Ϫ METALE.XMC.PL

Hartowanie Metali Umacnianie Zastosowanie Cechy

:: Obróbka na Zimno i na Gorąco

Celem większości procesów przeróbki plastycznej jest nadanie wsadowi żądanego kształtu, jak również odpowiednich własności fizycznych. Uzyskuje się przez to wywołanie odpowiednich odkształceń plastycznych w przerabianym materiale, bez naruszania jego spójności. Odkształceniem plastycznym nazywa się odkształcenie trwałe, pozostające w materiale po usunięciu obciążenia, które spowodowało to odkształcenie. Naruszenie spójności zależy zarówno od własności i składu chemicznego odkształcanego metalu, jak również od warunków, w jakich odbywa się odkształcenie. Ważnym zagadnieniem jest, zatem zapewnienie z jednej strony korzystnych własności plastycznych materiału, a z drugiej takich warunków odkształcenia, aby materiał w czasie przeróbki plastycznej nie uległ zniszczeniu. Do wytwarzania wyrobów o różnorodnych kształtach stosuje się wiele różnych sposobów przeróbki plastycznej, takich jak: walcowanie, kucie, wyciskanie, ciągnienie, tłoczenie itp.

Ciało o określonych wymiarach, w wyniku przemieszczania metalu w nowe położenie, uzyskuje w czasie plastycznego kształtowania inny pożądany kształt- z zachowaniem spójności i tej samej masy. Przy opracowywaniu procesu technologicznego czy analizie odkształcenia istnieje konieczność prowadzenia obliczeń wiążących wymiary ciała przed i po odkształceniu. Określenie takich związków jest możliwe przy wykorzystaniu szeroko stosowanego prawa stałej objętości, która mówi, że objętość ciała przed odkształceniem równa jest jego objętości po odkształceniu. Suma przemieszczonych objętości w trzech wzajemnie prostopadłych kierunkach jest równa zero. Jednakże objętość odkształconego ciała w oddzielnych przypadkach odkształcenia plastycznego może ulegać pewnym zmianom. Odnosi się to przede wszystkim do początkowych etapów odkształceń wlewków, gdy występuje zwiększenie gęstości metalu wskutek eliminowania pustych przestrzeni, będących rezultatem krystalizacji metalu ze stanu ciekłego. Na przykład: walcowanie wlewka ze stali nieuspokojonej w pierwszych czterech, pięciu przepustach prowadzi do zwiększenia gęstości. Dalsze odkształcanie w stanie gorącym odbywa się już praktycznie bez zmiany objętości.

Ogólny podział obróbki plastycznej:
Obróbka na zimno (następuje zgniot i umocnienie),
Obróbka na gorąco (zachodzi rekrystalizacja materiału),

Obróbka na gorąco

Rekrystalizacja – zespół zmian w strukturze metalu pochodzących od utworzenia nowych ziaren.
Etapy zmian struktury i własności wywołane odkształceniem plastycznym na gorąco:

Zdrowienie – procesy prowadzące do zmieszania gęstości defektów punktowych. Proces zdrowienia polega na częściowym usunięciu skutków zgniotu zachodzące podczas wygrzewania zgniecionych materiałów w temperaturze niższej od temperatury rekrystalizacji.

Rekrystalizacja pierwotna – polega na utworzeniu zarodków nowych ziaren i wzroście przez migrację
Rozrost ziaren – po zakończeniu krystalizacji pierwotnej następuje dolny wzrost wielkości ziarna. Jeśli średnica powstałych ziaren jest statycznie jednorodna to jest to normalny wzrost ziaren, jeśli nie następuje rekrystalizacja wtórna.

Temperatury rekrystalizacji niektórych metali:
Stal – 600 do 1100oC – tzw. wyżarzanie rekrystalizujące;
Ołów 15 do 20oC;
Cyna ok. 20oC;
Miedź ok. 200oC:

Cechy obróbki plastycznej na gorąco:
Wzmocnienie w procesie kształtowania – usunięte w całości przez rekrystalizację;
Równomierna mikrostruktura;
Usunięta pasowość mikrostruktury;
Wytrzymałość wyższa wzdłuż włókien – kierunek obciążenia zgodny z kierunkiem włókien;

Obróbka na zimno
Umocnienie materiału w procesie odkształcania na zimno. Cechą charakterystyczną przeróbki plastycznej na zimno jest zjawisko umocnienia występujące w czasie odkształcania. Zjawisko to powoduje wzrost właściwości wytrzymałościowych, twardość oraz spadek własności plastycznych (wydłużenie, przewężenie). Następuje też spadek własności technologicznych drutu. Charakter umocnienia jest różny dla różnych metali i stopów. Rozróżniamy metale o małej i dużej intensywności umocnienia.

Zgniot
Zespół zmian zachodzących w metalu lub stopie wywołanych obróbką plastyczną na zimno; wynika ze zmiany struktury metalu (m.in. zwiększenia gęstości dyslokacji lub stężenia defektów punktowych) i przejawia się wzrostem jego twardości i wytrzymałości, spadkiem plastyczności, przewodności elektronu i odporności na korozję, zmniejszeniem gęstości; poprawienie właściwości wytrzymałościowych w wyniku zgniotu jest zwane umocnieniem przez zgniot. Miarą zgniotu jest stopień odkształcenia materiału (stopień zgniotu): Z = 100%, gdzie S0 – pole przekroju poprzecznego przed odkształceniem plast. (przed zgniotem), S – po odkształceniu. Zgniot i jego skutki można usunąć przez wyżarzanie (rekrystalizujące); stopień zgniotu ma wpływ na wielkość ziaren powstających w materiale w procesie wyżarzania rekrystalizującego, przy czym największy rozrost ziaren następuje w przypadku tzw. zgniotu krytycznego (występującego dla większości metali i stopów, gdy stopień zgniotu wynosi 2-10%); obecność dużych ziaren obniża właściwości wytrzymałościowe materiału i dlatego zgniotu krytycznego należy unikać. Cechy obróbki plastycznej na zimno:

– Intensywne wzmocnienie;
– Włóknista struktura;
– Brak śladów zdrowienia i rekrystalizacji;
– Gwałtowny wzrost wytrzymałości;
– Zmniejszenie plastyczności;

(more…)