CS266836B1 - Způsob stanoveni kritického stupné deformace - Google Patents

Abstract

Řešení se týká způsobu stanovení kritického stupně deformace při tváření za tepla a za daných termomechanických podmínek. Toto způsobí proces rekrystalizace, a tím rozrušení primární licí struktury, respektive zjemnění zhrublé struktury vzniklé jako následek předchozích podmínek zpracování. Na podélném řezu klínové zkoušky provedené za tepla se v kritickém místě změří rozměr. Tento se měří po zviditelnění makrostruktury a slouží ke stanovení kritického stupně deformace.

Description

Vynález se týká způsobu stanovení kritického stupně deformace, který při tváření za tepla za daných termomechanických podmínek způsobí proces rekrystalizace a tím rozrušení primární licí struktury nebo zjemnění zhrublé struktury vzniklé jako následek předchozích podmínek zpracování. Vynález spadá do oboru tváření.

Jednou z kritických operací, podmiňujících výslednou jakost výkovku, je tváření po prvém ohřevu ingotu, kdy dochází k rozrušování primární licí struktury. Licí struktura ingotů některých typů slitin je značně hrubá, k jejímu rozbití vlivem obtížného průběhu rekrystalizace dochází velmi obtížně a v důsledku toho dochází i k výskytu povrchových trhlin. K zhrubnutí struktury a tím i následně ke snížení plastických vlastností výkovku může dojít také nesprávnou kombinací termomechanických podmínek během tváření. Znalost minimálního stupně deformace, potřebného k iniciaci rekrystalizačního procesu, tzn. kritického stupně deformace, umožňuje zvolení takových termomechanických podmínek při zpracování tepla, které umožní rozrušení primární licí struktury vzniklé při předchozích operacích vlivem subjektivních nebo objektivních příčin.

V současné době se získávají potřebné znalosti termomechanických podmínek pro vznik rekrystalizace z tzv. rekrystalizačních diagramů, znázorňující závislost velikosti zrna na teplotě a stupni deformace.

Tyto diagramy se získávají nejčastěji vyhodnocováním mikrostruktury vzorků zpracovaných za různých termomechanických podmínek, což je však značně časově náročné. Další způsob vyhodnocení kritického stupně deformace je podle kritéria makrostruktury na podélných výbrusech tahové zkoušky přetržené za definovaných termomechanických podmínek. Nevýhodou této jinak velmi jednoduché a dostupné zkoušky je skutečnost, že pásmo vyhodnocování je poměrně malé a přesnost měření závisí do značné míry na přesnosti odfrézování zkoušky do roviny největšího průměru a nerespektuje vliv styku zpracovávaného materiálu s nástrojem.

Uvedené nevýhody stávajícího stavu odstraňuje způsob stanovení kritického stupně deformace, který je nutný k iniciaci rekrystalizačního procesu hrubé licí struktury nebo zhrublé struktury vzniklé během zpracování u kovových materiálů podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se vzorek deformuje na klínový tvar v rozmezí teplot 350 až 1 300 °C, podélně se rozřízne, zviditelní se makrostruktura, načež se změří tloušťka klínu v místě přechodu jemnozrnné struktury v hrubozrnnou. Kritický stupeň deformace se určí ze vztahů:

ho - h . É = -------- . 100 ho kde £ je velikost deformace v procentech, ho = původní výška zkoušky a h rozměr zkoušky v místě přechodu.

Výhodou tohoto způsobu stanovení kritického stupně deformace je, že průřez klínové zkoušky se mění pozvolna a tedy malé změně deformace odpovídá poměrně značná délka zkoušky. V důsledku toho lze přesně stanovit i místo kritického stupně deformace a velmi snadno je přesně změřit bez nátoku na velkou přesnost podélného řezu klínové zkoušky. Dále provedení zkoušky respektuje vliv styku zpracovávaného předmětu s nástrojem, což odpovídá skutečnosti při tváření materiálů v provozních podmínkách.

Příklad provedení kritického stupně deformace, potřebného pro rozběh procesu rekrystalizace, lze použít Výsledky hodnocení klínové zkoušky z lité oceli CSN 41 7247. Vzorek pro provedení klínové zkoušky byl vyroben litím a opracován mechanicky na rozměr hranolu 25x25x xl80 mm a vyválcován při teplotě 1 100 °C s velikostí stupně deformace 0 až 80 8. Vyválcovaná zkouška byla podélně rozříznuta a na řezné ploše byl zhotoven metalografický výbrus a poté bylo provedeno leptání, kterým se zviditelnila makrostruktura. V kritickém průřezu, tj. v místě přechodu z primární hrubozrnné struktury se změřil rozměr klínové zkoušky a dle vzorce

CS 266 836 Bl 3 ho h ·

C= ------ · 100 (%) . ho

Me:

£ = velikost deformace v procentech ho = původní výška zkoušky, t j . 25 mm h = rozměr zkoušky v místě přechodu, který činil 21 mm, byla vypočtena velikost deformace nutné pro vznik rekrystalizované struktury při teplotě 1 100 °C, tj. 16 %.

Podobně u slitiny hliníku jakosti CSN 42 4218 byly vzorky z litého polotovaru opracovány na hranoly já 25x25x125 mm, které byly vykovány v zápustce na klínové výkovky podobného tvaru, jako v předchozím případě. Vzorky byly kovány při teplotách 400 °C až 475 °C, odstupňováno po 25 °C. Klínové zkoušky byly podélně rozříznuty, řezná plocha přebroušena a leptáním bylo provedeno zviditelnění makrostruktury. U jednotlivých vzorků byla změřena tlouštka klínu v místě přechodu primární hrubozrnné struktury do jemnozrnné a vypočetl se kritický stupeň deformace. Např. pro vzorek tvářený při teplotě 400 °C byla tlouštka klínu v místě přechodu primární hrubozrnné struktury v jemnozrnnou 19 mm. Z toho byla vypočtena kritická deformace

- 19

£. krit. = -------- . 100 = 24 %

Z takto získaných údajů byly sestaveny diagramy: stupeň deformace - teplota, který se využívá pro stanovení technologických zásad při tváření za tepla.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Způsob stanovení kritického stupně deformace pro iniciaci rekrystalizačního procesu hrubé licí struktury a také zhrublé struktury vzniklé během tváření kovových materiálů za tepla na tvářeném vzorku v podobě klínové zkoušky, na kterém se po rozříznutí zviditelní makrostruktura naleptáním, vyznačený tím, že se provede deformace v rozmezí teplot 350 až 1 300 °C, načež se změří tlouštka klínové zkoušky v místě' přechodu hrubozrnné makrostruktury v jemnozrnnou, která určuje podle vztahu:

   ho - h £ = ----- .100, ho

   Me E. je velikost deformace v procentech, ho původní výška zkoušky, h rozměr zkoušky v místě přechodu, kritický stupeň deformace v procentech.