Понятие о горячей и холодной ОМД

По температуре, при которой происходит обработка металлов, она делится на горячую и холодную. Границей между ними является температура рекристаллизации Т_р:

 

Т_р=(aТ_пл), К (2)

 

где Т_р, Т_пл – абсолютные температуры рекристаллизации и плавления;

a - числовой коэффициент зависимости между Т_р и Т_пл ;

К - обозначение градусов по шкале Кельвина.

 

Для технически чистых металлов a=0,4; для сплавов a=0,6; для малоуглеродистой стали Т_р=0,6(1500+273,14)=1020 К или t_р » 750°С.

ОМД, которая происходит при t > t_р, называется горячей, а при t < t_р – холодной.

Горячая ОМД

Одним из многих параметров процесса ОМД, определяющих величину деформирующего усилия, является прочность металла. С увеличением температуры нагрева металла его прочность уменьшается (до нуля при расплавлении), а пластичность увеличивается. Причем в процессе пластической деформации при горячей ОМД свойства металла практически не изменяются и зависят от температуры металла. При горячей ОМД величина деформирующего усилия во много раз меньше (например, в 20 раз), чем при холодной, и можно дать металлу любую степень деформации, т.е. продолжать пластическую деформацию до тех пор, пока не получится готовая заготовка или деталь. Однако не всегда это возможно из-за остывания металла до температуры t < t_р, и в этом случае необходим новый нагрев. Нагревают металл для горячей ОМД до температуры t_н = (0,9 - 0,95) t_пл°С, которую называют температурой начала горячей ОМД. Продолжают горячую ОМД до температуры t_к ³ t_р, которую называют температурой конца горячей ОМД.

Интервал температур горячей ОМД для стали: t_н = 1150 - 1250°С (цвет светло-желтый и желто-белый), t_к = 750 - 800°С (цвет красный или светло-красный). Температура t_н должна быть на 100-200°С ниже температуры начала плавления, т.к. боле высокие температуры могут привести к браку при нагреве – перегреву или пережогу металла.

Перегрев – это укрупнение зерен металла, которые при ОМД дадут ярко выраженное волокнистое строение металла и строчное (вдоль волокон) расположение примесей (если их много), что в большинстве случаев не является браком, а при необходимости может быть исправлено последующим нагревом до температуры t_р < t_н < (t_пл - 200°С).

Пережог – это крупные окисленные по границам зерна металла, которые при ОМД рассыпаются, т.е. пережог – это неисправимый брак и пережженный металл годится только на переплавку.

 

Холодная ОМД

При холодной ОМД свойства металла изменяются. Так, с увеличением степени деформации повышается прочность (s_в) и твёрдость (НB) металла и уменьшается его пластичность (d и y). Это явление называется наклёпом или нагартовкой. Для каждого металла и способа ОМД существует своя предельная степень деформации, при достижении которой пластичность металла равна нулю. А как быть, если мы ещё не достигли заданных размеров или формы, т.е. нужна еще большая пластическая деформация? Очевидно, что надо восстановить пластичность металла и тогда можно продолжить ОМД. Пластичность металла восстанавливается термической обработкой, которая называется рекристаллизацией.

 

Рекристаллизация

Нагрев наклёпанного (т.е. после холодной ОМД) металла до температуры t ³ t_р, выдержка его в печи в течение времени, необходимого для восстановления пластичности металла до исходной, и охлаждение на воздухе называется рекристаллизацией. Рекристаллизация - процесс образования новых равноосных зёрен взамен деформированных.

При рекристаллизации восстанавливается, а иногда и увеличивается пластичность металла, снижается его прочность и твердость. Это объясняется тем, что по границам вытянутых при холодной ОМД кристаллов (зёрен очень твёрдых и прочных) за счёт внутренних напряжений возникают и вырастают новые зёрна без внутренних напряжений, стремящиеся по форме к шару.

 

Способы ОМД

К основным способам ОМД относятся прокатка, волочение, прессование (прямое и обратное), ковка, штамповка (объемная, листовая). Характеристика основных способов ОМД представлена в табл. 1.

 

Задание студенту

1. Ознакомиться с основными методами и способами ОМД (пособие, плакаты пояснения преподавателя).

2. Ознакомиться с устройством, работой волочильного стана, подготовить заготовки к волочению.

3. Провести холодное волочение проволоки с целью уменьшения ее диаметра и исследования явления наклепа. Для этого после каждого волочения рассчитать коэффициент Y по формуле (1). Измерить твердость проволоки, полученные данные занести в таблицу, а затем построить график в координатах «твердость HRB - y», сделать по нему выводы, охарактеризовать и назвать изученное явление.

4. Составить отчет по работе.

5. Ответить на контрольные вопросы.

 

Таблица 1 – Результаты эксперимента

 

Показатели	До волочения	После первого волочения	После второго волочения
Диаметр проволоки d, мм
Площадь поперечного сечения проволоки А, мм2
Степень пластической деформации y, %
Твердость HRB Усилие волочения Р, кгс

 

Выводы

Содержание письменного отчета

1. Записать цель работы.

2. Записать суть, цель, преимущества и недостатки ОМД.

3. Записать характеристику видов ОМД.

4. Записать в табл. 2 результаты исследований и начертить график «HRB - y».

5. Записать выводы по работе.

6. Ответить на контрольные вопросы.

 

Контрольные вопросы

1. В чем суть и какова цель ОМД?

2. Перечислите и объясните способы ОМД.

3. Каковы преимущества и недостатки ОМД?

4. Какова физические основы ОМД (за счет чего достигается цель ОМД)?

5. Что называется пластичностью металла?

6. Дайте понятие о горячей и холодной ОМД.

7. Каково влияние горячей и холодной ОМД на свойства металлов и сплавов?

8. Назовите преимущества холодной ОМД перед горячей и наоборот.

9. Назовите недостатки холодной ОМД по сравнению с горячей и наоборот.

10. Что такое перегрев и пережог?

11. Что такое рекристаллизация, с какой целью и в каких случаях она применяется?

12. Что такое наклеп? Как он образуется, где применяется, как и в каких случаях его устраняют?

Литература

1. Дальский А. М. и др. Технология конструкционных материалов. М.: Машиностроение, 1989.

2. Кнорозов Б. В. и др. Технология металлов. М.: Металлургия, 1986.