032 4

4

Ćwiczenie

Odkształcenie plastyczne metali i stopów

4.1. Cel ćwiczenia

Zapoznanie się z mechanizmami odkształcenia plastycznego, metali i stopów oraz wpływem odkształcenia na strukturę i własności mechaniczne tworzyw metalicznych.

4.2. Wprowadzenie

Tworzywa metaliczne przy odpowiednio niskich naprężeniach w zakresie wartości mniejszych od granicy sprężystości po odciążeniu powracają do swej pierwotnej postaci. Po wywołaniu naprężeń większych od granicy sprężystości powstają trwałe odkształcenia materiału, zwane odkształceniami plastycznymi. Charakterystyczne cechy zachowania się materiałów pod działaniem naprężeń różnią się jednak znacznie, nawet dla tej samej grupy materiałów, takiej jak na przykład stale. W przeciwieństwie do odkształcenia sprężystego, które zależy głównie od naprężenia , wielkość odkształcenia plastycznego jest funkcją naprężenia, temperatury i szybkości odkształcania. Ze wzrostem odkształcenia następuje umocnienie materiału, zależne także od warunków procesu, głównie temperatury i szybkości odkształcenia.

Podatność materiału do odkształceń plastycznych jest bardzo istotną cechą, gdyż pozwala na kształtowanie cech postaciowych wyrobów z metali i stopów metodami przeróbki plastycznej. Umożliwia takż uzyskanie odpowiedniej struktury i własności mechanicznych wyrobów.

W zależności od zewnętrznych warunków odkształcenia mogą materiale dominować różne mechanizmy powodujące zmiaray postaciowe i chociaż mogą być one stosunkowo proste, ich równoczesne _działanie powoduje bardzo złożoną reakcje materiału. Ponadto ważną rolę może odgrywać sposób obciążenia.

Odkształcenie plastyczne może być uzyskane na zimno lub na gorąco, zależnie od temperatury, w której prowadzono ten proces. Przyjmuje się, że odkształcenie plastyczne na gorąco występuje wtedy, gdy prowadzone jest w temperaturach powyżej 0,4 temperatury topnienia stopu lub metalu (    >0,4 T_t), nato

miast odkształcenie plastyczne na zimno wywoływane jest przy niższym zakresie temperatur {    < 0,4 T_t). Taki podział posiada

istotne znaczenie z uwagi na zjawiska zachodzące w strukturze podczas procesu odkształcania. Analizując zjawiska fizyczne, prowadzące do zmian postaciowych tworzywa metalicznego, należy brać pod uwagę energię aktywacji poszczególnych mechanizmów odkształcenia przy równoczesnym uwzględnieniu warunków naprężeniowo - temperaturowych. Zakres występowania poszczewgól-nych mechanizmów odkształcenia plastycznego w funkcji naprężenia normalizowanego t/G i temperatury homologicznej T/T_t można przedstawić na wykresie - mapie odkształcenia plastycznego ( G jest modułem sprężystości postaciowej , T - temperaturą odkształcania w K ). Przykładową mapę odkształcenia plastycznego niklu przedstawiono na rys.4.1. Taki sposób charakteryzowania materiału daje ważne informacje o jego zachowaniu w zadanych warunkach naprężenia i temperatury pracy.

W procesie odkształcenia rozróżnia się kilka podstawowych mechanizmów odkształcenia plastycznego. Najważniejszym mechanizmem powodującym nieodwracalne zmiany kształtu jest poślizg. Odkształcenie przez poślizg powstaje na skutek działania daprężeń stycznych i polega na przemieszczeniu jednej części kryształu względem drugiej po uprzywilejowanej płaszczyźnie, Przy czym kryształ nie zmienia swojej orientacji krystalograficznej. Rozróżnia się poślizg sztywny, który zachodzi jedno-^cześne na całej płaszczyźnie poślizgu, oraz poślizg dysloka-

61