Artur Wiączek		Grupa 11b.	Laboratorium z materiałoznawstwa.
Temat: Zgniot i rekrystalizacja
Rok akademicki 2000/2001	Data 14.03.2001.			Ocena	Podpis

Zgniotem nazywamy zmiany własności fizycznych i mechanicznych metalu lub stopu wywołane jego odkształceniem na zimno (poniżej około 0.4 T_top). Podczas zgniotu zachodzą zmiany strukturalne związane z wprowadzeniem defektów sieci: punktowych i liniowych, a w przypadku bliźniakowania także powierzchniowych. Ze wzrostem odkształcenia wzrasta ilość defektów i ulega zaburzeniu periodyczny układ atomów w sieci.

Miarą zgniotu jest stopień odkształcenia wyrażany w procentach lub rzeczywiste odkształcenie. Względne odkształcenie może być określone jako:

- względne odkształcenie

ε = Δl/l₀*100%

- względna redukcja przekroju

ε = ΔS/S₀*100%

gdzie:

Δl i ΔS są odpowiednio przyrostem długości lub wielkością redukcji przekroju

l₀ i S₀ są długością początkowa i przekrojem początkowym

Zgniotem krytycznym nazywamy minimalna wartość zgniotu przy którym następuje rekrystalizacja, wielkość ziarna jest największa

Rekrystalizacja jest procesem, w którym powstają zarodki nowych nie odkształconych ziarn, które następnie się rozrastają Proces ten zachodzi w temperaturach powyżej tzw. temperatury rekrystalizacji. Jest to spowodowane głownie zanikiem dyslokacji, których gęstość spada w tym okresie o kilka rzędów wielkości. wywołuje to zmniejszenie umocnienia, a wiec obniżenie twardości i wytrzymałości i wzrost własności plastycznych.

Istota rekrystalizacji jest zarodkowanie w zgniecionym materiale nowych, nie odkształconych ziarn i ich rozrost, aż do całkowitego pochłonięcia obszarów zdefektowanych.

OKREŚLENIE WIELKOŚCI ZIARN W ZALEŻNOŚCI OD STOPNIA ZGNIOTU (ε).

Do badania wykorzystane zostały próbki aluminiowe, które poddane zostały rozciąganiu W ten sposób uzyskano w nich zgniot (odpowiednio 2%,4%,7%,9%,11%,13%).

Następnie odkryto na nich ziarna poprzez wytrawienie w kwasie fluorowodorowym (HF). Na próbkach zakreślamy powierzchnie bazową (S_B), liczymy ilość ziarn (n) na tej powierzchni i obliczamy średnią wielkość ziarn ze wzoru :

S_śr = S_B / n

E[%]	2	4	7	9	11	13
SB	100	100	100	100	6,25	6,25
n	7	10	28	7	12	192
Sr	14,28	10	3,57	1,78	0,89	0,52

Wykres zależności wielkości ziarna od E[%]

E - wydłużenie [ % ]

PRÓBKA WYŻARZONA PRZEZ 30 MIN. W TEMPERATURZE 350^oC

l = 110mm

l₀ = 45mm

l₁ = 61mm

Δl = 16mm

S₀ = 5 mm²

F_m = 310 N

R_m= 0,062 MPa

PRÓBKA NIEWYŻARZANA W STANIE ZGNIOTU

l₀ = 45mm

l₁ = 46mm

Δl = 1mm

S₀ = 9 mm ²

F_m = 920 N

R_m= 0,1022 MPa

Wnioski.

R

ekrystalizacja ma praktyczne znaczenie które polega na możliwości usunięcia skutków zgniotu albo po odkształceniu na zimno albo w trakcie odkształcenia na gorąco, kiedy to umocnienie jest usuwane jednocześnie z odkształceniem. Umożliwia to osiąganie bardzo dużych stopni odkształcenia przy stosunkowo małych naprężeniach i bez umocnienia. Wyżarzanie rekrystalizujące pozwala na regulację własności wyrobów w dość szerokich granicach. Umożliwia to wytwarzanie tego samego materiału w stanie twardym i mało plastycznym albo w stanie miękkim i bardzo plastycznym. Jest to szczególnie ważne w przypadku stopów metali nieżelaznych i stali nierdzewnych, których własności nie możemy zmieniać przez hartowanie i odpuszczanie.

W

ielkość ziarna wywiera duży wpływ na własności metali i stopów. Wiąże się to z różnymi własnościami granic ziaren oraz różnicą orientacji krystalograficznej, występującą przy przejściu od jednego ziarna do drugiego. Powszechnie wiadomo, że polikryształy cechują się znacznie wyższymi własnościami wytrzymałościowymi, a równocześnie mniejszą plastycznością niż monokryształy. Jest to związane z blokowaniem ruchu dyslokacji przez granice ziaren. W wyniku tego występuje ścisła zależność między wielkością ziaren a granicą plastyczności. Ze względu na wzrost własności wytrzymałościowych, jaki można osiągnąć przez rozdrobnienie ziaren, dążymy do otrzymywania materiałów konstrukcyjnych o możliwie minimalnym ziarnie, co możemy osiągnąć przez przeróbkę plastyczną i obróbkę cieplną.

R

ola granic ziaren zmienia się przy podwyższonych temperaturach. Granice ziaren osłabiają materiał przeznaczony do pracy przy wysokiej temperaturze poprzez szybkość samo dyfuzji atomów i możliwość ich przechodzenia z wysepek o dobrym dopasowaniu do wysepek o złym dopasowaniu Dlatego dążymy, aby materiały takie posiadały możliwie duże ziarno lub, aby na granicach ziaren spowodować wydzielenie trudno rozpuszczalnych cząstek blokujących poślizg.

- 3 -

---