Wydział: Metali Nieżelaznych
Rok:
Grupa:
Zespół:
Imię i Nazwisko
Data wykonania ćwiczenia:
Temat ćwiczenia:

Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

1. Wstęp teoretyczny:
1.1. Zgniot:

Skutkiem odkształcenia plastycznego jest zaburzenie sieci krystalicznej – atomy zostają wytrącone ze swoich położeń równowagi, a także następuje wzrost energii wewnętrznej materiału w postaci zwiększonej gęstości defektów sieciowych (liniowych i punktowych). Samo odkształcenie jak również powstałe zmiany strukturalne nazywamy zgniotem.

Wartość zgniotu, wyrażoną jako względne odkształcenie trwałe, można wyznaczyć poprzez:

• procentową zmianę długości próbki (rozciąganie lub ściskanie):

– początkowa długość próbki

- zmiana długości próbki

• procentową zmianę przekroju próbki (walcowanie, przeciąganie)

– początkowy przekrój próbki

- zmiana przekroju próbki

1.2. Przemiany wywołane nagrzewaniem po zgniocie:

Atomy w odkształconej sieci krystalicznej znajdują się w stanie metastabilnym, o podwyższonej energii swobodnej . Stan ten jest trwały tylko wtedy gdy panujące warunki nie umożliwiają aktywacji procesów dyfuzyjnych.

1.2.1. Zdrowienie:

Zdrowienie jest najniżej temperaturowym procesem odbudowy struktury. Polega na częściowym uporządkowaniu oraz zanikaniu defektów punktowych i liniowych. Zmiany te mają charakter substrukturalny (tzn. zachodzą „wewnątrz” ziarna) i nie są widoczne pod mikroskopem świetlnym (mogą natomiast być obserwowane za pomocą elektronowej mikroskopii transmisyjnej TEM lub aparatury dyfrakcyjnej – wyostrzenie pików).

1.2.2. Rekrystalizacja (pierwotna):

Proces rekrystalizacji zawdzięcza swoja nazwę analogii do krystalizacji z fazy ciekłej, gdyż polega na zarodkowaniu nowych, nieodkształconych ziaren, a następnie ich rozroście aż do wypełnienia całej objętości. Zastąpienie silnie zdefektowanych ziaren skutkuje przywróceniem właściwości jakie materiał posiadał przed zgniotem. Rekrystalizacja rozpoczyna się w temperaturze zwanej temperaturą rekrystalizacji Tr (wyższej niż zdrowienie) a jej wartość nie jest stałą cechą materiału lecz zależy od wielu czynników, głównie od czystości materiału, zmagazynowanej energii odkształcenia oraz warunków wygrzewania.

1.2.3. Rozrost ziarna:

Wygrzewanie materiału, już po zakończeniu rekrystalizacji, prowadzi do stopniowego rozrostu nowopowstałych ziaren. Efekt ten jest konsekwencją dążenia materiału do dalszego obniżania energii swobodnej poprzez eliminowanie nieuporządkowanych elementów struktury jakimi są granice ziaren. Rozrostowi ziarna często towarzyszy zjawisko rekrystalizacji wtórnej, które polega na przyśpieszonym (anomalnym) wzroście niektórych ziaren kosztem otaczających je sąsiadów.

5.1.3. Praktyczne znaczenie rekrystalizacji:

Znajomość zjawisk zachodzących podczas zgniotu i rekrystalizacji znajduje swoje praktyczne zastosowanie głównie w procesach kształtowania na drodze wielowariantowej obróbki plastycznej, półfabrykatów takich jak rury, blachy, druty itp. Ponieważ podczas odkształcenia plastycznego materiał umacnia się, tracąc jednocześnie właściwości plastyczne, często aby kontynuować jego obróbkę, konieczne jest zastosowanie wyżarzania rekrystalizującego zmiękczającego i uplastyczniającego metal.

2. Cel ćwiczenia:

Zapoznanie się z procesem rekrystalizacji i zdrowienia na próbkach odkształconych plastycznie.

3. Wykonanie ćwiczenia:

Podzielono grupę na dwie równe podgrupy. Tak aby jedna używając walcarki ręcznej wykonała zgniot na próbkach (po kolei 20%, 40%, 60%).Druga zaś poddała próbki wyżarzaniu rekrystalizującemu o różnym czasie trwania. Przed wyżarzaniem próbki były zgniatane do 60%. Zespół zgniatający otrzymał próbki o grubości 2mm.

4. Opracowanie wyników:

Rys.1. Wykres krzywych technologicznych dla próbek o danym zgniocie

Rys.2. Wykres krzywych technologicznych próbek wyżarzanych

Procent gniotu [%]	l [mm]	Rm [MPa]	R0,2 [MPa]	A [%]	a0 [mm]	b0 [mm]	Czas wyżarzania [min]
0	28	104,34	87,52	29,9	2	10	–
20	27	216,09	203,1	15,95	1,6	10	–
40	28	241,59	228,22	13,17	1,2	10	–
60	28	259,31	251,46	10,84	0,8	10	–
60	26,8	116,64	69,26	25,39	0,75	10	5
60	26,8	110,72	61,58	29,97	0,75	10	10
60	26,8	109,41	59,71	31,07	0,75	10	20
60	26,8	109,22	52,89	30,99	0,75	10	30

Rys.3. Tabela wyników

5. Wnioski:

Wyżarzanie rekrystalizujące ma ogromne znaczenie technologiczne w procesach otrzymywania blach, rur, drutów, kształtowników i innych elementów poddawanych procesom obróbki plastycznej na zimno. Im większy zadany zgniot tym większa wytrzymałość, kosztem plastyczności. Zależność ta obowiązuje próbki ze z każdym z badanych rodzajów zgniotów (20%, 40%, 60%). Procesem przywracającym własności mechaniczne jest wyżarzanie rekrystalizujące. Po wyżarzaniu można było zauważyć, że przy zgniocie 60% czas ma wyraźny wpływ na właściwości wytrzymałościowe materiału. Różnica pomiędzy próbkami polegała na różnicy w czasie wyżarzania (5, 10, 20, 30 minut). Analizując drugi wykres można stwierdzić, iż dzięki takiej krzywej możemy ustalić jaki gniot należy nadać danemu materiałowi, by otrzymać pożądane właściwości. Po 5 minutach próbka odzyskała podobne własności mechaniczne jak próbka testowa. Wyżarzanie powyżej 10 minut nie wpływa znacząco na zmianę własności mechanicznych. Powyższe doświadczenie pozwoliło nam zapoznać się z charakterystykami, które służą do dobrania odpowiedniej technologii wykonania potrzebnego nam elementu.