4. Механизмы упругой и пластической деформации. Наклёп и рекристаллизация
Деформация – изменение размеров и формы тела под действием приложенных сил.
После снятия нагрузки упругая деформация исчезает, пластическая – остаётся.
В процессе пластической деформации повышается плотность дефектов кристаллического строения, зёрна вытягиваются в направлении действующих сил, внутри зёрен образуются плотные полосы скольжения дислокаций, которые дробят зёрна на отдельные блоки.
Изменение структуры сопровождается повышением пределов прочности и текучести, увеличением твёрдости и снижением пластичности (явление наклёпа).
Наклёп – упрочнение металла в результате холодной пластической деформации.
При нагреве неравновесная структура, образовавшаяся при наклёпе, переходит в стабильную. Процессы, происходящие при нагреве, подразделяются на возврат (первичная рекристаллизация ) и рекристаллизацию ( вторичная ).
Рекристаллизация – процесс зарождения и роста новых равноосных зёрен в деформированном металле, при температуре выше температуры рекристаллизации, приводящий к восстановлению свойств, присущих недеформированному металлу.
При возврате различают отдых и полигонизацию.
Температура рекристаллизации
tp = m ( tпл + 273) - 273, °С,
где tp и tпл —температура соответственно рекристаллизации и плавления, °С; т—коэффициент пропорциональности.
При расчете температуры рекристаллизации технически чистых металлов (Fе, W, А1, Zn и др.) в формуле для расчета tр принимают коэффициент пропорциональности m==0,4; для титана 0,37; для меди 0,35 и т. д. Для сплавов твердых растворов этот коэффициент равен 0,5.. .0,6.
Основные виды обработки металлов давлением
Обработка металлов давлением проводится с целью изменения геометрической формы и размеров металла, а также его свойств.
Различают следующие основные способы обработки металлов давлением: прокатка, волочение, прессование, свободная ковка, штамповка.
Прокатка —это обжатие заготовки между вращающимися валками. Валки могут быть гладкими — для прокатки листов и лент и с вырезками (ручьевые) — для получения деталей фасонного профиля. Различают горячую (с подогревом заготовки) и холодную прокатку. Комплекс оборудования, с помощью которого производится прокатка, называется прокатным станом.
Волочение —процесс протягивания заготовки через постепенно сужающееся отверстие (волочильный глазок
Прессование—вид обработки металлов давлением, при котором металл, заключенный в замкнутую форму, выдавливается через отверстие, меньшей площади, чем площадь сечения исходного материала.
Ковка, так же как и литье, является издавна известным способом обработки металлов. Различают ковку без применения штампов, так называемую свободную ковку, и ковку в штампах — штамповку.
Сортамент проката, применяемого в строительстве
Весь сортамент прокатной продукции подразделяют на следующие пять групп:
I — сортовая сталь простых геометрических форм (круглая, квадратная, шестиугольная, полосовая и другие простые профили);
II — фасонные профили (двутавровые балки, швеллеры, рельсы, угловая, тавровая, зетовая сталь);
III — листовая сталь всех профилеразмеров, в том числе и со специальными покрытиями;
IV — специальные профили;
V — трубы (стальные бесшовные гладкие, нарезные, сварные, профильное и с покрытием).
В строительстве применяют основные виды металлоизделий:
- сортамент прокатного металла и металлических изделий: а) сортовая сталь (круглая, квадратная, полосовая); б) листовая сталь (в том числе кровельная – черная и оцинкованная); в) профильная (уголковые профили, швеллеры, тавры, двутавры, рельсы, трубы и другие фасонные профили);
- штампованные и гнутые профили (экономичнее горячекатаных изделий);
- поковки (болты, скобы, анкеры);
- проволока, прутки (получаемые прокатом или волочением);
- арматурные изделия (стержневая и проволочная арматура, закладные детали).
Стержневая арматура бывает: а) горячекатаная – гладкая класса А240 (прежнее обозначение А-I), периодического профиля классов А300 (А-II)… А1000 (A-VI); цифра в обозначении класса указывает предел текучести арматурной стали в мегапаскалях; б) термически и термомеханически упрочненная – периодического профиля