PAŃTAK PRZEMEK		LABORATORIUM Z METALOZNAWSTWA
Temat ćwiczenia laboratoryjnego: ZGNIOT I REKRYSTALIZACJA
Grupa ; Rok 22 II	Data: 1997.11.18	Ocena:	Podpis:

1. Krótki wstęp.

Odkształcenie plastyczne wywołuje wzrost gęstości defektów sieci, głównie punktowych i liniowych, a tym samym nagromadzenie energii odkształcenia, które jest tym większe, im niższa jest temperatura tego procesu. Powoduje to zmiany własności fizycznych i mechanicznych metali i stopów, co przyjęto nazywać zgniotem. Zmiany te są trwałe, jeśli odkształcenie zachodzi w zakresie temperatur, w którym szybkość procesów dyfuzyjnych jest mała. Ma to zwykle miejsce w temperaturze poniżej ok. 0,4 bezwzględnej temperatury topnienia; mówimy wówczas o odkształceniu na zimno.

Wielkość powstałych zmian strukturalnych w odkształconym w warunkach zgniotu metalu jest uzależniona od stopnia odkształcenia, który może być jednocześnie miarą zgniotu.

Względne odkształcenie (wyrażane zwykle w procentach) można określać w dwojaki sposób:

a) jako względną zmianę długości próbki rozciąganej lub ściskanej

ε = Δl / l₀ * 100%

gdzie: Δl - zmiana długości próbki, l₀ - długość początkowa,

b) względna redukcja przekroju

ε = ΔS / S₀ * 100%

gdzie: ΔS - zmiana przekroju, S₀ - przekrój początkowy.

2. Rekrystalizacja.

Rekrystalizacja (pierwotna) jest procesem zasadniczo różnym od zdrowienia, gdyż w tym okresie powstają zarodki nowych, nie odkształconych ziarn, które następnie rozrastają się, podobnie jak podczas krystalizacji z fazy ciekłej. Proces ten zachodzi w temperaturach wyższych niż zdrowienie, powyżej tzw. Temperatury rekrystalizacji. Również tutaj następuje uwolnienie zmagazynowanej energii, większe nawet niż przy zdrowieniu. Jest to spowodowane zanikiem dyslokacji, których gęstość w tym okresie spada o kilka rzędów wielkości. Wywołuje to zmniejszenie umocnienia, a co za tym idzie obniżenie twardości i wytrzymałości i wzrost własności plastycznych.

Bardzo ważnym parametrem każdego procesu jest temperatura. W przypadku rekrystalizacji nie może być ona określona w sposób jednoznaczny, gdyż zależy od wielu czynników, do których zaliczamy: temperaturę topnienia i czystość metalu, skład stopu, wielkość zmagazynowanej energii odkształcenia oraz czas wyżarzania.

3. Wykonanie ćwiczenia.

1. Określanie wielkości ziarna w zależności od stopnia zgniotu (ε).

Badanie przeprowadzamy na próbkach aluminiowych. W celu uzyskania zgniotu poddano je uprzednio rozciąganiu. Dzięki tej operacji uzyskano zgniot 0, 2, 3, 5, 7 i 9% - owy. Próbki następnie wytrawiono w kwasie fluorowodorowym (HF) w celu odkrycia ziaren. Dla określenia wielkości ziarna zakreślamy na próbkach powierzchnię bazową S_B, na której zliczamy ilość ziarn (n). Średnia wielkość ziarn obliczamy ze wzoru:

S_śr = S_B / n

Otrzymane wyniki umieszczamy w tabeli na podstawie której rysujemy wykres zależności

S_śr = f(ε).

 	0	2	3	5	7	9
Sśr	0,0001	0,71	0,16	0,066	0,047	0,013

3.2. Określenie twardości materiału.

Do przeprowadzenia tej części ćwiczenia otrzymujemy dwie serie próbek o zgniotach odpowiednio 0, 9, 15, 21 i 25%. Seria 1 próbek poddana jest tylko zgniotowi, zaś seria 2 to próbki po zgniocie i wyżarzaniu (ok.550°C / 2 godz.). Twardość próbek mierzymy aparatem Vickersa, w której wgłębnikiem jest diamentowy ostrosłup o kącie 136°. Twardość odczytujemy z tablic mierząc najpierw długość przekątnej wgłębienia.

Wyniki umieszczamy w tabeli i sporządzamy wykresy zależności HV5 = f(ε).

	HV5
e [%]	0	9	15	21	25
1.	125	166	175	202	239
2.	125	151	166	195	199

4. Wnioski.

Na podstawie wykresu sporządzonego z pierwszego doświadczenia wywnioskujemy, że zgniot krytyczny następuje przy ok. 2% -owym zgnoicie. Po przekroczeniu tej wartości ziarna są coraz bardziej rozdrobnione.

Z drugiego wykresu wynika, że materiał poddany wyżarzaniu po zgniocie obniża znacznie twardość stali w porównaniu z materiałem poddanym tylko zgniotowi, głównie w granicy od 5 do 15% i powyżej 20% zgniotu. W zakresie tym różnica między twardościami rośnie w porównaniu z pozostałą częścią wykresu.

1

3

---