УДК 669-179

ДЕФОРМАЦИЯ И СВОЙСТВА ЛИТЫХ ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ

 

DEFORMATION AND PROPERTIES OF CAST POROUS MATERIALS

 

Карпов В.Ю. (НМетАУ, г.Днепропетровск, Украина)

Толстенко А.В., Бедин А.С. (ДГАЭУ, г.Днепропетровск, Украина)

 

Karpov V. (National metallurgical academy of Ukraine)

Tolstenko A., Bedin A. (Dniepropetrovsk state agrarian- economic university, Ukraine)

 

Рассмотрено изменение механических свойств литых пористых материалов при их деформации прокаткой и волочением.

Change of mechanical properties of cast porous materials is described at their deformation rolling and drawing.

 

Ключевые слова: газар, прокатка, волочение, прочность.

Key words: gazar, rolling, drawing, strength.

 

Цель исследования - изучение изменения механических свойств литых пористых анизотропных материалов (газаров)  при пластической деформации.

При изготовлении газаров [1,2] достаточно легко получать поры  диаметром 20 – 25мкм при общей пористости 25 – 30%. Получение более мелких по диаметру пор гораздо сложнее, но пластическая деформация позволяет решить эту проблему.

Для экспериментов по деформации изготавливались заготовки в виде отливок диаметром 20мм и длиной 130мм, которые прокатывались (волочились) в пруты диаметром 10мм.

Исследование процессов деформации проводилось как для свободной продольной прокатки, так и для волочения круглых заготовок.

Деформированные образцы показали более высокие механические свойства при всех степенях деформации. Прокатанный прут после отжига для снятия внутренних напряжений при толщине 10 мм имел прочность в 1,5 – 2 раза выше, чем монолитный и равный ему по размерам. Не отожжённый деформированный образец имел прочность в 2 – 3 раза выше, чем монолитный прут диаметром 10 мм.

При исследовании деформированных образцов было отмечено, что есть зависимость предела текучести от степени деформации (рис.1а). С повышением степени деформации предел текучести заметно повышается, но эта зависимость не линейна. В тоже время временное сопротивление образцов заметно снижалось с увеличением пористости (рис.1б).

Микроструктурные исследования показали, что происходит процесс превращения тонких перегородок между порами в участки с малым количеством дефектов структуры. При уменьшении расстояния между порами прочность образцов повышается (рис. 2). 

  

                                         а                                                           б

Рисунок1 - а - влияние степени деформации на предел текучести газаров;

б – влияние пористости на временное сопротивление газаров

1 – по плоскости сечения, 2 – по плоскости фактического сечения

 

Рисунок 2- Влияние расстояния между порами на: 1 - прочность медных газаров по плоскости фактического сечения образца, 2 – временное сопротивление по плоскости фактического сечения образца

 

Было установлено повышение временного сопротивления деформированных образцов газаров  по площади фактического сечения, что связывалось с уменьшением толщины перегородок между порами. В интервале   115 - 40 мкм временное сопротивление практически не изменялось и лишь в интервале 40 - 20 мкм наблюдалось некоторое его повышение, которое более интенсивно росло с уменьшением толщины перегородок.                             

Такие результаты подтверждают предположение о том, что повышение прочности газаров может быть достигнуто  утончением перегородок между порами, что возможно только при значительной деформации образцов.

При высоком уровне пластической деформации образцов их поверхностный слой уплотняется вплоть до сваривания части пор, что увеличивает прочность.

Изучение микроструктуры показало, что уменьшение пористости и сечения пор газаров при прокатке проходит более интенсивно, чем при волочении. При прокатке металл образца в очаге деформации течет как в продольном, так и в радиальном направлении.

При волочении механизм деформация иной. За счет создания дополнительных продольных растягивающих напряжений уменьшается радиальное течение металла. Соответственно деформация образца в продольном направлении больше, чем при свободной прокатке. Поэтому деформация образцов   при волочении всегда меньше (рис. 3). Эта разница может достигать 20 – 40%.

  

                                          а                                                     б

Рисунок 3- Влияние степени деформации на пористость газара:

(а) – деформация волочением,     (б) – деформация прокаткой, 1 – П – пористость =15%, 2 – П =30%

 

Полученные результаты могут быть использованы для получения облегченных, но прочных конструкционных материалов для нужд современной промышленности.

 

Список литературы

1.      Шаповалов В.И. Легирование водородом [Текст] / В.И.Шаповалов.-  Днепропетровск.: Журфонд, 2013. – 385 с.

2.      Карпов В. Ю. Физико-механические свойства газаров [Текст] / В.Ю. Карпов // ФХММ. 2007. - №5. – С.34 – 37.