Пластическая деформация при различных температурно – скоростных условиях

Технологические процессы обработки металлов давлением выполняют в широком диапазоне температур и скоростей деформации: в холодном, полугорячем и горячем состоянии; на тихоходном, быстроходном и высокоскоростном оборудовании. Температура, скорость и степень деформации оказывают очень большое влияние на сопротивление деформации и пластичность обрабатываемых металлов.

В результате пластической деформации структура и механические свойства металлов коренным образом изменяются. Эти изменения сильно зависят от температуры и скорости деформации. Поэтому изучение пластической деформации при различных температурно-скоростных условиях имеет большое значение для теории и практики обработки металлов давлением.

Особенности динамического возврата и рекристаллизации.

Если технологические процессы ОМД осуществляются при высоких температурах, то в деформируемом металле процессы упрочнения и разупрочнения протекают одновременно. С изменением температуры механизм упрочнения практически не изменяется. Разупрочняющие процессы, которые проходят одновременно с деформацией, развиваются и протекают иначе, чем при нагреве после деформации. Это обусловлено особенностями процесса возврата и рекристаллизации. В отличие от статического возврата и рекристаллизации, процессы возврата и рекристаллизации, происходящие во время деформации, принято называть динамическими. Они обладают рядом особенностей. Во-первых, при высоких температурах резко увеличивается количество точечных дефектов, что приводит к облегчению переползания дислокаций. Благодаря этому значительно возрастает подвижность дислокаций, динамический возврат протекает с высокой скоростью и приводит к более существенным изменениям структуры, чем возврат при последеформационном нагреве (статический). Во-вторых, рекристаллизация может начаться только по достижении критической степени деформации ε_кр. Это приводит к тому, что рекристаллизация непрерывно деформируемого металла происходит периодически.

Деформация, в процессе которой динамическая рекристаллизация снимает упрочнение и приводит к образованию равновесной для данной температуры структуры, называется горячей деформацией. Горячая деформация возможна только при температурно-скоростных условиях, обеспечивающих полное завершение рекристаллизации. Если температуры близки к порогу рекристаллизации, горячая деформация осуществима только при очень малых скоростях деформации. С увеличением температуры до Т > 0,7 Т _пл скорость диффузии резко повышается, а поэтому рекристаллизация идет с очень высокой скоростью и успевает завершаться даже при относительно высоких скоростях деформации. Если соотношение между скоростями упрочнения и разупрочнения меняется так, что последнее не завершается полностью, то в процессе деформации упрочнение накапливается и сопротивление деформации σ_s непрерывно увеличивается.

Деформация, при которой динамическая рекристаллизация не приводит к полному разупрочнению и в результате которой образуется структура с большим количеством упрочненных нерекристаллизованных зерен, называется неполной горячей деформацией.

Неполная горячая деформация происходит при относительно низких температурах, когда рекристаллизация идет с малой скоростью, или высоких скоростях, когда для завершения рекристаллизации не хватает времени. После горячей деформации, даже с полным разупрочнением, металл имеет повышенную против равновесной концентрацию точечных дефектов и дислокаций и некоторое время находится в нагретом состоянии. Благодаря этому происходит повторная рекристаллизация.

Повторная рекристаллизация – это разновидность статической рекристаллизации, отличающаяся от последней тем, что новые зерна не образуются, а кристаллизация приводит к росту зерен в результате миграции большеугловых границ. Наряду с повторной рекристаллизацией происходят полигонизация и отдых. Эти процессы приводят к уменьшению количества дефектов кристаллической решетки и изменениям механических и физических свойств металлов, деформированных при повышенных температурах.

Таким образом, выбирая соответствующие температуры, скорости и степени деформации, можно в широких пределах управлять механическими и физическими свойствами металлов в процессе их деформации и после нее.