Zgniotem nazywamy zmiany własności fizycznych i mechanicznych metalu lub stopu wywołane jego odkształceniem na zimno (poniżej około 0.4 T_top). Podczas zgniotu zachodzą zmiany strukturalne związane z wprowadzeniem defektów sieci: punktowych i liniowych, a w przypadku bliźniakowania także powierzchniowych. Ze wzrostem odkształcenia wzrasta ilość defektów i ulega zaburzeniu periodyczny układ atomów w sieci.

Miara zgniotu jest stopień odkształcenia wyrażany w procentach lub rzeczywiste odkształcenie. Względne odkształcenie może być określone jako:

- względne odkształcenie

ε = Δl/l₀*100%

- względna redukcja przekroju

ε = ΔS/S₀*100%

gdzie:

Δl i ΔS są odpowiednio przyrostem długości lub wielkością redukcji przekroju

l₀ i S₀ są długością początkowa i przekrojem początkowym

Zgniotem krytycznym nazywamy minimalna wartość zgniotu przy którym następuje rekrystalizacja, wielkość ziarna jest największa

Rekrystalizacja jest procesem, w którym powstają zarodki nowych nie odkształconych ziarn, które następnie się rozrastają Proces ten zachodzi w temperaturach powyżej tzw. temperatury rekrystalizacji. Jest to spowodowane głownie zanikiem dyslokacji, których gęstość spada w tym okresie o kilka rzędów wielkości. wywołuje to zmniejszenie umocnienia, a wiec obniżenie twardości i wytrzymałości i wzrost własności plastycznych.

Istota rekrystalizacji jest zarodkowanie w zgniecionym materiale nowych, nie odkształconych ziarn i ich rozrost, aż do całkowitego pochłonięcia obszarów zdefektowanych.

OKREŚLENIE WIELKOŚCI ZIARN W ZALEŻNOŚCI OD STOPNIA ZGNIOTU (ε).

Do badania wykorzystane zostały próbki aluminiowe, które poddane zostały rozciąganiu W ten sposób uzyskano w nich zgniot (odpowiednio 2%,4%,7%,9%,11%,13%).

Następnie odkryto na nich ziarna poprzez wytrawienie w kwasie fluorowodorowym (HF). Na próbkach zakreślamy powierzchnie bazową (S_B), liczymy ilość ziarn (n) na tej powierzchni i obliczamy średnią wielkość ziarn ze wzoru :

S_śr = S_B / n

Wyniki umieszczamy w tabeli i rysujemy wykres.

Paski aluminiowe rozciągane i wyżarzane były w temperaturze rekrystalizacji. Ziarno ujawnione było kwasem fluorowodorowym.

Wykres zależności wielkości ziarna od E[%]

E - wydłużenie [ % ]

PRÓBKI WYŻARZANE PRZEZ 30 MIN. W RÓŻNYCH TEMPERATURACH

1) w temp. 200^oC

l = 110mm

l₀ = 45mm

d = 9,7mm

l₁ = 49mm

g = 0,9mm

Δl = 4mm

S₀ = 8,73mm²

F_m = 0,87kN

R_m= 0,0996563

2) w temp. 250^oC

l = 110mm

l₀ = 45mm

d = 9,5mm

l₁ = 55mm

g = 0,9mm

Δl = 10mm

S₀ = 8,55mm²

F_m = 0,62kN

R_m= 0,0725146

3) w temp. 300^oC

l = 110mm

l₀ = 45mm

d = 9,7mm

l₁ = 59mm

g = 0,9mm

Δl = 14mm

S₀ = 8,73mm²

F_m = 0,57kN

R_m= 0,065292

4) w temp. 35 0^oC

l = 110mm

l₀ = 45mm

d = 9,7mm

l₁ = 60mm

g = 0,9mm

Δl = 15mm

S₀ = 8,73mm²

F_m = 0,58kN

R_m= 0,0664375

5) w temp. 400^oC

l = 110mm

l₀ = 45mm

d = 9,7mm

l₁ = 62mm

g = 0,9mm

Δl = 17mm

S₀ = 8,73mm²

PRÓBKA NIEWYŻARZANA W STANIE ZGNIOTU

l = 110mm

l₀ = 45mm

d = 9,7mm

l₁ = 47mm

g = 0,9mm

Δl = 2mm

S₀ = 8,73mm

F_m = 1,30kN

R_m= 0,1489117

ZALEŻNOŚĆ WYTRZYMAŁOŚCI NA ROZCIĄGANIE OD TEMPERATURY

ZALEŻNOŚĆ WYDŁUŻENIA OD TEMPERATURY

Wnioski.

Rekrystalizacja ma praktyczne znaczenie które polega na możliwości usunięcia skutków zgniotu albo po odkształceniu na zimno albo w trakcie odkształcenia na gorąco, kiedy to umocnienie jest usuwane jednocześnie z odkształceniem. Umożliwia to osiąganie bardzo dużych stopni odkształcenia przy stosunkowo małych naprężeniach i bez umocnienia. Wyżarzanie rekrystalizujące pozwala na regulację własności wyrobów w dość szerokich granicach. Wiele wyrobów dostarcza się w różnych stanach umocnienia, np. twardym ( po przeróbce plastycznej na zimno ), półtwardym ( po częściowej rekrystalizacji ), miękkim ( po całkowitej rekrystalizacji ). Umożliwia to wytwarzanie tego samego materiału w stanie twardym i mało plastycznym albo w stanie miękkim i bardzo plastycznym. Jest to szczególnie ważne w przypadku stopów metali nieżelaznych i stali nierdzewnych, których własności nie możemy zmieniać przez hartowanie i odpuszczanie.

Wielkość ziarna wywiera duży wpływ na własności metali i stopów. Wiąże się to z różnymi własnościami granic ziaren oraz różnicą orientacji krystalograficznej, występującą przy przejściu od jednego ziarna do drugiego. Powszechnie wiadomo, że polikryształy cechują się znacznie wyższymi własnościami wytrzymałościowymi, a równocześnie mniejszą plastycznością niż monokryształy. Zjawisko to występuje szczególnie jaskrawo w metalach heksagonalnych. Jest to związane z blokowaniem ruchu dyslokacji przez granice ziaren. W wyniku tego występuje ścisła zależność między wielkością ziaren a granicą plastyczności, określona wzorem Halla - Petcha:

σ_d = σ_o + kd ^-1/2

σ_d - dolna granica plastyczności, σ_o - i k - stałe, d - przeciętna wielkość ziaren (niekiedy za d podstawia się wielkość podziaren). Ze względu na wzrost własności wytrzymałościowych, jaki można osiągnąć przez rozdrobnienie ziaren, dążymy do otrzymywania materiałów konstrukcyjnych o możliwie minimalnym ziarnie, co możemy osiągnąć przez przeróbkę plastyczną i obróbkę cieplną.

Rola granic ziaren zmienia się przy podwyższonych temperaturach. Ze względu na możliwości wspinania się dyslokacji, efektywność granic ziaren, jako przeszkód blokujących ruch dyslokacji, maleje. Równocześnie występuje poślizg po granicach ziaren, który powoduje, że pod wpływem napreżeń stycznych ziarna mogą przesuwać się sztywno względem siebie, ślizgając się po granicy bez dostrzegalnych odkształceń wewnątrz ziaren. Czynnikiem kontrolującym ten proces jest szybkość samo dyfuzji atomów i możliwość ich przechodzenia z wysepek o dobrym dopasowaniu do wysepek o złym dopasowaniu. W związku z tym granice ziaren osłabiają materiał przeznaczony do pracy przy wysokiej temperaturze. Dlatego dążymy, aby materiały takie posiadały możliwie duże ziarno lub, aby na granicach ziaren spowodować wydzielenie trudno rozpuszczalnych cząstek blokujących poślizg.

P.S. Musisz zmienić wnioski!!!

- 2 -