Nazwisko i imię
Grupa		Data
Zespół		Ocena
Rok akademicki		Podpis

LABORATORIUM nr 34

Zgniot i rekrystalizacja

materiałów metalowych

Sprawozdanie winno zawierać:

Opracowanie zadań znajdujących się w formularzu sprawozdania.

Zakres wiedzy:

• mechanizm odkształcenia plastycznego monokryształu przez poślizg lub bliźniakowanie, dyslokacje i ich rola w mechanizmie poślizgu, płaszczyzny łatwego poślizgu;

• definicja zgniotu oraz jego krytycznej wielkości, wpływ nagrzewania na mikrostrukturę metalu odkształconego plastycznie na zimno;

• etapy rekrystalizacji, określenie temperatury rekrystalizacji - T_r, podstawowe czynniki wpływające na T_r;

• wpływ wielkości ziarna na własności stopu;

• zjawiska strukturalne zachodzące w stopach podczas obróbki plastycznej na zimno i na gorąco;

• techniczne znaczenie zgniotu oraz rekrystalizacji w materiałach metalowych.

Literatura:

[1] Rudnik St., Metaloznawstwo, WNT, Warszawa 1994;

[2] Dobrzański L. A., Metaloznawstwo z podstawami nauki o materiałach, WNT, Warszawa 1996;

[3] Blicharski M., Wstęp do inżynierii materiałowej, WNT, Warszawa 2009;

[4] Przybyłowicz K., Metaloznawstwo, WNT, Warszawa 2009;

[5] Dobrzański L. A., Metaloznawstwo opisowe stopów metali nieżelaznych, WNT, Warszawa 2008;

[6] Pacyna J., Metaloznawstwo, wyd. AGH, Kraków 2009;

[7] Wielgosz R., Pytel S. [red], Zajęcia laboratoryjne z metaloznawstwa, Wyd. PK, Kraków 2003

oraz inne podręczniki akademickie z zakresu materiałoznawstwa tworzyw metalowych, inżynierii materiałowej, metaloznawstwa i obróbki cieplnej.

Zadanie 1. Badanie zgniotu i rekrystalizacji aluminium.

Celem uzyskania stopnia zgniotu podanego w tabeli nr 1 wyżarzone próbki z blachy aluminiowej o szerokości 10 mm należy rozciągnąć do odpowiedniej wartości L (gdzie: L - końcowa długość bazy pomiarowej). Wielkość wydłużenia (stopnia zgniotu) próbek oblicz na podstawie zależności podanej poniżej i wyniki zapisz w tabeli nr 1.

a) Oblicz minimalną temperaturę wyżarzania niezbędną dla przebiegu zjawiska rekrystalizacji aluminium zakładając, że T_R = 0,5 T_T [K] (gdzie T_T - bezwględna temperatura topnienia K).

b) Wyżarz komplet próbek nr 1÷7 przez okres 30 minut w temperaturze około 550-600°C celem uzyskania zróżnicowanej wielkości ziarna aluminium.

c) Wytraw próbki, a następnie oszacuj liczbę ziaren zawartych w jednostkowej powierzchni próbki - N_A [mm^-2] i na tej podstawie wyznacz pole powierzchni średniego ziarna - A [mm²].

d) Na podstawie danych zawartych w tabeli nr 1 sporządź wykres
oraz wyznacz orientacyjną wartość zgniotu krytycznego, tzn. taką wartość wydłużenia
, dla której wielkość ziarna aluminium (A) osiąga maksimum.

Tabela nr 1. Zestawienie danych pomiarowych

Numer próbki	Stopień zgniotu [%]	Długość początkowa próbki L0 [mm]	Długość końcowa próbki L [mm]	Liczba ziaren na jedn. pow. próbki NA [mm^2]	Średnie wielkość ziarna A [mm^2]
1	0	50
2	2
3	4
4	6
5	8
6	10
7	z

(z) - próbka rozciągana do momentu rozdzielenia

Wniosek: .......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Zadanie 2. Dla przedstawionych przykładów plastycznego odkształcenia próbek metalowych oblicz wielkość odkształcenia względnego (stopień przerobu) stosując odpowiednie definicje oraz przyjęte dane.

Zadanie 3. Załóżmy, że walcowaniu poddano płaskownik wykonany z miedzi, zaś przeciąganiu - próbkę wykonaną z żelaza na wymiary podane na rys. 1a oraz rys. 1b. Następnie z tych materiałów przygotowano próbki do statycznej próby rozciągania i wyznaczono ich właściwości mechaniczne. Korzystając z danych opublikowanych w literaturze, które przedstawiono na rys. 2a oraz 2b oszacuj:

a) Jakiej wytrzymałości na rozciąganie R_m oraz wydłużenia A₅ należy oczekiwać dla miedzi oraz żelaza po obróbce plastycznej tych materiałów uwzględniając wyniki obliczeń zamieszczone w punkcie 2.

Odpowiedź: ..........................................................................................................................................................................................................................................................................................

b) Jakie zjawiska strukturalne zachodzące w metalach decydują o zmianach R_m oraz A₅.

Odpowiedź: ..........................................................................................................................................................................................................................................................................................

c) Na podstawie wykresów rys. 2a oraz rys. 2b. podaj w jaki sposób można otrzymać identyczną wytrzymałość R_m = 300 MPa dla Cu oraz Fe? Czy wówczas ich wydłużenie A₅ będzie również identyczne?

Odpowiedź: ..........................................................................................................................................................................................................................................................................................

d) W jakich warunkach należy przeprowadzić obróbkę plastyczną miedzi i żelaza, aby wystąpiło trwałe wydłużenie ziarna w tych metalach, jak to schematycznie pokazano na rys. 1a oraz rys. 1b?

Odpowiedź: ..........................................................................................................................................................................................................................................................................................

Zadanie 4. Oblicz temperaturę rekrystalizacji T_r = kT_top metali podanych w tabeli przyjmując, że stała k wynosi 0,4.

Metal	Rtęć Hg	Cyna Sn	Ołów Pb	Cynk Zn	Glin Al	Srebro Ag	Miedź Cu	Żelazo Fe	Molibden Mo	Wolfram W
Ttop [°C]	-38,9	232	327	420	660	962	1085	1598	2610	3410
k [-]
Tr [°C]

Zadanie 5. Próbkę z metalu „X” odkształcono plastycznie na zimno. Przyjmując, że T_r = 0,4T_top oblicz, jaka może być dopuszczalna temperatura topnienia metalu „X” (w °C), aby zjawisko rekrystalizacji w mikrostrukturze pojawiło się w temperaturze pokojowej (20°C)?

Obliczenia: ...................................................[°C] Odpowiedź: .................................[°C]

Zadanie 6. Wymień kilka metali spełniających warunek, że T_r ≤ 20°C.

Odpowiedź: ..................................................................................................................................

Zadanie 7. Omów podstawowe zjawiska strukturalne w metalu odkształconym plastycznie na zimno, które zachodzą w czasie nagrzewania powyżej
.

Odpowiedź: ..................................................................................................................................

........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

---