Учебники по популярным профессиям
на asv0825.ru

Основы теории обработки металлов давлением

       

Строение металлов и их пластическая деформация

Строение металлов. Теория обработки металлов давлением изучает физическую природу пластической деформации металлов, влияние различных факторов на процесс деформирования, силовое взаимодействие между инструментом и деформируемым металлом, влияние пластической деформации на строение и свойства обрабатываемого материала и др.

Металлы и сплавы состоят из прочно соединенных друг с другом зерен (рис. 2.1, а). Такое строение формируется в процессе кристаллизации металла и перехода его из жидкого состояния в твердое. В промышленных условиях кристаллизация начинается одновременно во многих точках, называемых центрами кристаллизации. Около этих центров по мере затвердевания металла растут кристаллы металлического вещества, из которых формируются зерна. Если в жидком металле атомы находятся в непрерывном хаотическом движении, то в твердом они располагаются в определенном порядке. Такое строение вещества называется кристаллическим. После кристаллизации зерно представляет собой кристалл неправильной формы и называется кристаллитом, а строение металла — поликристаллическим. Кристаллическое строение схематично изображается кристаллической решеткой (рис. 2.1, б), которая для каждого металла имеет вполне определенное расположение центров устойчивого равновесия атомов. Кристаллическая решетка характеризуется также типом элементарной ячейки и расстоянием между атомами, называемым параметром решетки. Путем перемещения таких ячеек в трех взаимно перпендикулярных направлениях строят кристаллическую решетку того или иного металла.

Рис. 2.1. Строение металла:
а - микроструктура металла, б - схема кристаллического строения, в, г - объемно центрированная и гранецентрированная кубические решетки, д - гексагональная решетка

На рис. 2.1, в ... д приведены три наиболее распространенных типа элементарных ячеек, в соответствии с которыми получили свое название и кристаллические решетки. Объемно центрированную кубическую решетку (рис. 2.1, в) имеют железо при температуре ниже 910 °С, хром, титан при температуре выше 882 °С, вольфрам, молибден и др., гранецентрированную кубическую (рис. 2.1, г) - железо при температуре от 910 до 1410 °С, алюминий, свинец, медь, серебро, золото и др. Магний и бериллий при температуре ниже 882 °С, а также титан и некоторые другие металлы имеют гексагональную плотноупакованную кристаллическую решетку (рис. 2.1, д).

В промышленных металлах и сплавах, как правило, присутствуют различные неметаллические включения в виде оксидов, нитридов, сульфидов и т.д. В силу того что температура затвердевания неметаллических включений ниже, чем металла, в первую очередь кристаллизуются поликристаллы, а затем затвердевают неметаллические включения, которые располагаются по границам зерен в виде тонких прослоек или отдельных включений разнообразной формы. Размеры зерен, во многом зависящие от скорости охлаждения, обычно составляют 0,01 . . . 0,1 мм; при медленном охлаждении жидкого металла их размеры могут достигать нескольких миллиметров. Следует отметить, что кристаллические решетки в зернах могут иметь различные дефекты (несовершенства) , например отсутствие в некоторых узловых точках атомов (образование вакансий), искажение реиктки из-за внедрения лишних атомов, наличие микроскопических пор, образующихся вследствие усадки металла при кристаллизации, и др.

Свойства металлов во многом зависят от их кристаллического строения, размера и формы зерен неметаллических включений. Так, кристаллы, имеющие гранецентрированную кристаллическую решетку (свинец, алюминий, медь), обладают наибольшей пластичностью, а деформированный мелкозернистый металл прочнее литого, имеющего крупнозернистое строение.

Рейтинг@Mail.ru
Рейтинг@Mail.ru