Определение пластичности металла при повышенных температурах

Определение пластических свойств материалов при повышенных температурах необходимо для разработки деформационных режимов при горячей прокатке, ковке, штамповке и других высокотемпературных процессах ОМД. В настоящее время при разработке технологий передовые мировые металлургические компании используют компьютерные программы, позволяющие рассчитывать механические свойства и параметры структуры сталей. Основой подобных программ являются базы данных "химический состав – параметры обработки – структура – свойства", которые составляются при помощи методов физического моделирования термомеханических воздействий на металл, в частности определения пластичности материалов при повышенных температурах.

Эта характеристика материала может быть определена двумя способами при испытании на растяжение при повышенной температуре. По первому способу после разрушения образца необходимо измерить сужение в шейке по следующей формуле:

ψ                                     (2)

где ψ – сужение в шейке образца, %; F₀ и F_К – начальная и конечная площадь поперечного сечения образца, мм².

По второму способу во время испытания на образец устанавливается датчик продольной деформации, который фиксирует изменение длины образца при растяжении. После разрушения вычисляется относительное удлинение образца по формуле:

                                     (3)

где δ – относительное удлинение образца, %; l ₀ и l _К – начальная и конечная длина рабочей части образца, мм.

Данная работа проводится на комплексе Gleeble-3800. Для испытаний на растяжение используются цилиндрические образцы с резьбой на концах и проточкой в рабочей части образца (рис. 8). К центральному сечению образца приваривается управляющая термопара. В ходе испытания образец нагревается до температуры 1200 ⁰С, выдерживается при этой температуре 1 мин., охлаждается со скоростью 1 ⁰С/с до температуры испытания, после чего деформируется растяжением с заданной скоростью до разрушения (рис. 9). Специальный датчик продольной деформации, входящий в комплектацию комплекса, фиксирует изменение длины образца при растяжении. После разрушения образца рассчитывается его сужение в шейке и относительное удлинение.

Работу следует проводить в следующем порядке:

1. Получить 3 образца и приварить к ним термопары.

2. Загрузить поочередно образцы в камеру, запустить управляющие программы №№1-3 на компьютере. Образцы нагреть до температуры 1200 °С, выдержать при этой температуре 1 минуту, охладить со скоростью 1 ⁰С/с до температур 1150, 1100 и 1050 °С, продеформировать растяжением до разрушения со скоростью деформации 7,5×10^-4 с^-1 и охладить до комнатной температуры.

3. Переписать полученные файлы №№1-3 с результатами с управляющего компьютера для дальнейшей обработки данных.

4. Построить зависимости напряжения от деформации для трех испытанных образцов, используя полученные файлы №№1-3, в программе Origin.

5. Проверить соответствие заданной скорости деформации фактической скорости, используя те же файлы и программу.

6. Определить сужение в шейке и относительное удлинение образцов.

7. Сделать вывод о том, как температура деформации влияет на пластичность материала.

Работу проводят на универсальном комплексе Gleeble-3800 с модулем Pocket Jaw и датчиком продольной деформации. Для исследования используются 3 цилиндрических образца диаметром 10 мм и проточкой в центральной части образца.

Лабораторная работа №4