Мелкозернистая структура оказывает значительное влияние наконструкционную прочность. Железо и другие металлы с объемно-центрированной (ОЦК) решеткой склонны к переходу из вязкого состояния в хрупкое при определенной температуре испытаний на ра-стяжение и низких скоростях деформации. При температурах ниж епорога хрупкости образец разрушается без образования шейки при низких показателях пластичности. Ударная вязкость стали Jn-744значительно зависит от размера зерна. Так, при изменении размера зерен от 2 до 25 мкм температура перехода от вязкого разрушения к хрупкому смещается в сторону повышенных температур от –130до –45 °С. Наблюдающееся различие в свойствах стали обусловлено исключительно различием дисперсности структуры, так как химический состав фаз мелкозернистого и крупнозернистого материала был одинаков. Так, при низких температурах с уменьшением размера зерен увеличиваются пределы текучести, прочности, твердость, усталостная прочность и ударная вязкость, поэтому получение мелкозернистой структуры имеет самостоятельное значение для повышения прочностных свойств металлов. В связи с этим возрастает и роль более точного определения среднего диаметра зерен после различных видов обработки, позволяющих получить из крупнозернистой исходной структуры более мелкозернистую. Одним из таких способов получения ультрамелкозернистой структуры металла является рекристаллизационный отжиг, который проводится после предварительной холодной пластической деформации.
Пластическая деформация вызывает в металлах и сплавах структурные изменения, которые условно можно разделить на три группы:1) изменение формы и размеров кристаллов (зерен); 2) изменение их кристаллографической пространственной ориентировки; 3) изменение внутреннего строения каждого зерна. Формоизменение металла при обработке происходит вследствие пластической деформации каждого зерна. Основное изменение их формы состоит в том, что они вытягиваются в направлении главной деформации растяжения (например, в направлении прокатки или волочения). С повышением степени холодной пластической деформации, например, степени обжатия при прокатке, зерна все более вытягиваются, и структура приобретает волокнистый характер, при этом кристаллические решетки зерен приобретают преимущественную пространственную ориентировку – в металле, обработанном давлением, возникает текстура деформации. При пластической деформации с увеличением ее степени показатели сопротивления деформированию (предел прочности, предел текучести и твердость) возрастают, а показатели пластичности (относительное удлинение и сужение) падают. Это явление называется упрочнением металла, или наклепом. При деформировании металла со степенью деформации более 50…70 % предел прочности и твердость обычно увеличиваются в полтора-два, а иногда и в три раза в зависимости от природы и вида обработки давлением. Небольшие деформации (до 10 %), как правило, значительно сильнее влияют на предел текучести, чем на предел прочности. При больших степенях деформации у некоторых металлов и сплавов предел текучести может возрасти в 5…8 раз и более. Относительное удлинение резко уменьшается уже при сравнительно небольших деформациях (рис. 1). Увеличение степени деформации повышает предел прочности и твердость в полтора раза, снижает относительное удлинение в 10…20 раз, а иногда и в 30…40 рази более, что делает практически невозможной дальнейшую пластическую деформацию. Для восстановления первоначальной структуры, а следовательно, и механических свойств обычно назначается отжиг, который называется рекристаллизационным.
Содержание отчета
Цель и задачи работы. 2. Краткие сведения о рекристаллизации металлов и сплавов.3. Порядок работы и методика проведения наблюдений на металлографическом микроскопе. Методика и основные этапы определения среднего диаметра рекристаллизованных зерен конструкционных сталей. 5. Результаты проверки гипотезы о нормальном распределении результатов наблюдений. 6. Выводы по работе.
Необходимое оборудование и технологическая оснастка
Оснащение участка лабораторной работы: оборудование: металлографический микроскоп ST-VS-560 M-Tr-R5; материалы: коллекция микрошлифов и микроструктур малоуглеродистой стали 08пс и низколегированных сталей 09Г2Си 10ХСНД после рекристаллизационного отжига.
4.3 Контрольные вопросы