ФАКТОРИ, ЩО ВПЛИВАЮТЬ НА ПЛАСТИЧНІСТЬ МЕТАЛУ

Вплив складу

Найбільшу пластичність мають чисті метали. Сплави – тверді розчини – звичайно більш пластичні, ніж сплави, що утворюють хімічні сполуки. Компоненти сплаву також впливають на його пластичність. З підвищенням вмісту вуглецю в сталі пластичність зменшується. При вмісті вуглецю понад 1,5% сталь піддається куванню. Кремній знижує пластичність сталі. Тому кипляча маловуглецева сталь (08 кп, 10 кп) з малим вмістом кремнію застосовується при виготовленні деталей холодним штампуванням глибокою витяжкою. У легованих сталях хром і вольфрам зменшують, а нікель і ванадій підвищують пластичність сталі. Сірка, з’єднуючись із залізом, утворює сульфід заліза FeS, що розташовується по границях зерен і при нагріванні до 1000°С розплавляється. У результаті зв’язок між зернами порушується і сталь стає крихкою. Таке явище називається червоноломкістю. Марганець, утворюючи тугоплавке з’єднання МnS, нейтралізує шкідливу дію сірки. Фосфор збільшує межі міцності і плинності, але зменшує, особливо при низьких температурах, пластичність і в’язкість сталі, викликаючи її холодноломкість.

Вплив температури

З підвищенням температури нагрівання пластичність металів звичайно зростає, а міцність зменшується. Однак в вуглецевих сталях при температурах 100...400°С пластичність зменшується, а міцність зростає. Цей інтервал температур називають зоною крихкості чи синьоламкості сталі, наявність якої пояснюється випаданням дрібних часток карбідів по площинах ковзання при деформації.

2.3 Швидкість деформації– зміна ступеня деформації за одиницю часу de/dt (від швидкості деформації варто відрізняти швидкість деформування – швидкість руху деформувального інструменту).

Звичайно механічні властивості металів визначаються при швидкостях деформування до 10 мм/с. Обробка тиском на пресах і кувальних машинах виконується при швидкостях руху робочих органів 0,1...0,5 м/с, на молотах швидкість деформування в момент удару 5...10 м/с. Ще вищі швидкості виникають при штампуванні на високошвидкісних молотах (20...30 м/с), штампуванні вибухом, електромагнітному штампуванні.

У загальному випадку із збільшенням швидкості деформації границя текучості зростає, а пластичність падає. Особливо різко зменшується пластичність деяких високолегованих сталей, магнієвих і мідних сплавів. При обробці тиском нагрітого металу це можна пояснити впливом двох протилежних процесів: зміцнення при деформації і втрата міцності внаслідок рекристалізації. При великих швидкостях деформації втрата міцності може відставати від зміцнення. Крім того, варто враховувати тепловий ефект пластичної деформації, який виражається в тому, що енергія, яка витрачається на пластичну деформацію, перетворюється, в основному, в тепло.

2.4 Напружений станв елементарно малому об’ємі характеризують схемою головних напружень. Головні напруження – це нормальні напруження, що діють у трьох взаємно перпендикулярних площинах, на яких дотичні напруження дорівнюють нулю. На рисунках 2 а), б), в), г) подані схеми головних напружень, що найчастіше зустрічаються при обробці тиском.

Рисунок 2 – Схеми головних напружень і деформацій

Деформований стан характеризується схемою головних деформацій, тобто деформацій у напрямку трьох осей, перпендикулярних до площадок, у яких деформації зсуву відсутні (рис.2 д), е), ж). Сукупність схем головних напружень і головних деформацій дозволяє судити про характер головних напружень і деформацій при різних видах обробки тиском і пластичності металу: чим більші стискальні напруження і менші напруження та деформації розтягання, тим вища пластичність оброблюваного металу.

Підвищити стискальні напруження при обробці тиском можна, наприклад, створюючи бічний тиск на метал твердими стінками інструменту.