Холодная и горячая деформация. Сверхпластичность. Структура и свойства сплавов после горячей обработки давлением

В зависимости от соотношения температур деформирования и рекристаллизации металла различают холодную, горячую и теплую деформации.

Холодная деформация производится при температуре, не превышающей температуры возврата, поэтому она приводит к упрочнению металла за счет наклепа (нагартовки)**.

Горячей называют деформацию, производимую при нагреве до температур, превышающих порог рекристаллизации (возврата). В этом случае в металле также возникает упрочнение, но оно полностью или частично снимается одновременно протекающими процессами рекристаллизации. Благодаря снижению деформационных усилий горячая обработка позволяет наиболее экономичным образом производить прокатку, ковку и штамповку большинства выпускаемых видов металлопродукции.

Чтобы в результате горячей обработки получить нормальное среднее зерно и свойства, близкие к свойствам отожженного металла, необходимо закончить обработку при оптимальных температурах, приводимых в справочниках для конкретных марок металлов. Если закончить обработку при температуре выше оптимальной, то может произойти сильный рост зерна и ухудшатся механические свойства. Если закончить деформирование при температуре ниже оптимальной, то в металле сохранятся остатки наклепа, и он будет слишком твердым или в нем даже могут появиться трещины.

Теплой называют деформационную обработку, при которой в металле проходит лишь процесс возврата, т. е. он частично рекристаллизуется. Процесс деформации крупных сечений такого металла с большими обжатиями будет в дальнейшем затруднен.

Установлено, что при горячей деформацииметаллов с очень мелким зерном (0,5...10 мкм) и низких скоростях деформации (10^–5...10^–4 с^–1) материал течет равномерно без упрочнения (без наклепа). Такое явление называется сверхпластичностью, при этом относительное удлинение может достигать 200...300 %, а в отдельных случаях до 1000 %. Явление сверхпластичности[26] широко используется на практике т. к. позволяет получать изделия очень сложной формы – профили тонкого сечения, банки для напитков, аэрозольные упаковки и т. п.

 

Рис. 21. Макроструктура литого (а) и

горячедеформированного (б) металла

 

Металлы, подвергнутые горячей обработке давлением, благодаря мелкозернистой и волокнистой структуре – рис. 21, имеют более высокий предел текучести, бόльшую пластичность и вязкость по сравнению с аналогичными литыми металлами; т. е. горячедеформированные металлы более надежны при эксплуатации. Поэтому Ростехнадзор обязывает изготавливать детали, от которых зависит безопасность людей (детали крановых подвесок, крюки, сосуды для сжатых газов и т. п.) только из металлов, подвергнутых горячей обработке давлением.