Nr zespołu: 3 poniedziałek 10:45	Temat: Odkształcenie plastyczne i rekrystalizacja metali	Ocena:
Numer ćwiczenia: 8	Nazwisko i imię:	Uwagi:
Data wykonania: 09.12.2002	Wydział rok grupa WMiIM II 6

WSTĘP TEORETYCZNY:

Defektami sieci nazywamy zaburzenia w periodycznym ułożeniu atomów. Defekty dzielimy na:

1. punktowe - są to te wady sieciowe, których pozycja określana jest punktem. Defekty te powodują lokalne odkształcenie sprężyste sieci kryształu rozprzestrzeniające się sferycznie na niewielkie odległości.

2. liniowe (dyslokacje) - posiadają jeden wymiar (długość) znacznie większy od pozostałych.

3. powierzchniowe - dwuwymiarowe defekty struktury krystalicznej, z których podstawowe znaczenie posiadają granice ziaren, granice międzyfazowe oraz błędy ułożenia.

Błąd ułożenia powstaje przez usunięcie lub wprowadzenie do określonego obszaru kryształu fragmentu gęsto obsadzonej warstwy atomowej.

Odkształcenie - reakcja materiału na naprężenia powstałe w wyniku przyłożonych obciążeń zewnętrznych.

Podstawowym mechanizmem odkształcenia plastycznego jest poślizg dyslokacji. Występuje on w uprzywilejowanych płaszczyznach krystalograficznych, gęsto wypełnionych atomami i w kierunkach o najgęstszym ułożeniu atomów. Dzieje się tak dlatego ponieważ w tych płaszczyznach i kierunkach są najmniejsze odległości między atomami.

Drugim mechanizmem odkształcenia jest bliźniakowanie. Jest to nagły proces poślizgu zachodzący w niewielkim obszarze sieci, ściśle ograniczonym przez granice bliźniacze.

Zgniotem nazywamy całość zmian własności fizycznych i mechanicznych metali i stopów wywołanych odkształceniem plastycznym „na zimno”, tzn. poniżej temperatury rekrystalizacji.

Rekrystalizacja jest to proces podczas którego dochodzi do odbudowy struktury poprzez tworzenie się nowych nie odkształconych ziaren drogą powstawania zarodków i ich wzrost. Szybkość rekrystalizacji zależy od dwóch procesów. Szybkości tworzenia zarodków oraz szybkości ich wzrostu.

Zarodkowanie polega na tworzeniu się małych obszarów o niemal doskonałej strukturze krystalicznej, zdolnych do ciągłego wzrostu kosztem odkształconej osnowy.

Zdrowienie są to procesy zachodzące podczas nagrzewania lub wygrzewania materiału odkształconego plastycznie w zakresie temperatur poniżej temperatury rekrystalizacji, zapewniającym jednak przebieg dyfuzji.

Poligonizacja (zdrowienie wysokotemperaturowe) proces kształtowania się podziaren.

Rozrost ziaren proces strukturalny, który zachodzi podczas wyżarzania materiału po zakończeniu rekrystalizacji pierwotnej.

Cel ćwiczenia:

Ustalenie wpływu wielkości odkształcenia na wielkość ziarna po rekrystalizacji.

Ćwiczenie nr 1: REKRYSTALIZACJA ALUMINIUM

Mając 5 aluminiowych próbek odmierzono ich początkową długość l₀ = 50 mm. Następnie nadano tym próbkom odkształcenia:

próbka nr 1 - 2% = 1 mm

próbka nr 2 - 4% = 2 mm

próbka nr 3 - 7% = 3,5 mm

próbka nr 4 - 10% = 5 mm

próbka nr 5 - 15% = 7,5 mm

Odkształcone próbki umieszczono w piecu w temp. ok. 500°C na czas 30 minut. Po nagrzaniu do tej temp. próbki zostały wyjęte z pieca i ostudzone na powietrzu, po czym obserwowaliśmy zmiany wielkości ziarna po rekrystalizacji. Następnie wytrawiono je odczynnikiem o składzie HCl, HNO₃, HF, H₂O w celu uzyskania makrostruktury.

Obliczenia:

Ze wzoru:

gdzie:

,

A -powierzchnia badanej próbki,

m - ziarna leżące w środku próbki,

n - ziarna leżące częściowo w środku próbki

Obliczono ilość ziaren przypadających na 1 cm próbki z określeniem średniej powierzchni próbki:

Próbka nr 2: 3 cm² próbki, gdzie m = 9 i n = 15

K = 17,5

L_z = 5,83

Próbka nr 3: 2 cm² próbki, gdzie m = 40 i n = 51

K = 66,5

L_z = 33,25

Próbka nr 4: 1 cm² próbki, gdzie m = 40 i n = 35

K = 58,5

L_z = 58,5

Próbka nr 5: 0,5 cm² próbki, gdzie m = 62 i n = 38

K = 82

L_z = 164

Wnioski:

W obliczeniach nie wzięto pod uwagę próbki nr 1 ponieważ nie zrekrystalizowała do końca. Było to spowodowane tym, że była ona za krótko trzymana w żądanej temperaturze przez co nie osiągnęła temp. rekrystalizacji.

Wraz ze wzrostem wartości zgniotu maleje jednostkowa powierzchnia ziarna (coraz drobniejsza struktura).

Ćwiczenie nr 2: REKRYSTALIZACJA STALI NISKOWĘGLOWYCH

W ćwiczeniu zbadano twardość 3 próbek (przy użyciu twardościomierza Rockwella) ze stali niskowęglowych o średnicy d = 10 mm i długości h₀ = 15 mm. Na prasie hydraulicznej nadano im odkształcenia:

Próbka nr 1:

Nieodkształcona o twardości 65,5 HRB

Próbka nr 2:

Odkształcona 5% o twardości 71 HRB

Próbka nr 3:

Odkształcona 10% o twardości 82 HRB

Ze wzoru
oblicza się względną zmianę długości próbek wyrażoną zwykle w procentach.

Po podstawieniu odpowiednich wartości otrzymujemy:

dla próbki nr 1

dla próbki nr 2

dla próbki nr 3

Wnioski:

Z powyższego wykresu można wywnioskować, że wraz ze wzrostem zgniotu rośnie twardość.

1

---