Из статьи вы узнаете, что такое пластичность металла и как она зависит от химического состава. Как на показатель влияет температура, скорость деформации и напряженное состояние. Также найдете информацию о сплавах, обладающих высокой пластичностью.
Пластичность металлов проявляется при нагревании до высоких температур. Материалы растягиваются и деформируются под воздействием силы, но не ломаются, поэтому используются при изготовлении различных деталей. При высокой пластичности металлы постепенно разрушаются с предварительным образованием изгибов, при низкой – ломаются быстро. О показателях пластичности у разных сплавов и том, как это свойство используется в промышленности, расскажем дальше.
Что такое пластичность металла?
Это способность материала меняться под влиянием внешних факторов с сохранением изменений по завершении воздействия. Эксперты называют данную особенность обратной упругостью металлов. Сплавы с высокой пластичностью легко обрабатываются, подвергаются штамповке, ковке и другим воздействиям.
Пластичность зависит от температуры, до которой нагревается металл, но не во всех случаях. Показатель увеличивается при нагревании и снижается по завершении термического воздействия. Если сплавы демонстрируют хорошую пластичность в условиях комнатных температур, при охлаждении ниже нуля высока вероятность их разрушения.
Пластичность характерна для большинства металлов. У одних сплавов она высокая, у других – низкая. Материалы второй группы именуются хрупкими. При этом они не демонстрируют какой-либо деформации при разрушении или перед ним. Например, чугун считается хрупким металлом, тем не менее он широко используется во многих производственных отраслях.
Пластичность – важное свойство, которое часто учитывается при обработке металла. Например, кузовы автомобилей изготавливают из пластичных сплавов для возможности придания конструкциям необходимой формы. Показатели связаны с соотношением направления воздействия силы и стороны прокатки металла. Катаные сплавы обладают свойством направленности из-за удлинения структурных кристаллов (зерен) вдоль прокатки. Поэтому пластичность будет выше в том же направлении. Аналогичный показатель характерен и для листовой стали.
В поперечном направлении прочность металла может снижаться на 30 %, а пластичность – на 50 %. В зависимости от толщины материала показатели падают еще больше. Отдельные сплавы демонстрируют низкую пластичность в поперечном направлении. Например, титан и некоторые марки алюминия.
Всего существует три направления:
- продольное – X;
- поперечное – Y;
- по толщине – Z.
При аттестации сварщиков в процессе проверки навыков загиба стали часто наблюдается излом основного материала. Он возникает из-за того, что ось шва идет параллельно с направлением прокатки. Несмотря на высокие показатели в стороне X, появление нагрузок в направлении Y или Z способно разрушить структуру материала.
Проверить пластичность можно посредством теста на растяжение. Он выполняется в момент испытания металла на предел прочности. Выражается свойство, как относительное удлинение и сужение сечения материала.
Зависимость пластичности от химического состава
Показатель прямо зависит от чистоты материала. Мягкость очищенных металлов выше, чем у сплавов. Например, медь более пластичная, чем бронза (сплав с оловом). Высокий показатель также наблюдается у материалов, создающих твердые растворы. Тогда как у сплавов, образующих механические смеси и химические соединения, он ниже. Более высокая разница в пределах прочности и текучести металлов прямо влияет на их характеристики.
Пластичность также зависит от компонентов, входящих в состав материалов:
- Высокое содержание углерода снижает показатель. Сталь плохо поддается ковке, если процентное содержание вещества превышает 1,5 %.
- Наличие в составе кремния также уменьшает пластичность. Поэтому холодная штамповка и глубокая вытяжка применяются для обработки малоуглеродистой стали с небольшим содержанием этого компонента.
- Пластичность легированной стали повышается за счет ванадия и никеля, но снижается при наличии хрома и вольфрама.
- Хрупкость сплава увеличивается при соединении железа и серы, в результате чего образуется сульфид металла в виде эвтектики. Он располагается на границах зерен и плавится при температуре +1000 °С, разрушая связи между ними. Данный процесс называется красноломкостью.
- Для минимизации негативного воздействия серы используется марганец, формирующий тугоплавкое соединение.
- Фосфор двояко влияет на сталь – при его наличии в материалах возрастают пределы прочности и текучести, но образуется хладноломкость из-за уменьшения пластичности (вязкости) при низких температурах.
В листовой стали крупнозернистой структуры пластичность более низкая, а в деформированных мелкозернистых изделиях выше. Показатель падает из-за наличия микротрещин, пор и пузырьков.
Влияние температуры
Высокая температура повышает пластичность мало- и среднеуглеродистой стали. Однако у высокоуглеродистых сплавов этот показатель более выраженный и достигается без термического воздействия. Температура также не влияет на пластичность шарикоподшипниковых сталей.
Существуют сплавы, у которых показатель меняется в определенном диапазоне. Например, у технического железа при температуре от +800 до +1000 °С пластичность снижается. При достижении градуса плавления увеличивается хрупкость, поскольку возрастает вероятность пережога или перегрева.
Для углеродистой стали характерна зона синеломкости. Она наступает в диапазоне температур от +100 до 300 °С, когда прочность сплава возрастает, а пластичность уменьшается. Это происходит из-за выпадения малых частиц карбида в направлении плоскости скольжения в процессе деформации материала. Снижение показателя также происходит при фазовых превращениях.
Пластичность резко уменьшается при излишнем росте зерен в структуре металла. Явление наблюдается при перегреве, который исправляется отжигом. При пережоге на границах зерен появляются оксиды. Происходит разрушение межзеренных прослоек при приближении металла к температуре плавления. В результате в структуре материала появляются трещины. Данный процесс невозможно исправить, поэтому металл отправляется на переплавку.
Воздействие скорости деформации
Скорость деформации – изменение ее степени за определенный срок. При увеличении показателя пластичность снижается, что характерно для высоколегированной стали, сплавов магния и меди. Уменьшение объясняется двумя разнонаправленными процессами, которые происходят при работе с нагретыми металлами. При деформации наблюдается упрочнение сплавов, при рекристаллизации – ослабление. При высокой скорости деформации укрепление происходит быстрее обратного процесса. При штамповке взрывом и других подобных процедурах, когда скорость формирования изгиба достигает максимальных показателей, пластичность снова начинает увеличиваться. Рост происходит за счет увеличения температуры из-за выработки теплоты в процессе деформации.
Влияние напряженного состояния
Показатель определяется схемой расположения главных напряжений, которые действуют в малых объемах деформируемого материала. К ним относятся нормальные напряжения, действующие на трех плоскостях, перпендикулярных друг другу, где они взаимно уничтожаются по касательной. Существует 9 подобных схем, 2 из которых линейные, 3 – плоские, 4 – объемные.
Обработка давлением приводит к образованию двух объемных схем:
- Трехосное сжатие – напряжения распространяются по трем осям. Возникает при прокатке стали, прессовке, штамповании и свободной ковке.
- Напряженное состояние – в двух осях наблюдается напряжение сжатия, в третьей – растяжения. Появляется при листовой штамповке и волочении.
Пластичность хорошо просматривается на схемах главных напряжений. Возрастание роли сжатия приводит к увеличению показателя в процессе обработки материала. Поэтому пластичность при волочении ниже, чем при прессовании. Сжатие заготовки по бокам специальным инструментом в процессе обработки давлением приводит к увеличению этого напряжения.
Деформация в малых объемах определяется схемой ее главных частей. К основным относятся те, которые происходят по трем перпендикулярным осям, где касательное напряжение равно нулю.
При обработке материала давлением возникают следующие схемы главных деформаций:
- Сжатие по двум осям, растяжение по одной – хорошо просматривается при прессовании и волочении.
- Сжатие по одной оси, растяжение по двум – возникает при прокатке, ковке или объемной штамповке.
- Первая ось – сжатие, вторая – растяжение, на третьей ничего не происходит. Схема работает при прокатке широких полос и штамповке листов.
По схеме главных деформаций можно получить информацию о зернах и волокнах металла с характером их формирования. При обработке давлением физические и механические свойства, а также текстуру сплава определяет предельная главная деформация.
Металлы с хорошей пластичностью
Самые высокие показатели у платины серебряного цвета, золота желтого оттенка и розово-оранжевой меди. Немного меньшей пластичностью обладают:
- сталь в зависимости от углеродистого состава и добавок – например, марки Ст3 и 09г2c;
- алюминий AMG 2, 3, 5, латунь и прочие сплавы;
- свинец – высокие показатели зависят от температурных диапазонов.
Пластичность можно определить на основе ранее приобретенных знаний или с помощью тестов. Показатели зависят от того, как работают те или иные добавки с металлическим стеклом, а также от степени чистоты материала.
Имеют значение и другие переменные. В частности, число электронов, молекулярных орбиталей, принимающих участие в связях металла, а также расположение кристаллов и размеры зерен.
Стандартных правил не существует. Для каждого материала нужно определить связи между различными переменными, включая электронные и микроскопические. Проанализировать их на основе многомерного анализа, поскольку сплавы со схожими свойствами и характеристиками могут обладать разными показателями пластичности.
Особенности сотрудничества
ООО «МНИТЕК» выполняет заказы в любых объемах. Сотрудники компании режут черные и цветные металлы, нержавеющую и оцинкованную сталь с использованием современного лазерного оборудования, что обеспечивает максимальную скорость раскроя и сокращает сроки выполнения работ. Оказывают сопутствующие услуги по покраске, сварке, высокоточной гибке, очистке и обработке поверхности методом галтовки. За счет размеров стола для раскроя достигается высокий коэффициент использования металла.
Работы проводятся в соответствии с действующими ГОСТами и технологическими нормативами, на основе мощной материальной базы и инновационных технических наработок. Контроль осуществляется на каждом этапе, что позволяет создавать качественные изделия, отвечающие заявленным требованиям.
Компания сотрудничает с клиентами со всех регионов России. Заказ можно оформить через менеджера. Специалист примет заявку, при необходимости проконсультирует по имеющимся вопросам.
Услуги по теме:
Похожие статьи
Обязательным этапом большинства технологических процессов при изготовлении различных заготовок и деталей является раскрой...
Отзывы наших клиентов
Выражаем искреннюю благодарность и признательность ООО "Мнитек" за длительное и плодотворное сотрудничество в сфере услуг по лазерной резке и гибке металла.
За все время работы организация ООО "Мнитек" зарекомендовала себя как надежный поставщик. Мы высоко ценим сложившиеся между нами партнерские отношения и надеемся на дальнейшее их укрепление!
Желаем вам успехов в работе, экономической стабильности и достижения поставленных целей!
Выражаем благодарность ООО «МНИТЕК» за плодотворное сотрудничество с 2015 года.
Наша компания реализует ряд заказов, в том числе государственных, в области машиностроения и авиастроения, поэтому мы предъявляем соответствующие требования к выполнению работ. ООО «МНИТЕК» зарекомендовала себя как надежная компания, способная к оперативному решению возникающих вопросов. К качеству изделий и сроку изготовления претензий не возникало.
Профессионализм Ваших специалистов, большой технический потенциал и понимание наших потребностей является залогом успешного взаимодействия. Мы удовлетворены работой Вашей компании, и с уверенностью можем рекомендовать как компетентного и ответственного партнера.
Сотрудничаем с ООО "МНИТЕК" с 2020 года.
Поставщик вовремя и в полном объеме отгружал заказанные нами товары. Планируем и в дальнейшем работать с ООО "МНИТЕК" и увеличивать объем закупок.
Удобно закупать изделия напрямую от производителя!
За время нашего сотрудничества ООО "МНИТЕК" зарекомендовало себя как надежный, ответственный и вовремя выполняющий свои обязательства контрагент.
Выражаем благодарность компании ООО "МНИТЕК" за плодотворное сотрудничество, своевременность, оперативность, ответственность при выполнении заказов.
За многолетний период сотрудничества компании ООО "МНИТЕК" зарекомендовала себя как надежный поставщик и партнер, способный выполнять сложные задачи на высоком профессиональном уровне.
Выражаем искреннюю признательность и благодарность компании ООО "МНИТЕК" за многолетнее плодотворное сотрудничество.
Благодаря оперативной работе ООО "МНИТЕК", гибкой системе оплаты нами успешной реализовано строительство крупных объектов, таких как: "Ельцин центр", "Стадион ЕКБ Арена", "Аэропорт Симферополь", "Мемориал Самбекские высоты".
Сотрудники Вашей компании всегда в самые сжатые сроки с честью выходили из трудных ситуаций и справлялись с самыми сложными задачами, которые мы ставили перед ними. Прошу Вас выразить нашу благодарность всему коллективу за высокую степень профессионализма, которые со свойственным им оперативностью, тактом и огромным терпением сумели за долгие годы совместной работы расширить зоны нашего сотрудничества и ни разу не допустили сбои в своей работе.
Мы желаем Вам успешного развития и надеемся на дальнейшее взаимовыгодное сотрудничество.
Наша компания использует в своем производстве продукцию компании ООО «МНИТЕК» уже более 3х лет. Компания «МНИТЕК» обладает высококвалифицированными кадрами, своевременно реагирующими на все поступающие вызовы и запросы заказчика. За время нашего сотрудничества мы убедились в высоком качестве поставляемой продукции, а также надежности компании, как партнера. Благодарим компанию за совместно реализованные проекты и надеемся на продолжение нашего сотрудничества.
Мы искренне надеемся, что вы по-прежнему останетесь в списке наших надежных партнеров и желаем компании «МНИТЕК» и каждому сотруднику профессионального роста, финансовой стабильности и надежных партнеров.
Мы сотрудничает с ООО «МНИТЕК» с января 2019 года. Хотим поблагодарить Вас за внимательное отношение к своим партнерам
За это время у нас поменялись запросы, возникли разнообразные проекты, и всегда на помощь приходил Ваш коллектив. Профессионализм, оперативность Ваших сотрудников является одним из факторов успешного взаимодействия.
Хотелось бы отметить качество продукции, которое на протяжении всего периода зарекомендовало себя с лучшей стороны. Так же благодарим Вас за своевременное соблюдение сроков поставки и качество проведенных работ в рамках договора поставки. ООО «МНИТЕК» проявляет гибкость в случае возникновения спорных ситуаций, благодаря чему разрешение трудностей происходит всегда на взаимовыгодных условиях.
Мы верим в сохранение сложившихся деловых отношений, надеемся на дальнейшее взаимовыгодное сотрудничество. Желаем успешного развития и достижения новых вершин в бизнесе.
Наша организация выражает свою благодарность ООО Мнитек за качество оказанных услуг по лазерной резке и покраске наших деталей. За все время работы организация ООО Мнитек зарекомендовала себя как надежный поставщик. Мы удовлетворены Вашей работой и выражаем уверенность в сохранении сложившихся деловых отношений!
Наша организация сотрудничает с ООО «МНИТЕК» с 2018года. Мы регулярно размещаем заказы на изготовление листовых деталей вилочных погрузчиков.
В процессе нашей совместной деятельности, специалисты Вашей фирмы зарекомендовали себя, технически-грамотными специалистами, подтвердили свой высокий профессиональный статус и оперативность в работе. Менеджеры по работе с клиентами квалифицированы и доброжелательны.
Мы надеемся на дальнейшее сотрудничество и рекомендуем ООО «МНИТЕК» как надежного партнера.
Выражаем искреннюю благодарность и глубокую признательность ООО «МНИТЕК» за плодотворное и высокопрофессиональное сотрудничество.
Одним из условий успешного бизнеса является взаимодействие с надежными партнерами, которые благодаря своему профессионализму и стремлению к самым высоким результатам, помогают решать тяжелые задачи и, совместно развиваясь и совершенствуясь, достигать поставленных целей.
Мы высоко оцениваем значимость сложившегося устойчивого и эффективного делового взаимодействия между нашими организациями.
Желаем сохранить устойчивый темп развития, укреплять достигнутые результаты, покорять новые вершины и реализовывать амбициозные проекты!
Благодаря оперативной работе ООО «МНИТЕК», гибкой системе оплаты и больших складских запасов металлопроката за 2 года мы успешно реализовали строительство судов на подводных крыльев проекта «Валдай-45Р» в количестве 8-ми штук, а также катеров на подводных крыльях проекта «Сагарис» в количестве 2-х штук.
Сотрудники Вашей компании выполняют работу оперативно и качественно, берутся за срочные заказы, а также внимательно прислушиваются к нашим требованиям относительно качества готовых изделий, а также рационального использования металлопроката. Серьёзных претензий по качеству работы не было. За время нашего сотрудничества ООО «МНИТЕК» зарекомендовало себя как надёжный, ответственный и своевременно выполняющий свои обязательства контрагент.
Выражаем благодарность компании ООО «МНИТЕК» за сотрудничество, своевременность, оперативность, ответственность при выполнении заказов.
За многолетний период сотрудничества компания ООО «МНИТЕК» зарекомендовала себя как надежный исполнитель, способный выполнять сложные задачи на высоком профессиональном уровне.
За эти годы ООО «МНИТЕК» качественно и своевременно выполняет лазерную резку и гибку деталей из листового металла для нужд нашего производства.
Мы благодарны ООО «МНИТЕК» за его работу, и надеемся, что наше сотрудничество будет продолжаться дальше!