LAB: 4	Temat: ZGNIOT I REKRYSTALIZACJA	Data: 1999-04-06
.Wydział / Grupę MiIM / II	Nazwisko i Imię: Piotr Wąsek	OCENA:

Cel ćwiczenia :

Zapoznanie się z całokształtem zjawisk zachodzących w procesie odkształcania na zimno, jak również wyżarzania odkształconego metalu. Na podstawie wykonanego ćwiczenia oraz danych literaturowych należy znaleźć związki pomiędzy strukturą a własnościami w metalu.

Wprowadzenie :

Zgniotem nazywamy całość zmian własności fizycznych i mechanicznych metali i stopów wywołanych odkształceniem plastycznym na „zimno”, tzn. poniżej pewnej granicznej temperatury (temp. rekrystalizacji). Miarą wielkości zgniotu jest względne odkształcenie (%), które może być obliczone jako względna zmiana długości lub jako redukcja przekroju.

,lub

Odkształcenie plastyczne wywołuje w metalu zniekształcenie struktury krystalicznej poprzez wprowadzenie różnych defektów sieci, wprowadzeniu ich towarzyszy wzrost energii wew. układu. W wyniku nagrzewania metalu po zgniocie zachodzą w nim przemiany w kierunku odnowienia własności jakie miał przed odkształceniem. Zachodzą one w etapach: zdrowienie, rekrystalizacja i rozrost ziaren.

Rekrystalizacja (pierwotna) - w procesie tym tworzą się nowe nie odkształcone ziarna drogą powstawania zarodków i ich rozrostu. Zachodzi ona przy temp. wyższych niż zdrowienie, powyżej temp. rekrystalizacji. Następuje większe niż w zdrowieniu uwolnienie zmagazynowanej energii, głównie dzięki zanikowi dyslokacji. Wywołuje to zmniejszenie umocnienia, a więc obniżenie twardości i wytrzymałości oraz wzrost własności plastycznych . Obserwujemy istotne zmiany struktury, gdyż powstają nowe ziarna.

Wykonanie ćwiczenia:

1. Używamy 6 próbek walcowatych.

• Próbkę nr 1 pozostawiamy jako wzorcową

• Próbki 2-6 poddajemy odkształceniu plastycznemu (ściskaniu) w różnych stopniach

Mierzymy twardość próbek, a następnie obliczamy wartość zgniotu
, gdzie :

l₀ - długość próbki wzorcowej

Nr próbki	L (mm)	HRB	ε(%)
1	15,1	38	0
2	14,2	54	6
3	13,1	70	13
4	10,45	81	30
5	10,45	81	30
6	10,45	81	30

Sporządzamy wykres zależności HRB=f(
).

Jak widać z wykresu wraz ze wzrostem zgniotu rośnie twardość.

Trzy próbki o tym samym stopniu zgniotu
=30 % na czas 1 godziny wsadzamy do pieców o temperaturze:

Próbka nr 4
300

Próbka nr 5
500

Próbka nr 6
640

Po upływie godziny wyciągamy próbki z pieców. Po ostudzeniu i usunięciu zgorzeliny mierzymy ich twardość.

Po wyżarzeniu :

Nr próbki	Temperatura wyżarzania [°C]	HRB
4	300	81,3
5	500	73
6	640	72,7

Wykres zależności HRB = temperatury wygrzewania.

Wnioski:

Jak widzimy w temp. 300
,500°C ,640°C twardość była wyższa od początkowej wnioskujemy więc że rekrystalizacja nie zaszła (zapewne temperatury 300
,500°C ,640°C są niższe od temperatury rekrystalizacji). Wzrost twardości możemy wytłumaczyć tym, że wydzieliły się cząstki dyspersyjne, co wiąże się z umocnieniem, a więc ze wzrostem twardości (tzw. utwardzenie wydzieleniowe). Ze wzrostem temperatury obserwujemy spadek twardości. Szacując temp. rekrystalizacji widzimy, że wynosi ona powyżej 640 °C , gdyż twardość próbki wzorcowej jest mniejsza od twardości próbki wyżarzanej w temperaturze 640 ° C.

2. Do ćwiczenia użyjemy 5 blaszek aluminiowych o l₀=50 mm. Zadajemy im odkształcenie (rozciąganie) tak, aby wartość zgniotu wynosiła odpowiednio:

Nr próbki	Ilość ziaren	Długość próbki po rozciągnięciu	ε(%)
1	0,4	51	2
2	1	52	4
3	14,5	53,5	7
4	21,5	55	10
5	71	57,5	15

Odkształcone próbki umieszczamy w piecu o temp. 500
na 30 min. Po upływie tego czasu i ostudzeniu trawimy je roztworem o składzie
w celu ujawnienia mikrostruktury.

Wykres zależności ilości ziaren = f(
).

Wnioski:

Zauważamy, że wraz ze wzrostem wartości zgniotu maleje jednostkowa pow. ziarna (coraz drobniejsza struktura). Szacując wartość zgniotu krytycznego widzimy, że wynosi on ok. 2%., gdyż przy tej wartości zgniotu powstaje niewielka ilość zarodków, co prowadzi to do utworzenia gruboziarnistej struktury.

1

1