6.2. Влияние пластической деформации на структуру и свойства металлов при холодном деформировании

При пластической деформации металлов и сплавов структура их значительно изменяется. Последнее приводит к изменению физико-механических и химических свойств деформированного металла. Если исходный литой металл имеет зерна различной формы и ориентировки (см. рис. 6.1, а), то при степени деформации 9% наблюдается начало ориентировки, отдельных зерен в направлении действия внешней силы (см. рис. 6.1,6); при по­вышении степени деформации до 27,% зерна еще больше вытя­гиваются в направлении деформирования (см. рис. 6.1, б), об­разуя при более высоких степенях деформации волокнистую структуру.

Одновременно с изменением формы зерна в процессе дефор­мирования происходит поворот кристаллографических осей от­дельных зерен в пространстве. По мере протекания пластиче­ской деформации разница в направлении этих осей отдельных зерен уменьшается, а плоскости скольжения

стремятся распо­ложиться по направлению наиболее интенсивного течения ме­талла. Это приводит к тому, что при значительных степенях деформации металла в холодном состоянии возникает преимущественная ориентировка кристаллографических осей зёрен поликристалла, называемая текстурой. Образование текстуры сопровождается появлением анизотропии механических и физических свойств металла.

С увеличением степени холодной деформации, осуществляемой при температуре ниже температуры рекристаллизации,( ниже 0,2Т_пл), монотонно увеличиваются прочностные показатели металла и уменьшаются показатели пластичности (рис. 6.2), а также увеличивается электросопротивление и уменьшается коррозионная стойкость и т. д. Совокупность явле­ний, связанных с изменением механических и физико-химических свойств металла при холодном пластическом деформировании, называется наклёпом ( упрочнением).

Изменение механических свойств при холодном пластическом деформировании связано с увеличением сопротивления

смещению дислокации по мере развития деформирования вследствие пересечения и искривления плоскостей скольжения, застревания дислокаций, появления обломков зёрен в пачках скольжения и блокировки ими плоскостей скольжения и т.д.

Кроме того, по плоскостям скольжения, очевидно, значительно увеличивается температура металла, что приводит к выделению на них субмикроскопических частиц карбидов, которые блоки­руют сдвиги и способствуют упрочнению металла. Все эти факторы способствуют повышению прочности и снижению пластич­ности

металла и приводят, к изменению его физико-механических свойств.

Вместе с тем исследованиями уста­новлено, что при холодном пластиче­ском деформировании металлов и их сплавов при определенных степенях де­формации, разных для различных метал­лов, существуют критические степени де­формации, при которых наблюдаются на­рушения монотонности изменения плас­тичности и других свойств с увеличением суммарной степени деформации благо­даря протеканию так называемого явле­ния атермического разупрочнения. Явле­ние атермического разупрочнения имеет дислокационный характер, при котором происходит радикальная перестройка дислокационной структуры, при этом из­меняется как средний размер дислокаци­онных ячеек, так и величина вытянутых дислокационных образований.

Рис. 6.2. Влияние холодной пластической деформа­ции на механические свой­ства низкоуглеродистой стали:

1 – HRB, 2 – σ_в ; 3 - δ

Указанное явление прежде всего проявляется в направлении действия максимальных касательных напряжений. Благодаря перестройке дислокационной структуры существенно увеличи­вается длина свободного пробега дислокации. Явление атерми­ческого разупрочнения используют при пластическом деформированни для стабилизации свойств готовой продукции.