическая.

Увеличение скорости растяжения уменьшает развитие провалов пластичности у меди, хотя и не приводит к их полному устранению. Очевидно, для каждого состояния образцов можно подобрать такую скорость деформации, при которой зона хрупкости исчезнет. Однако при изменении ус­ ловий деформирования, состава или состояния образца, определяющих возможность протекания превращений при определенных температурах и их кинетику, зона хрупко­ сти образуется снова.

18

Эксперименты и практика обработки меди показывают, что ее деформируемость в значительной степени зависит от состояния. О влиянии этого фактора на пластичность меди писали авторы работы [54]. Они исследовали литые и де­ формированные образцы бескислородной и раскисленной фосфором меди, а также рафинированной электролитиче­ ской. В литом состоянии наиболее высокая пластичность обнаруживается у меди, раскисленной фосфором. В этом случае не наблюдается обычной хрупкости, небольшое по­ нижение относительного сужения происходит вблизи тем­ ператур 150 и 300° и более значительное — при 650° (рис. 8,а, кривая 2). При деформации металла двух других сор­

200—600° (рис. 8,а, кривая 1).

Деформация меди перед растяжением резко изменяет характер температурной зависимости пластичности. Медь, которая в литом состоянии проявляет максимальное сниже­ ние относительного сужения при средних температурах, пос­ ле деформации становится наиболее пластичной (чр=0,9— 1,0), сужение образцов с температурой изменяется моно­ тонно (рис. 8,6, кривая 1). У меди других сортов провалы пластичности наблюдаются при 400° (рис. 8,6, кривая 2, 3). Однако и в этом случае деформация приводит к резкому увеличению пластичности, сокращению зоны хрупкости и смещению ее от 600 до 400°. Особенно значительно пла­ стичность электролитической меди увеличивается в обла­ сти 500—700°. Воздействие предварительной деформации настолько велико, что в ряде случаев медь переходит в сверхпластичное состояние, когда удлинение образцов до­ стигает 140 и 150% [68, 69].

Прочность меди, по данным работы [60], составляет 20—22 кгімм2. Бескислородная медь производства Балхаш­ ского завода имеет более низкий предел прочности: у образ­ цов, вырезанных из разных зон вайербарса, при комнатной температуре он колеблется от 12 до 16 кгімм2. При добав­ лении 0,0035% кислорода прочность возрастает до 20— 22 кгімм2. Под влиянием температуры прочность меди сни­ жается и при 900° составляет около 0,5 кгімм2. Однако в определенных интервалах, обычно при 100, 250, 450, она увеличивается на 0,5—2 кгімм2 (рис. 9). При переходе от одной зоны слитка к другой эти аномалии изменяются по величине эффектов и температурам.

В результате горячей прокатки предел прочности меди возрастает. В этом случае также наблюдается отклонение

19'

его в сторону повышения при 200 и 400—500° (рис. 10). Иногда прочность меди в пределах температур 450—650° увеличивается почти вдвое при относительно небольшом уп-

м /5 I-

/СО 300 SOO 700 90оѴ,С

Рис. 9. Прочность бескислородной меди разных зон вайербарса: 1, 2, 3 — наружные; 4 — внутренняя. 1 — сторона, прилежащая к каналам охлаждения; 2— сторона, не ох­ лаждаемая принудительно ; 3 — угол вайербарса.

рочнении вблизи 200 и 350°. Такие результаты, в частности, были получены в опытах с литой бескислородной медью, не обжатой роликами вытяжного устройства (рис. 10, кри-

Рис. 10. Прочность бескислородной меди: 1—литая; 2 — отожженная (не обжатые роликами вытяжного устрой­ ства) ; 3 — горячекатаная обычной технологии производства.

вая 2). После отжига слабые эффекты исчезают. Температур­ ные интервалы упрочнения меди, как правило, совпадают с зонами развития провалов пластичности, что говорит об их зависимости от одних и тех же процессов. Степень и темпе-

20

ратурные области упрочнения зависят от скорости деформа­ ции. Например, при уменьшении последней от 50 до 4 мм/мин при растяжении ленинградской вакуумной меди максимум ов смещается от 400 к 500, а эффект вблизи 100° в этом случае вообще исчезает (рис. 11). В условиях более

Рис. 11. Прочность ленинградской вакуумной меди при разной скорости растяжения, мм!мин :

1 — 4; 2—50; х — 500.

быстрого нагружения медь до 600° обнаруживает более вы­ сокую прочность по сравнению с данными, полученными при малой скорости.

Холодная деформация упрочняет медь. С увеличением степени обжатия до 50—60% прочность возрастает более чем в два раза. Разупрочнение наклепанной меди при от­ жиге происходит немонотонно: до 100—150° и в области 300—600° Ов уменьшается очень незначительно, а в интер­ вале 150—250° — наиболее интенсивно. По данным [34], в меди, деформированной со степенью обжатия 25%, рекри­ сталлизация начинается с 225°. Именно при этих темпера­ турах и протекает наиболее интенсивный процесс разупроч­ нения.

Твердость меди. При исследовании физико-химических превращений в металлах часто прибегают к определению твердости [10, 70, 71, 72], свойства, очень чувствительного к изменению состояния, уменьшению или увеличению меж­ атомных сил. связей и количества дефектов в кристалличе­ ской решетке. В отсутствие структурных и фазовых перехо­ дов твердость чистых металлов с температурой изменяется монотонно и описывается показательной функцией: Н= = k-e _Œt. При графическом изображении в полулогарифми-

21

ческих координатах [10] изменения твердости очень чис­ той, бескислородной меди с температурой обнаруживается разрыв прямой при 500°. Эти данные согласуются с резуль­

родная медь. Старение проявляется в аномальном увеличении прочности, микротвердости (рис. 12) и развитии вторичной пористости. Аномальные отклонения микротвердости наблюдаются при температурах 200, 400, 550 и 800°. Старение развивается при длительном хране­ нии образцов при комнатной температуре. Так, микротвер­ дость балхашской литой бескислородной меди в результате вылеживания в течение 12 ч при комнатной температуре возрастает от 88 до 103 кг/мм2.

Старение наблюдается и у предварительно деформиро­ ванной меди. В этом случае оно налагается на рекристалли­ зацию и тормозит разупрочнение металла при нагревании. Например, для меди, деформированной на 25%, наряду с уменьшением микротвердости при отжиге совершенно ясно выявляется упрочнение около 350, 450, 600°, достигающее 10—15 кг/мм2. Старение имеет место при малых (2—5%) и больших степенях деформации. Интенсивно протекающая рекристаллизация в образцах с высокими степенями обжа­ тия подавляет этот процесс, но при более низких темпера­ турах его влияние обнаруживается достаточно четко. Раз­ витие старения может явиться причиной разрушения меди при деформационной и термической обработке. Медь, плав­ ленная в вакууме, не растрескивается после холодной де­ формации и отжига. Однако эффект старения у ней все же

22