Obróbka plastyczna wykład 3

Plastyczność jako stan.

Doświadczenie Karmana.

W doświadczeniu poddano ściskaniu materiał wykonany z materiału uważanego za kruchy czyli marmuru i piaskowca. Próbki ściskano w cylindrze hydraulicznym, gdzie panowało ciśnienie p. Począwszy od pewnej wartości ciśnienie p próbki ulegały spęczeniu a następnie pękały. Zatem próbki poddane trójosiowemu ściskaniu uległy odkształceniu plastycznemu.

Krzywa odkształcalności granicznej.

σ _i - intensywność naprężeń

τ _i - zastępcze naprężenie styczne

Naprężenie zastępcze (σ_z,σ_i,σ_h) jest to wartość naprężenia przy jednoosiowym rozciąganiu lub ściskaniu, które przy tej samej prędkości odkształcania wywołuje to samo odkształcenie materiału jakie istnieje przy danym dowolnym stanie naprężeń.

Naprężenie uplastyczniające (σ_p) - jest to naprężenie niezbędne do uplastycznienia materiału, pomierzone w próbie jednoosiowego rozciągania.

Odkształcenie plastyczne zastępcze - wskaźnik odkształcenia plastycznego równy odkształceniu przy jednoosiowym rozciąganiu lub ściskaniu równoważne danemu odkształceniu założonemu tj. wymagającemu tej samej ilości pracy odkształcenia co dowolne odkształcenie złożone.

Warunek plastyczności - jest to warunek dotyczący składowych stanu naprężenia wg którego aby materiał przeszedł w stan plastyczny lub aby odkształcenie mogło dalej postępować naprężenie zastępcze musi być równe naprężeniu uplastyczniającemu.

Jest to warunek określający zależność pomiędzy składowymi stanu naprężenia w chwili osiągnięcia stanu plastycznego.

Obróbka plastyczna na zimno.

Jest to obróbka podczas której występuje zgniot.

Rekrystalizacja - jest to zespół zmian w strukturze metalu prowadzący do utworzenia nowych ziarn. W wyniku tych zmian zachodzi przywracanie własności fizycznych metalu poddanego uprzedniej obróbce plastycznej na zimno i odbudowa struktury pierwotnej.

Zdrowienie - są to zmiany własności metalu umocnionego zgniotem polegające na częściowym usunięciu jego skutków bez wyraźnej zmiany struktury.

Umocnienie zgniotem - jest to skutek obróbki plastycznej na zimno zmieniający strukturę metalu, charakteryzujący się wzrostem wytrzymałości materiału na rozciąganie, wzrostem naprężenia uplastyczniającego, wzrostem twardości oraz zmniejszeniem własności plastycznych tj. przewężenia, wydłużenia i udarności.

n, C - stałe materiałowe, przy czym stała n nazywa się potęgowym wykładnikiem umocnienia

Krzywa umocnienia jest to zależność naprężenia uplastyczniającego od odkształcenia.

Naprężenie uplastyczniające = wytrzymałość plastyczna

Obróbka plastyczna na zimno zachodzi poniżej temp. rekrystalizacji (T_r).

T_r = 0.4 T_t

T_t - temperatura topnienia.

Obróbka plastyczna na gorąco.

To obróbka plastyczna przeprowadzana powyżej temperatury rekrystalizacji.

Zakres temperatur (0.6 - 0.9)T_t

Dolna graniczna temperatura powinna być wyższa od T_t i być w bezpiecznej odległości od „kruchości na czerwono”.

Kruchość na czerwono to temperatura około 1073-1173 K, charakteryzuje się ona lokalnym wzrostem naprężenia uplastyczniającego i zmniejszeniu wartości odkształcalności granicznej. Jest to spowodowane przemianą austenityczną zachodzącą w tym zakresie temperatur a ponadto obecnością FeS (siarczek żelaza) na granicach ziarn, który wykazuje małą plastyczność w tym zakresie temperatur.

Górna graniczna temperatura powinna być niższa od 150⁰-200⁰ poniżej dolnej temperatury topnienia czyli poniżej solidusu.

Jest to temp. poniżej której nie współmiernie szybko następuje wzrost ziarn, powyżej następuje przegrzanie stali.

Przykłady zakresów temp. nagrzewania i obróbki plastycznej stali:

Stal węglowa:

0.1-0.3% C temp. 850-1200

0.3-0.5% C temp. 1150-800

0.5-0.9% C temp. 1100-800

0.9-1.45% C temp. 1150-800

stal konstrukcyjna niskostopowa:

temp. 1100-850

wysokostopowa

temp. 1150-900

Ogólnie możemy powiedzieć że zakres tej temperatury wynosi 800-1200.

Zaleca się prowadzić obróbkę plastyczną na gorąco z zakresie temp. w którym struktura materiału jest jednofazowa (roztwór stały austenit)

W przypadku występowania więcej faz może nastąpić nie równomierne ich odkształcenie co prowadzi do szkodliwych naprężeń i pęknięć.

p

F

F

próbka

ϕ_gr

skręcanie

ściskanie

rozciąganie

-A

k_σ

σ_p

ϕ_z (ϕ_c)

---