15.8. Определение сопротивления деформации при холодной прокатке
Механические свойства металла при деформации в холодном состоянии значительно изменяются в результате упрочнения.
При этом предел
прочности
и условный предел текучести
повышаются. Наиболее интенсивное
изменение величин
и
происходит в интервале обжатий до 30 %;
при последующем увеличении обжатия
интенсивность изменения этих характеристик
уменьшается, с увеличением деформации
разница между значениями порога текучести
и предела прочности уменьшается и при
больших степенях деформации (70 – 90%)
величина предела текучести практически
приближается к величине предела
прочности.
Таким образом, при холодной прокатке основным фактором, который влияет на предел текучести, есть деформационное упрочнение. Предел текучести определяется с помощью кривых упрочнения, которые строятся по результатам исследований металлов на разрывных машинах.
Для определения предела текучести и предела прочности расчетным путем кривые упрочнения аппроксимированы математическими выражениями. Часто используют формулы такого вида:
(15.51)
(15.52)
где
– предел текучести
отожженного
металла, МПа;
– суммарное
относительное обжатие, %;
А, В, n, m – эмпирические коэффициенты, зависящие от химического состава металла.
Значения
,
,
А,
В,
m,
и n
сведены в таблицу 15.4.
Таблица 15.4 – Значение постоянных величин для определения предела текучести и предела прочности
|
Сталь |
|
А, МПа |
n |
|
В, МПа |
m | |
|
Армко-железо |
250 |
50,0 |
0,56 |
370 |
33,0 |
0,61 | |
|
Ст 0 |
250 |
56,2 |
0,46 |
360 |
16,5 |
0,68 | |
|
Ст 1 |
260 |
13,3 |
0,73 |
400 |
26,8 |
0,57 | |
|
Ст 2 |
300 |
30,6 |
0,62 |
380 |
18,6 |
0,71 | |
|
08 кп |
230 |
34,6 |
0,60 |
320 |
14,8 |
0,75 | |
|
08 |
300 |
77,0 |
0,48 |
400 |
52,0 |
0,54 | |
|
10 |
300 |
29,5 |
0,64 |
370 |
27,8 |
0,62 | |
|
20 |
380 |
31,6 |
0,64 |
510 |
5,8 |
0,98 | |
|
20А |
350 |
64,5 |
0,50 |
520 |
11,7 |
0,83 | |
|
35 |
- |
- |
- |
520 |
33,8 |
0,60 | |
|
40 |
350 |
83,6 |
0,48 |
600 |
14,0 |
0,82 | |
|
45 |
350 |
86,6 |
0,48 |
580 |
14,4 |
0,83 | |
|
50 |
400 |
100,0 |
0,47 |
680 |
17,4 |
0,80 | |
|
85 |
500 |
147,0 |
0,43 |
950 |
21,0 |
0,77 | |
|
65Г |
400 |
176,0 |
0,35 |
780 |
19,0 |
0,78 | |
|
70Г |
- |
- |
- |
550 |
1,9 |
1,20 | |
|
09Г2 |
320 |
59,0 |
0,46 |
470 |
6,4 |
0,91 | |
|
12ГС |
500 |
100,0 |
0,34 |
680 |
19,0 |
0,64 | |
|
10Г2 |
350 |
44,0 |
0,59 |
470 |
18,0 |
0,75 | |
|
25ХГСА |
380 |
57,0 |
0,57 |
580 |
17,0 |
0,76 | |
|
30ХГСА |
480 |
86,0 |
0,45 |
640 |
34,0 |
0,61 | |
|
У10 |
450 |
25,0 |
0,79 |
620 |
18,0 |
0,83 | |
|
У12 |
550 |
27,0 |
0,76 |
680 |
22,0 |
0,77 | |
|
У8А |
590 |
18,0 |
0,84 |
500 |
14,0 |
0,84 | |
|
У8ГА |
400 |
114,0 |
0,44 |
670 |
22,0 |
0,73 | |
|
У9А |
300 |
127,0 |
0,41 |
600 |
15,0 |
0,80 | |
|
У10А |
400 |
64,0 |
0,60 |
600 |
27,0 |
0,77 | |
|
У12А |
620 |
7,6 |
1,02 |
- |
- |
- | |
|
Р9 |
270 |
79,0 |
0,61 |
670 |
13,0 |
0,91 | |
|
9ХФ |
350 |
90,0 |
0,49 |
590 |
19,0 |
0,80 | |
|
50ХФА |
450 |
32,0 |
0,66 |
550 |
45,0 |
0,50 | |
|
Э21, Э22 |
370 |
34,0 |
0,63 |
480 |
22,0 |
0,68 | |
|
Э31, Э32 |
400 |
112,0 |
0,38 |
580 |
34,0 |
0,59 | |
|
Э41, Э42 |
500 |
48,0 |
0,62 |
640 |
50,0 |
0,54 | |
|
Х15Н60 |
- |
- |
- |
640 |
32,0 |
0,70 | |
|
ОХ13/ЭИ496/ |
320 |
72,0 |
0,45 |
500 |
17,0 |
0,71 | |
|
Х25Т/ЭИ439/ |
- |
- |
- |
450 |
53,0 |
0,50 | |
|
2Х13Н4Г9/Х13Н4Г9, ЭИ100 |
340 |
18,0 |
0,84 |
970 |
3,6 |
1,30 | |
|
1Х21Н5Т/ЭИ811 |
670 |
27,0 |
0,68 |
780 |
19,0 |
0,70 | |
|
Х14Г14НЗТ /ЭИ711 |
300 |
93,0 |
0,62 |
900 |
7,2 |
1,10 | |
|
Х14Г14Н /ЭП212 |
340 |
33,0 |
0,78 |
740 |
10,0 |
1,00 | |
|
Х18Н9 /1Х18Н9, ЭЯ1 |
250 |
19,0 |
1,00 |
630 |
1,3 |
1,60 | |
|
2Х18Н9 |
600 |
38,0 |
0,70 |
840 |
24,0 |
0,74 | |
|
Х18Н9Т 1Х18Н9Т, 3Я1Т |
410 |
24,0 |
0,91 |
680 |
6,2 |
1,24 | |
|
4Х18Н2502 /Х18Н2502, ЭЯ3C |
600 |
36,0 |
0,76 |
- |
- |
- | |
|
Х23Н18/ЭИ417 |
360 |
170,0 |
0,46 |
- |
- |
- | |
|
ХН75БТЮ/ЭИ602 |
540 |
73,0 |
0,65 |
680 |
54,0 |
0,69 | |
|
ХН78Т /ЭИ435/ |
500 |
71,0 |
0,58 |
800 |
13,0 |
0,87 | |
|
12Х5МА |
480 |
23,0 |
0,72 |
580 |
8,9 |
0,89 | |
|
0Х20Н4АГ10/ННЗ |
500 |
25,0 |
0,92 |
800 |
6,6 |
1,20 | |
|
0Х17Н5Г9АБ/ЭП55 |
600 |
59,0 |
0,69 |
850 |
22,0 |
0,86 | |
|
Х22Н5АГ9 /ЭП20 |
550 |
51,0 |
0,72 |
880 |
18,0 |
1,23 | |
|
ЭИ659 |
700 |
3,8 |
1,10 |
780 |
2,2 |
1,18 | |
|
ЭИ712 |
380 |
36,0 |
0,62 |
520 |
6,0 |
1,00 | |
|
ЭИ763 |
470 |
14,0 |
0,80 |
620 |
10,0 |
0,76 | |
|
ЭИ846 |
330 |
54,0 |
0,74 |
570 |
38,0 |
0,78 | |
|
ЭИ852 |
330 |
194,0 |
0,26 |
580 |
90,0 |
0,32 | |
|
ЭИ962 |
600 |
40,0 |
0,64 |
740 |
27,0 |
0,68 | |
При
использовании данных табл.
15.4 необходимо учесть, что величины
и
полученные при исследованииотожженного
металла и могут значительно отличаться
от величин, которые приведены
в Гостах или технических условиях на
данную марку
стали, потому что в ряде случаев последними
предусматриваются испытания металла
после специальной термической обработки.
Сведения об изменении механических
характеристик относятся к процессам
деформации металла в холодном состоянии
со
степенями деформации более 5 % и для
расчета
с малыми обжатиями (например,
дрессировка) не могут быть применены.
Средний предел текучести в очаге деформации при холодной прокатке часто определяют как среднеарифметическое.
(15.53)
где
и
– пределы текучести соответственно в
сечениях входа и выхода из очага
деформации.
Величины
и
находят по кривым упрочнения или
рассчитывают по вышеприведенным
формулам. Однако определение предела
текучести по этой формуле не совсем
точно, потому что
механические свойства металла изменяются
вдоль дуги контакта не прямолинейно. В
начале очага деформации предел текучести
растет интенсивнее, чем в конце.
Более точные результаты дает определение среднего предела текучести по среднему относительному обжатию, который рассчитывается по формуле:
(15.54)
где
и
– суммарное относительное обжатие до
и после прохода.
Выше приведена методика определения предела текучести при холодной прокатке только с учетом упрочнения металла. Вместе с этим на его величину в некоторой степени влияют и другие факторы. Принято признавать, что при холодной прокатке механические свойства мало зависят от скорости деформации, что в целом справедливо, но значительная разница между скоростями деформации в реальных процессах и при испытаниях металла на растяжных машинах приводит к повышению предела текучести на 30 – 40 %.
Кроме этого, при испытании на разрывных машинах металл подлежит растяжению, а при прокатке имеет место схема сжатия. Опыты показывают, что величина предела текучести при сжатии приблизительно на 10 % выше, чем при растяжении.
Также следует учитывать, что в результате пластической деформации температура металла в очаге деформации повышается и достигает 200 – 250°С, что способствует некоторому снижению предела текучести.
С учетом этих факторов предел текучести при холодной прокатке можно определить по формуле:
(15.55)
где
– предел текучести, найденный с учетом
только упрочнения;
–
коэффициент,
учитывающий схему напряженного состояния;
–
температурно-скоростной
коэффициент.
Величину
можно
принять равной 1,1.
На
основе анализа режимов деформации в
условиях действующих
станов
установлено,
что величина коэффициента
находится в пределах 1,1 – 1,2. Для более
точного определения коэффициента
необходимо использовать экспериментальные
данные по температурно-скоростной
зависимости предела текучести в условиях
холодной деформации.
