Modelareasi procesarea termomecanica a materialelormetalice(partea a I-a)Cuprins1. Introducere.............................................................................................11.1.Mentiuni istorice si tendinte actuale in deformarea plastica a materialelor metalice...................................................................................11.2.Clasificarea proceselor si tipurile de baza ale deformarilor plastice.....31.3.Metode de calcul in teoria deformarilor plastice....................................52. Proprietatile mecanice ale materialelor metalice ...................................82.1.Esenta deformarilor.............................................................................82.2.Esenta fizica a plasticitatii..................................................................112.3.Influenta factorilor metalurgici asupra plasticitatii...............................132.4.Influenta compozitiei chimice asupra plasticitatii................................142.5.Influenta factorilor termo-mecanici asupra plasticitatii........................152.6.Starea de tensiuni si plasticitatea.......................................................172.7.Rezistenta la deformare.....................................................................172.8.Posibilitati de imbunatatire a plasticitatii.............................................192.9.Diagrame statice si izotermice de lucru..............................................202.10.Indicatorii plasticitatii.........................................................................433. Influenta deformarii plastice asupra stucturii si proprietatilor materialelor metalice speciale..................................................................................443.1.Influenta deformarii plastice asupra structurilor in stare turnata.........443.2. Influenta deformarii plastice asupra structurii in stare predeformata.............................................................................................453.3.Influenta factorilor termomecanici asupra structurii in stare predeformata.............................................................................................463.4.Conditii pentru finisarea structurii prin deformare plastica la cald.......484. Procese termice de activare in timpul deformarii plastice la cald.........494.1.Restaurarea dinamica(redresarea).....................................................504.2.Recristalizarea dinamica.....................................................................514.3.Studiul proceselor de restaurare in timpul deformarii plastice la cald............................................................................................................535. Procese de restaurare dupa deformarea plastica la cald.....................556. Precipitarea in timpul deformarii plastice..............................................607. Influenta deformarii plastice asupra transformarilor de faza ................618. Interdependenta dintre parametrii termomecanici de deformare plastica si structura, inclusiv proprietatile fizico-mecanice ale materialelor metalice................................................................................................638.1.Deformarea plastica prin difuzie la limitele grauntilor..........................648.2.Deformarea prin alunecare transcristalina..........................................658.3.Semnificatia practica a valorilor tensiunii de curgere..........................708.4.Tensiunea limita de curgere la temperaturi ridicate............................718.5.Recristalizarea....................................................................................748.5.1.Cinetica recristalizarii statice dupa deformarea plastica la cald.......75MODELAREA SI PROCESAREA TERMOMECANICA A MATERIALELOR METALICE1.Introducere1.1.Mentiuni istorice si tendinte actuale in deformarea plastica a materialelor metaliceCel mai vechi procedeu de prelucrare mecanica a metalelor, utilizat inca dinepocabronzului,si intoataperioadaurmatoarededezvoltareasocietatii, este deformarea plastica. Acest procedeu presupune folosirea actiunii loviturilor date asupra unui material metalic incalzit, schimbandu-se astfel forma geometrica si proprietatile fizico-mecanice a acestuia.Pe scurt, in termeni tehnici moderni, procedeul poate fi definit de modelaresi procesaretermodinamica. Asas-aajuns sasefabriceobiecte metalicecomplexecuajutorul unormijloacesimple, folosindu-sefortaomului, focul si sculele simple.Intr-un astfel de context s-au format si meseria si respectiv meseriile, pe primul loc aflandu-se forjorii.Mii si sutedeani s-aforjat inmodasemanator chiar dacaprocesul deformarii plastice a fost treptat mecanizat prin utilizarea masinilor si instalatiilor de la cele maisimple la cele maicomplexe. Ceea ce a suferit o transformare continua a fost procesul tehnologic (procesarea) insasi, asupra careia transformari si-a pus amprenta experienta acumulata treptat.Din punct de vedere stiintific se poate spune ca inainte cei ce participau la realizarea proceselor tehnologice nu stiau ce se intampla exact cu materialul. Cu timpul, pebazaacumularii unor cunostintepracticetemeinice, careaufost transmise din generatieingeneratie, auinceputsa fiecunoscutesilegile de baza ale procesuluide deformare plastica, fapt ce a condus la fabricarea unor produse cu configuratii tot mai complexe si cu calitati din ce in ce mai deosebite.In timp s-au putut fabrica produse de la cele mai mici la cele mai mari, unicate sau in serie mica, mijlocie sau mare eventual in masa. De asemenea s-audezvoltat procesededeformare, careauconduslaimbunatatireacalitatii, caracteristicilor si la marimea complexitatii produselor printr-un consummai redus de material metalic.Avandinvedereimportantasi eficacitateadeformarii plasticepentruo economie moderna, tendinta actuala privind dezvoltarea acestui proces poate fi cuprinsa in urmatoarele puncte:a.ridicarea parametrilor utilajelor aplicate ( viteza, energie, numar de lovituri, cadenta, forta nominala );b.dezvoltarea unor noi procese neconventionale de deformare;c.utilizarea calculatoarelor pentru modelarea si conducerea proceselor de deformare de toate tipurile;d.mecanizareasi automatizareaciclurilor defabricatieprinprocesede deformare plastica.In timp ce practica deformarii plastice este istorica, teoria privind procesele deformarii s-a dezvoltat intensiv abia dupa anul 1920. Din aceasta cauza nu este o curiozitate faptul ca o serie de parametrii de baza ai proceselor se stabilesc in urma experimentarilor sau a incercarilor efectuate repetat in diferite conditii.In teoria deformarii plastice evolutia procesului de deformare poate fi pusa in evidenta matematic facand uz de legile generale ale plasticitatii si de diferite ipotezesimplificatoaredar caresanuseindepatezederealitateaprocesului. Primaipotezaaplasticitatii afost formulatadeSaint-Venant avandlabaza incercarilelui Tresca. Astazi, teoriaplasticitatii estesuficient dedezvoltata, in mod deosebit pentru solicitaristatice simple siizoterme precum sidinamice si izoterme.Pana nu demult teoria deformarii plastice a proceselor a fost departe de rezolvarea unor probleme practice concrete. Acestea pentru ca oricat de simplu ar fi fost procesul practic (de exemplu forjarea libera), teoretic este foarte complexderezolvat pentrucaformularilematematicesunt greoaieiar ale rezolvarii numerice de asemenea. Abia cand au inceput sa fie utilizate calculatoareles-aucreat conditii mai favorabilepentrurezolvareateoreticaa problemelor.Marireaparametrilorutilajelorsi dezvoltarea noilor tehnologii au creat o serie de probleme teoriei. Stapanirea lor si cuprinderea experimentala a tuturor dependentelor devine problema de durata cu cheltuieli considerabile. Din aceasta cauza este necesar a se rezolva teoretic optimizarea urmatorilor parametri: viteza de deformatie, grad de deformare, energie de deformare, cadenta in aplicarea deformarilor unitare succesive, etc. De asemenea se impune ca procesele sa fie descrise considerandu-se problematica modelarii si conducerii. Este de altfel cauza pentru care teoria trebuie dezvoltata intensiv pe temelii precise si exacte folosindu-se mijloacele moderne de calcul si masuratori.1.2.Clasificarea proceselor si tipurile de baza ale deformarilor plasticeProcesele de deformare plastica prin care se realizeaza schimbari permanente ale formei geometrice a corpului fara pierderea integritatii(coeziunii) materialului si ale caracteristicilor fizico-mecanice si chimice pot fi clasificate din diferite puncte de vedere.I. Dupa starea de tensiuni:a. Deformareaplasticaplanacandprocesul decurgesubinfluenta starii plane sau aproximativ plane de tensiuni ( una din tensiunile principale este mult mai mica fata de celelalte doua). Un exemplu in acest sens este laminarea tablelor.b. Deformareaplasticavolmetricacareareloc subinfluentastarii spatiale de tensiuni.II. Dupa schimbarile structurale ce decurg in material:a. Deformarea plastica la rece care decurge sub temperatura de recristalizare.b. Deformare plastica la cald care are loc peste temperatura de recristalizare.III. Dupa influenta fortelor inertiale:a. Statice care decurg sub viteze de deformare atat e mici incat nu trebuie luate in considerare fortele inertiale ale utilajului sau materialului supus procesului.b. Dinamice care se desfasoara la viteze atat de mariincat fortele inertialesunt comparabilecucelededeformare. Dacaseconsiderafortele inertiale ale utilajuluisinu se iau in seama cele ale materialuluise vorbeste despreoinertieexterioara. Contrar esteindiscutieoinertieinterioara. In general, indeformareaplasticadinamicaestenecesar saseiainseama ambeletipuri deforteinertiale. Incelemai multecazuri praticeseintalnesc procese dinamice careprezinta dealtfelsi tendinteactuale ale dezvoltarii in domeniu.IV. Dupaschimbareatemperaturii materialului intimpul procesului de deformare (din punct de vedere termodinamic):a.Deformareaca proces izotermlacare temperatura materialului in timpul procesului nu se schimba.b. Deformarea ca proces neizoterm la care temperatura materialului in timpul procesului se schimba pe doua cai: prin efectul termic al deformarii o parte din energia de deformare se transforma in caldura siprin schimbulde caldura dintrematerialul supusprocesului si mediul inconjurator, respectivsculelecu care materialul vine in contact direct.c. Deformarea ca proces adiabatic cand temperatura materialului deformat crestecaurmareafaptului caceadezvoltataininteriorul lui nuse evacueaza in exterior.V. Dupa caracterul schimbarilor formei corpului metalic: indoire, tragere, refulare, intindere, matritare, extruziune, laminare etc.VI. Dupa utilajul de deformare folosit: deformare la ciocane, deformare la prese, deformare la laminoare etc.VII. Dupa marimea solicitarii care modifica forma exterioara: a. Deformare elastica cand solicitarea raportata la deformare se supune legii lui Hooke = /E.b. Deformareaplasticaperceptibilapestelimitade elasticitatecand tensiunile tangentiale din volumul materialului ating valori corespunzatoare alunecarii unor parti alecristalelor fatadealteleprinmecanismul deplasarii defectelor de retea. Aceasta deformare poate fiindependenta de timp (elasto-plastica) si dependenta de timp (generale, vascoase).c. Deformarea la curgerea cvasivascoasa (curgerea secundara a materialului metaliclatemperaturi ridicate) candintr-untimplimitat vitezade deformatie este proportionala cu tensiunea ce actioneaza ( ). Este cazul candmaterialul corespundelichidelorvascoaseNewtoniene. Aceastasituatie este considerata limita pentru ca in realitate relatia dintre si este exponentiala.VIII. In functie de evolutia procesului de schimbare a formei.a. Stabila cand deformatiile locale nu sunt diferite de cele medii.b. Instabile canddeformatiile locale conduc laruperifragile (cand rupereaesteprecedatadedeformareelasticasi microdeformatii plastice) si tenace (rupere precedata de deformarea plastica macro).1.3.Metode de calcul in teoria deformarilor plasticePentrustabilireafortei si aenergiei necesaradeformarii plasticeaunui material metalic,proceselepotfi simplificateprinipoteze corespunzatoare, iar materialele caracterizate printr- o singura marire: rezistenta la deformare in cazul proceselor statice si rezistenta la deformare si coeficientul de restituire in cazul proceselor dinamice. Aceste marimi pot fi considerate constante incluzand in ele toateinfluentelecepot fi manifestateintr-unproces. Acesteinfluentesunt : ecruisarea, starea de tensiuni, viteza de deformatie, neuniformitatea deformatiei, efectul termic, distributiatemperaturii incorpul supusprocesului, frecarilede contact, fortele de inertie ale materialului de deformat, caracterul solicitarii materialului si caracteristicile utilajului. Prin considerarea acestor influente teoria simplificata poate sa stabileasca relatii cu caracter empiric si precizie relativa.Treptat s-asimtit nevoiacamarimilececaracterizeazamaterialul, in special rezistentaladeformare, safieprezentateincomplexitatealor reala. Astfel au fost stabilite incercarile experimentale care sa reproduca procesul real sidecisa se obtina rezultate care prin efectullor calculele sa fie raportate cat mai apropiat de realitate. S-a urmarit astfel ca in valoarea rezistentei la deformareamaterialului saseincludanunumai elementedematerial ci si alemente legate de tipul procesului de deformare si de caracteristicile functionale ale utilajului.Dezvoltarea actuala a stiinteisinecesitatile practice impuse de procese cer a se crea teorii care sa descrie cu mult mai fidel datele reale ale deformarii plastice, rezolvandu-seimagineaevolutiei procesului pentrucelemai diferite conditii. Numai astfel sepot optimizaparametrii utilajelor si proceselor. O asemenea teorie impune :1. A se cunoaste si a se descrie cu eficienta precizie matematica proprietatile termo-mecanice ale materialului. Proprietatile materialului trebuie sa fie precizate experimental pentru conditiile definite si apoi aproximate matematic cuoabatereminima. Seimpunecamarimilecareinfluenteazaproprietatile termo-mecanice (ecruisarea, temperatura si viteza de deformatie) sa fie cuprinse explicit.2. Pebazaproprietatilor cunoscutealematerialului si arelatiilor generale din teoria plasticitatii sa se precizeze distributia tensiunilor si a rezistentei la deformari in corpul supus deformarii si apoi marimea fortei necesareefectuarii procesului. Desigurcapentruaceastaestenecesarsafie cunoscute conditiile fizice limita ale procesului. Trebuie sa se specifice ca o astfel de problema este destulde greoaie, maiales pentru procesele dinamice cand viteza de deformatie are valori care provoaca forte inertiale comparabile cu cele de deformare. De asemenea, teoria deformarilor plastice este dezvoltata pentru deformatii mici, caracteristici izoterme si materiale la care nu au influenta vitezele de deformatie (ecruisare). Privind procesele dinamice relatiile de baza din teoria plasticitatiiau doar caracter aproximativ, determinate fiind de baza solicitarilor simple. Chiar in aceste conditiirezolvarile conduc la sisteme neliniare ale unor ecuatii diferentiale partiale care nu pot fi rezolvate nici astazi. Problematica este in acest caz si formularea conditiilor limita in zonele de contact ale materialului dedeformat cusculelecaurmareaprezentei fortelor defrecare. Dinaceste cauze este necesar ca formularea conditiilor limita, in zonele de contact dintre materialsi scule sa fie simplificate. Acelasilucru se impune si analizei curgerii materialului. Neglijindu-se si deformatiile elastice ale materialului supus deformarii problemelepot fi aduselasistemestatic determinatecarepot fi rezolvate cu usurinta.3. Se vor constitui ecuatii pentru intreg sistemul de solicitaricare sa ia in seama si solicitarile elastice ale sistemului.4. A rezolva relatiile comune care descriu atat procesele de deformare plastica cat si solicitarile sistemului ( a utilajului de deformare). Datorita relatiilor complexe rezolvarea in forma inchisa este posibila numaiin cazuri speciale. Si in astfel de cazuri speciale rezultatele obtinute cu asemenea relatii sunt asa de complexe incat analiza lor trebuie facuta numeric cu ajutorul calculatorului.5. Seformuleazaconditiilepentrucreareafisurilor, respectiv a conditiilor limitacareseatingcumaregreutateinproceselereale. Formarea fisurilor se defineste de conditiile locale care se creaza in material pe parcursul procesuluide deformare. Este decinecesar sa fie cunoscute aceste conditiisi odata cu ele distributia tensiunilor, deformatiilor si temperaturii din intreg corpul supusdeformarii petoatadurataprocesului. Datoritadificultatilor si adatelor teoretice, incainsuficiente, problemadeformabilitatii materialelor metaliceeste pana in prezent rezolvata cu preponderenta experimental.In acelasi timp cu rezolvarile teoretice in deformarea plastica trebuie sa fie continuu dezvoltate metodele experimentale. Experimentarile se impun a fi suficient de precise pentru a se putea stabili cu exactitate proprietatile izotermice statice ale materialelor, caracteristicile dinamice si de deformabilitate. Un studiu experimental ajuta in acelasi timp si la verificarea ipotezelor admise in rezolvarile teoretice, devenind o parte indisolubila din teoria deformarilor plastice.Datorita complexitatii si a tot cuprinderii, deformarea plastica dinamica si neizotermapoatefi analizatapeoperatii considerandu-seforteledeinertie, efectele termice si viteza de deformatie. 2. Proprietatile mecanice ale materialelor metalice 2.1.Esenta deformarilor..Inesentadeformareaplasticaseutilizeazacametodadeschimbarea formei corpurilor in alte forme, dinainte stabiite, sub actiunea fortelor exterioare, faracamaterialul dincareesteconfectionat corpul sa-si piardacoeziunea. Pentrurealizareaunui astfel deprocesseutilizeazaproprietatilematerialelor metalice.Orice deformare plastica este insotita side una elastica. Daca in timpul deformatiilor arelocopierdereacoeziunii materialului supusprocesului, prin nasterea fisurilor sau fragmentarea corpului in mai multe bucati se vorbeste de rupere. Ruperile pot fi :a. Fragilecandsunt precedatenumai dedeformatii elasticesi microdeformatii plastice;b. Tenace (plastice) care sunt precedate de macrodeformatii plastice.Deformatia elasticaideala se caracterizeaza prin reversibilitatea si dependenta reciproca si intr-un singur sens dintre forta si deformatie. Caracteristica de reversibilitate presupune ca dependenta dintre forta si miscarile ce au loc in volumul materialului este aceiasi atat la solicitare cat si la descarcare. Dupa indepartarea fortelor exterioare corpul supus deformarii elastice revine la forma sidimensiunile initiale. Dependenta reciproca siintr-un singur sens dintre forta si deformatie poate fi explicata cu ajutorul retelei cristalografice formata de atomi, asezati intr-un anume mod (cubic sau hexagonal) incat forteledintreei ii mentininpozitiedeechilibru. Candsunt perturbatepozitiiledeechilibruprinforteaplicatedinafaraasaincat dupa indepartarea fortelor atomiisa revina in pozitia initiala se spune ca deformatia relatiei cristalografice, respectiv a corpului in general, a fost elastica.Deformatia plasticase caracterizeaza prin ireversibilitate, provocata fiind de anumite tensiuni si conditii termomecanice. Prin analiza Rntgenografica s-a constatat faptul ca pe parcursul deformarii plastice a unui material metalic caracterul cristalin al materiei ramane conservat. Acest lucru limiteaza mecanismele posibile ale deformarii se pot petrece deformatii la limita grauntilor si in interiorul acestora. Ca mecanisme se pot enumera alunecarea si maclarea. Conform legii lui Schmidt alunecarea este provocata de tensiuni de alunecare cu valori critice create in plane si directii cu cea mai densa asezare a atomilor. Este necesar sa se mentioneze ca alunecarea are loc ca o miscare a defectelor retelei cristaline (punctiforme, liniare sau de supafata) si nu datorita unor deplasari de parti rigide a cristalului fata de altele de-a lungul planelor de alunecare. Explicatia simpla prezentata este valabila pentru deformarea plastica a monocristalelor. In ceea ce priveste deformarea plastica a policristalelor este necesar sa fie considerate si limitele dintre graunti ca elemente de influenta asupra deplasarii si deformarii defectelor, distributiatensiunilor microscopicesi orientareafiecarui graunte.Celmai simplu tip de deformare plastica este acela care nu depinde de timp (fig.1) forma idealizata. De obicei deformatia plastica este dependenta de timp (fig.2) clasificandu-se dupa mecanismul deplasarii defectelor retelei.Fig.1. Dependenta F=f (l) si l=f(t) in cazul deformatiilor plastice independente de timp.Fig.2. Dependenta F=f (l) si l=f(t) in cazul deformatiilor dependente de timp. La mecanisme cu preponderenta de difuzie deformatia se numeste vascoasa. Cand mecanismul este de alunecare atunci deformatia se considera elasto-plastica. Cand deformatia se produce prin mecanisme combinate de difuzie si alunecare termenul de deformatie se utilizeaza in general.Conditiile reale, ale deformarii plasticesunt de obicei foarte variate in mod deosebit cand este vorba de parametri, temperatura, viteza si stare de tensiune precum si de altii. Din aceasta cauza in practica se experimenteaza acele marimi care se pot stabili cu incercari simple iar pentru alte marimi se accepta expresiile analitice-adecvate.Luand in seama procesul de deformare, descrierea proprietatior materialelor metalice se poate face prin:a precizarea si decrierea rezistentei la deformare;b precizarea si decrierea plasticitatii.2.2. Esenta fizica a plasticitatiiPrindeformareplasticalacald, inconditii tehnologice, hotarator este mecanismul de alunecare insotit de actiunea simultana a proceselor de restaurare.Mecanismulde alunecare este influentat de numarul sistemelor de alunecare stability de planele si directiile de alunecare : Tab.1ReteaNr. Sistemelor de alunecareC.F.C. 48C.V.C. 12H.C. 3In timpul deformarii plastice se mareste densitatea de dislocatii si treptat se ingreuneaza deplasarea lor. In zonele ecruisate; ca rezultat al marimii densitatii de dislocatii se intensifica tensiunile necesare deformarii si iau nastere defectele. Aceste defecte sunt defapt microdefecte care se formeaza in cele mai afectate zone, respectiv la limitele de graunti, subgraunti, in locurile in care se concentreaza blocurile de dislocatii, in zonele de defecte de material si in acelea stari detensiuni favorabile(undeapartensiuni deintindere). Posibilitateaca microdefectelesasedezvolteincontinuareadeformarilor plasticedepindede stareadetensiuni si inmoddeosebit dedesfasurarea restaurariidinamice,in esenta a proceselor de recristalizare. Prin recristalizarea dinamica se micsoreaza densitatea de dislocatii, scade rezistenta la deformare, se mareste plasticitatea si semicsoreazadimensiunilezonelor incarepredominaecruisarea. Migrarea limitelor de graunti conduce la izolarea microdefectelor initiale si le stabilizeaza in zonele unde au aparut initial, astfel incat dupa recristalizare acestea pot sa apara in interiorul grauntilor, inconjurate de material integru care mai permite dezvoltarea acestora in continuare sau limiteaza extinderea lor.Pentru nasterea microdefectelor, trebuie sa existe niste conditii favorabile si acestea sa creasca in general in zonele ecruisate.Plasitictatea se imbunatateste daca se accentueaza pe parcursul deformarii plastice recristalizarea dinamica. Aceasta are loc sub influenta energiei de activare prin difuzie. La metalele pure energia de activare se apropie ca valoare de energia de activare a autodifuziei. Adaosul elementelor de aliere si in mod deosebit a elementelor ce micsoreaza energia defectelor de suprafata, provoaca ridicarea energiei de activare atat prin recristalizare cat si prin deformatie.Factorii hotaratori ce influenteaza marimea energiei de acivare a recristalizarii :Compozitia chimica Influentaa.Elem. cu temp. de topire ridicata care maresc energia medie de difuzie+b.Elemente de precipitatie dinamica(elem. Interstitiale)+c.Stare structuralaRetea CVC - Retea CFC + Cinetica recristalizarii dinamice este accelerata : Prina marirea vitezei de deformatie Prin micsorarea marimii grauntilor Prin marirea fazei eterogene peste 2m.2.3.Influenta factorilor metalurgici asupra plasticitatii.Ceamai mareplasticitateoaumetalelepurepentrucaaulimitelede graunti si subraunti curate, iar numarul de obstacole in calea deplasarii dislocatiilor esteredus. Cucresteratemperaturii detopireforteledelegatura dintre atomi sunt mai mari iar proprietatile plastice se micsoreaza.Privind starea structurala se intalnesc : Aliaje cu structura monofazica (solutii solide cu solubilitate nelimitata) ; Aliaje cu structuri bifazice sau cu mai multe faze ; Aliaje cu structuri eterogene ;a)Incazul aliajelor custructuri monofazicehotaratoaresuntproprietatile metalului debazasi influentaretelei cristalograficeaelementelor dealiere. Proprietatile plastice sunt reduse de : Diferentele mari dintre marimile razelor atomilor ; Diferentele mari intre proprietati ; Diferentelemari intre retelelecristalografice ale metaluluide baza side aliere.Evolutia proprietatilor plastice ale metalelor C.F.C., in functie de temperatura este monotona dupa depasirea maximului, fara o scadere expresiva manifestata prin fragilitate. Metalele cu structura C.V.C. au insa valori mai mari aleproprietatilor plastice, dar dupadepasireamaximului prezintaoscadere accentuata (tendinta formarii grauntilor grosolani) iar in zona temperaturilor (0,4 0,6)tT au tendinta spre fragilizare (se micsoreaza solubilitatea elementelor interstitiale).b)La aliajele cu structuri bifazice sau cu mai multe faze plasticitatea este intotdeauna mai mica decat a structurilor monofazice.Micsorarea plasticitatii este influentata de : Diferenta dintre proprietatile mecanice ale fazelor existente simultan in structuri ; Capacitatearedusaderecristalizareaasistemelor bifazicesau multifazice ; Dizolvarea mai redusa a elementelor interstitiale si eliminarea unor precipitatela limitele de graunti ai fazei de baza.c)Aliajele cu structura eterogena mai contin in afara componentelor structuralede baza si forme eterogene cumar fi: combinatii chimice, faze intermetalice, eutectice, precipitate, etc. Asupra plasticitatii hotarasc proprietatile acestora si modul de eliminare a lor si temperaturile de topire : La cele cu temperaturi mici de topire iau nastere forme conexe (de retea) la limitele de graunti care slabesc coerenta rezistentei in general ; La cele cu temperaturi mari de topire se elimina forme poliedice independente pana la globulizate, in interiorul si la limitele grauntilor. Din punct de vedere al plasticitatii acestea sunt mai putin daunatoare.2.4.Influenta compozitiei chimice asupra plasticitatii.Privind pasticitatea, hotaratoare sunt : Influentaelementelorindividualeasuprastarii structuraleametalului de bazainzonatemperaturilor dedeformaresi atemperaturilor criticede transformare a fazelor. Solubilitateaincomponentastructuraladebazasi modul deaparitiea elementului adaugat nedizolvat. Influentaasupracineticii proceselor influentatedetemperaturainmod deosebit asupra restaurarii, cresterii grauntilor, nivelului temperaturii, schimbarilor de faza, etc. Afinitatea dintre elementele ce compun structura si proprietatile compusilor care se nasc.Toate acestea vor fi analizate in cadrul subcapitolelor ce trateaza metalele si aliajele concrete cu destinatie speciala.2.5. Influenta factorilor termo-mecanici asupra plasticitatii.a)Temperaturadedeformareesteunul dinfactorii careinfluenteaza plasticitatea. Cu cresterea temperaturii se mareste plasticitatea pana la o anumita valoare limita a temperaturii Tmax. Reducerea plasticitatii la temperaturi mai mari este determinata de supraincalzire, erdere, eventual instabilitatea structurii.Factorii de temperatura Rezultatul influentei micsorarea rezistentei la deformare+ accelereaza cinetica proceselor de restructurare+(dependenta termica este exprimata prin e mareste capacitatea de dizolvare a elem. +adaugat indeosebi la limitele de graunti accelereaza deplasarea dislocatiilor+ cresterea grauntilor- tulburarea stabilitatii structurale prin formarea unor-structuri bifazice schimbarea solubilitatii, in mod deosebit a elem. Interstitiale(zona fragilitatii la cald).-Plasticitatea optima se obtine in zona temperaturilor in care procesele de restaurare au o cinetica ridicata si foarte pronuntata.b)Vitezade deformatiepoate mari saumicsoraplasticitatea.Hotaratori sunt urmatorii factori : corelatia dintre viteza de deformatie si procesele de restaurare :>Vr : domina ecruisarea, densitatea de dislocatii creste ; - sastfel incat la compresiune nu poatesaianastereozonadedeformati nestabile. Dacafrecarileseelimina, deformarea este uniforma pana la crearea fisurilor.Acestaesteavantajul essential al incercarii larefularecufrecarezero privind stabilitatea diagramei de lucru pentru intregul interval practice de deformare.Ajustarea epruvetelor prin crearea cavitatilor corespunde de asemenea si din punct de vedere al executiei lor cu usurinta ca si al executiei incercarii. Este cauza pentru care incercarea la refulare cu epruvete care au pe fetele frontale cavitati a devenit examinarea de baza pentru determinarea rezistentei naturale la deformarea materialelor. In cazul cu plasticitate ridicata, chiar la deformatii foarte mari, nuseajungelanastereafisurilor si crapaturilor tenace. Aceastaeste cauzatadecaracterul starii detensiuni fapt careconducesi laconcluzii ca incercarea la refulare nu este elocventa pentru evaluarea plasticitatii materialelor.Ca si in cazul incarcarii la intindere pentru materiale cu plasticitate ridicata se pot utiliza epruvete speciale de refulare ce ar conduce la fisuri si crapaturi. Se practica astfel utilizarea epruvetelor cu caneluri pe generatoarea suprafetei laterale. Lanivel decercetareinconditii delaboratorastfel deepruveteau fostacceptate ca fiind cu rezultate elocvente, cele cu dimensiunile 30x 40mm sau 40x 60mm. canelurile, in numar de patru, amplasate diagonal opus din 900 in 900 au adancimea de 4 mm si unghiul interior de 600. Epruvetele se refuleaza la o treime din inaltimea initiala (h1= 13 mm sau h1= 20 mm)siastfelse vor analiza fisurile ce par pe caneluri. Plasticitatea poate astfelsa fie clasificata in cinci grupe:-grupa I- deformabilitate buna(canaluri fara fisuri);-grupa II- -- relative scazuta(caneluri fara fisuri fine izolate);-grupa III- -- mediu scazute(caneluri cu fisuri fine pe toata inaltimea);-grupa IV- -- relative scazuta(caneluri cu fisuri pronuntate izolat si fine pe toata inaltimea);-grupa V- -- scazuta(caneluri cu fisuri pe toata inaltimea).Odiagramacareilustreazaplasticitateafunctiedetemperaturedupacriteriile stabilite pentru epruvete cu caneluri se prezinta symbolic in figura 12.Fig.12.Diafragma simbolica a plasticitatii unui material trasata dupa criteriile epruvetelor cu canaluri refulate.c.Incercarea la torsiuneNumai pentru stabilirea proprietatilor mecanice se utiliseaza incercarea la torsiune.Este corespunzatoare pentru deformatiiplastice mici. Nu poate di utila pentru deformatii plastice mari intrucat se pot stabili foarte greu tensunile si deformatiilereale. Canddeformatiileplasticesunt mari nupoatefi acceptata ipoteza sectiunilor transversale plane si deci nu poate fi utilizata teoria elementara a rasucirii plastice. Incercarea la rasucire se poate folosi cu success pentru evaluarea calitativa a plasticitatii materialelor metalice, in mod deosebit la temperatureridicate, nuesteinsacorespunzatoarepentruatrasacalitativo diagrama de lucru in cazul incercarilor la intindere sau refulare. Epruvetele pentru incercarea latorsiunesunt bare cudiametrul dsi lungimea l care se supun rasuciri cu viteza unghiulara .Viteza periferica a barei va fi: V=r x .Viteza de deformatie este (v.fig.13): = d =dL1=v =r= r n = 0,105rn(s-1) dt 1dt11130 1Fig.13.Deformarea prin torsiune a uneiepruvete cu dimensiunile 2r x 1.Parametrii care pot fi masurati prin incercarea la torsiune sunt: numarul de rasuciri pana la rupere, momentul maxim de rasucire si eventual valoarea fortei axiale. Numarul derasuciri panalaruperereprezintacriteriul plasticitatii iar momentul maxim de torsiune criteriul rezistentei la deformare.Rezultatele incercarilor la torsiune sunt influentate de forma, dimensinule probei si vitezaderotatieaplicataprobei. Pentruacelasi material si aceeasi viteza de rotatie, diametrulprobei schimba numarulde rasuciripana la rupere. Cu cat diametrul probei este mai mic cu atat materialul supus incercarii va rezista la mai multe rasuciri pana la rupere.Intimpul rasucirii materialului estesolicitat intr-unmodcareseapropie mult desolicitarileceapar inproceselerealededeformarecandcurgerea plastica este provocata de componentele tensiunilor tangentiale.La deformatii mici starea de eforturi unitare poate fi definite de o forfecare pura cand 1 =- 3 iar 2 = 0(fig.14).Fig.14.Starea de eforturi unitare in probele supuse tensiunii cu deformatii mici.Aceasta stare se indeplineste la epruvete din diferite materiale pana cand momentul de rasucire atinge valuarea maxima. In acest caz valuarea momentului maxim masurat poate fi considerata corespunzatoare rasucirii plastice ideale:Mp= Wd 3 e 12Din relatie poate fi determinate tensiunea tangentiala de deformare e , in functie de diametrul d al epruvetei si momentul maxim Mp .e = 12 Mp =3Mpd3 2r3Daca relatia trebuie sa reflecte si influenta gradului si viteza de deformatie asupra valorii tensiuni tangentiale maxime de deformare e, atunci dupa Rossard si Weber treebuie sa aiba forma:;In care:-p este coeficientul influentei gradului de deformare cand viteza de deformatie este constanta;- m este coeficientul influentei vitezei de deformatie cand gradul de deformatie este constant.Valoarea gradului de deformatie in cazul torsiunii sew determina din numarul de rasuciri si dimensiunile epruvetei:;In care:- este deformatia relativa de alunecare prin torsiune;- d diametrul epruvetei, in mm;- l lungimea epruvetei, in mm;- n numarul de rasuciri.Dacasedorestecalaincercareaderasuciresaseprecizeze tensiunile de deformatie, gradul si viteza de deformatie, comparativ cu tensiunile de deformatie, gradul si viteza de deformatie obtinute prin incercarea la intindere, sepoate, neglijandinfluentafortelor axiale, plecanddelateoriaconstatntei intensitatii tensiunilor tangentiale:Dupa Mis ; sau dupa Tresca: ; si;Starea de tensiuni care apare in epruvetele cilindrice supuse tensiunii poatesacondualaruperetenace(inplanul deforfecareincareia nasteretensiuneatangentialamaxima) saufragila(inplanul perpendicular pe suprafata pe care actioneaza tensiunile principale).Rezultateleobtinuteprinincercarealatorsiunedauposibilitatea analizarii schimbarilor fizice care au loc in material, ale fenomenelor de recristalizare si a influentei conditiilor de deformare asupra structurii.In cazul rasucirii unor materiale cu plasticitate ridicata in sectiunea epruvetei supusadeformarii apar si forteaxialecareinansamblul procesului schimba starea generala de tensiuni.d. Incercarea de indoire prin soc la caldPentru lamurirea unor serii de intrebari privind fragilitatea la cald si influentavitezelor mari dedeformatieasupraplasticitatii sepoateutilizacu succes incercarea prin soc pe probe de rezilienta, standardizate.Metoda utilizeaza epruveta cu crestatura (fig.15) careia i se aplica o forta de soc (dinamica). Energia de indoire a epruvetei sau de rupere a acesteia este masurata pe utilaj. Daca epruveta se rupe trebuie analizat aspectul rupturii.Fig.15. Epruveta pentru incercarea de indoire prin soc.In cele maimulte cazuris-a aratat ca epruvetele supuse soculuila cald sufera doar o indoire si in acest caz materialul se poate considera in categoria celor cuplasticitatebuna. Lucrul mecanicnecesar indoiri estedefapt lucrul mecanic de deformare plastica a materialului.Intrucat cu cresterea temperaturii scade si rezistenta la deformare, in mod obligatoriu trebuie sa scada si energia necesara deformarii plastice.Daca se presupune ca volumul deformat si gradul de deformatie se mentin constante in timpul indoirii plastice a epruvetei, pentru oricare temperatura de incercare lucrul mecanic de indoire poate fi explicat cu relatia:; In care - V este volumul deformat, in mm3.- tensiunea de deformare, in N/mm2;- ln S0/S1 gradul de deformare;- S0 si S1 sectiuni transversale ale epruvetei in zona indoirii, inainte si dupa incercare. Pentru ca Vsi lnS0/S1sunt constante cand epruveta doar se indoaie, produsul lor se noteaza cu 1/K in care K se considera constanta care exprima influenta volumului deformat asupra lucrului mecanic de deformare.Valoarea rezilientei va fi deci:, unde Li=o.7*R;Iar tensiunea de deformare obtine valoarea:=K*R pentru ca =K*Li;Rezulta deci: K=0.7*K.In mod asemanator se poate stabili gradul mediu de deformatie. Cand S0=70 mm2 si S1 (v. Figura.15) este 53 mm2 rezulta:Viteza medie de deformatie poate fi determinata cu ajutorul fig.13 deunderezultacaprindeformareaepruvetei punctul Xsedeplaseazapeo distanta de27mm.Daca viteza de impacta forteiciocanuluieste 5m/s atunci deplasarealui Xpedistantade27mmarelocin0.0055s, iarpentruaceeasi durata se realizeaza si deformatia =0.275 valoarea medie a vitezei de deformatie va fi deci:, s-1;Trebuie semnalat faptul ca in cazul aparitiei fisurilor sau a ruperilor epruvetelor conditiile de stabilire a parametrilor vor fi altele. Valoarea Li, eventual Rva reprezenta lucrul mecanic necesar deformarii plastice a epruvetei, a producerii fisurilor, eventual a ruperii. Valoarea propriu-zisa a lucrului mecanic va fi cu atat mai redusa cu cat mai mica va fi contributia deformarii plastice. Cand apare ruperea fragila lucrulmecanic se considera energia necesara producerii rupturii. Intrucat marimea deformarii plastice va fi greu de stabilit, valoarea R va fpierde din semnificatie iar pentru evaluarea plasticictatii va avea sens aspectul rupturii. Inliteraturaserecomanda, avandinvedereceleafirmate, trei grupe clasificate dupa aspectul rupturii:1. Plasticitatea foarte buna in jurulzoneiindoite nu apar fisurisau aparfisuri foartefinelasuprafataacarorexistentasepoatedatoraincalzirii epruvetei in mediu oxidat sau a schimbarii compozitiei stratului.2. Plasticitatescazutainjurul zonei indoiteapar fisuri adanci iar indoirea s-a produs prin deformare plastica, fisurice au o adancime de maxim 1/2 din sectiunea epruvetei.3. Plasticitate slaba epruveta se rupe fragil neprecedata de deformare plastica, eventual de o deformare plastica redusa; fisurile depasesc in general jumatate din sectiunea epruvetei.Este necessar sa se precizeze ca la temperaturi scazute epruvetele se rup ductil ca la 200C. O astfel de rupere se produce si ca urmare a ecruisarii materialului in timpul deformarii plastice.Dezavantajul metodei consta in aceea ca tensiunile concentrate in jurul crestaturii probei influenteaza starea generala de tensiuni lucru ce impune colectarea experimentelor cu analiza suprafetelor rupte sau indoite plastic.Din cele expuse pana aici rezulta ca pentru stabilirea proprietatilor materialelor destinate a fi deformate plastic este bine sa se utilizeze atat incercarea la tractiune cat sicea de refulare. Acest lucru este foarte important intrucat diagramele de lucru de la tractiune si refulare nu este obligatoriu sa fie la fel. In timp ce la materialele cu plasticitate buna diferentele intre diagrame sunt neglijabile ele pot sa apara la cele cu plasticitate scazuta (ex.aliajele magneziului). Ambele incercari sunt de asemenea foarte bune pentru stabilirea efectuluiBaushinger care se manifesta la solicitarea intr-un singur sens opus. Pentru lamurirea efectului Baushinger trebuie imaginata o sursa Frank-Read pe un plan de alunecare a caror dislocatiiemise nu pot sa treaca peste barierele Coltrell-Lomer aflate la intersectia dintre doua plane de alunecare, formandu-se in spatele acestora grupari de dislocatii. Astfel de lucrari formeaza contratensiuni care obliga cursele sa lucreze la tensiuni mai mari sau chiar le blocheaza. Pentru ca alunecarea sa continue trebuie fortate sursele considerate pentru a emite noi dislocatii sau trebuie activate noi surse, lucru care se realizeaza prin cresterea tensiunii aplicate.Fig.16. Efectul Baushinger la deformarea plastica.Efectul Baushinger a fost pus in evidenta in 1881.Dacaunmaterial sedeformeazainacesteconditii si seindeparteaza sarcina care produce deformarea aplicandu-se apoi alta in sens opus alunecarea va incepe la o torsiune maimica decat cea la care s-a produs prima solicitare (fig.6).Privind posibilitatile de utilizare a incercarilor de refulare, torsiune si tractiunepentruscopuri tehnologicesi destudiu, sepoatefaceurmatoarea sinteza:a. Pentru scopuri tehnologice:- Dau posibilitatea stabilirii intervalului optimal temperaturilor de deformare plastica;- Stabilesc influentele conditiilor metalurgice, termomecanoce si tehnologice asupra plasticitatii;- Permit stabilirea unei clasificari a plasticitatii pentru a preciza limitele de deformare a structurilor;- Stabilesc valorile rezistentelor la deformare a materialelor cu stari structurale si in conditii tehnologice diferite;- Ajuta la optimizarea conditiilor de incalzire si deformare plastica;b. Pentru studiul proceselor fizico-metalurgice:- Elucidarea mecanismului si cinetica ecruisarii structurii;- Evidentiaza mecanismul si cinetica proceselor dinamice si postdinamice de restaurare; - Pun in evidenta influenta deformatiei asupra proceselor termice de activare (precipitari, transformari de faza);- Simularea proceselor de deformare plastica si modelarea parametrilor acestora.Intabelul 2sedaupescurt parametrii debazasi oportunitatea utilizarii incercarilor mecanice de baza.Tabelul 2Tipul incercarii Refulare Torsiune Tractiune1. Parametrii incercarii1.1. Stabilirea TemperaturiiNumai prin intreruperea incercariiEpruveta se incalzesteLa =0.01 s-1 epruvetele se incalzesc1.2. Viteza maxima de deformatiePana la 1000 s-1Pana la (20) s-1Pana la 5 s-1Pana la 1000 s-1Incercare prin soc1.3. Grad maxim de deformarePana la Nu este limitatPana la1.4. Posibilitatea de programareLimitata Da Limitata2. Posibilitati de determinare2.1. Rezistenta la deformareDa Da Cu limitare2.2. PlasticitateaNu Da Da2.10.Indicatorii plasticitatiiSintetizand indicatorii plasticitatii pot fi:a. Indicatori simpli care se stabilesc prin incercarile mecanice de baza (gatuirea Z sialungirea la tractiune, comprimare hla refulare sinumarulde rotatii pana la rupere n la torsiune);b. Indicatorii aproximativi se obtin prin incercarile tehnologice care corespund conditiilor aproximative tehnologice (de ex. Incercarea prin alminarea penei, incercarea la indoire si gatuire etc.);c. Indicatori complecsi nup in evidenta nu numai limita de deformatie ci si caracterul ruperii;d. Indicatori universali stabilesc conditiile limita generale ale deformarii.Pentruadaposibilitateacompararii rezultatelor experimentaleobtinute prin diferite metode este necesar a converti rezultatele la o baza unitara.M.A.Zoikov [ ] si V.V.Peretatkoconcepasanumitulindicator unic al plasticitatii P definit de relatia:8b4912( )223( )2+ 31( )2+

1]12+ 3+ 0( )8In careeste alunecarea octoedrica iar n coeficientulCu ajutorul legii constanteivolumului este posibil ca relatia lui sapoatafi scrisa sub forma: Tabelul cuparametrii explicativi si indicatorilor unici ai plasticitatii este prezentat mai jos.Tabelul 3Tipul incarcarii31M1nRefulare1 21.42ln h1h013 dh +Tractiune1 21.42ln11 z 211 z 1 zu +Torsiune-1 1.63 dn 1 1Nota: Z gatuirea in zona rupta;Zu gatuirea uniforma inaintea formarii gatuirii prin deformare plastica; coeficientul de frecare exterioara.3.Influenta deformarii plastice asupra structurii si proprietatilor materialelor metalice speciale.Prin deformarea plastica la cald se imbunatatesc proprietatile mecanice si fizice: structura groba de turnare se faramaiteaza iar prin recristalizar iau nastere graunti fini echiacsi.3.1. Influenta deformarii plastice asupra structurilor in stare turnata.P8n8M 1M 2 2 231 + 2+ 31Din punctul de vedere metalografic scopul principal este acela de imbunatatire a proprietatilor plastice de deformabilitate la cald.Prin deformarea plastica a structurilor in stare turnata se produc urmatoarele schimbari principale:- se finiseaza structura groba de turnare;- se anuleaza orientarea unidirectionala a zonelor de transcristalizare;- in timpul proceselor de difuzie se reduce partial neomogenitate chimica, in mod deosebit la nivelul microvolumelor;- se imbunatateste calitatea limitelor de graunti;- princomprimaresesudeazasuflurilesi fisurileinterioareiarprintr-o stare corespunzatoare de tensiuni si fisrile care se formeaza in timpul deformarii plastice; la temperaturi suficient de mari si cand suprafetele suflurilor sunt curate, acestea se vor inchide prin sudare cand tensiunile de comprimare au valori de peste 30 Mpa.3.2. Influenta deformarii plastice asupra structurii in stare predeformata.Deoarece, deregula, estevorbadeprodusefinale, structuraar trebuii sa dobandeasca valori ridicate ale rezistentei iar caracteristicile de tenacitate si sudabilitate sa fie corespunzatoare.Cerintele de baza asupra structurii se refera la :- marimea si uniformitatea grauntilor si subgrauntilor;- gradul de dispersie si de cantitate a precipitatelor;- ecruisarea solutiilor solide a elementelor de substiturie si interstitie;- densitatea de dislocatii;Cea mai mare influenta o are marimea de graunte. Grauntii cu dimensiuni mici maresc rezistenta si micsoreaza temperatura de tranzitie. Marimea valorilor rezistentei este avantajata de eliminarea uniforma a precipitatelor fine, dispersate in toata masa.3.3. Influenta factorilor termomecanici asupra structurii in stare predeformata.a.Temperaturadeincalzireinfluenteazamarimeagrauntilor, contributia fiecarui elementcomponent dinstructurasi cantitateade precipitatedizolvate. Nefavorabila esteincalzireapestetemperatura criticadecrestereagrauntilor, indeosebi la metale si aliaje predispuse la cresterea grauntilor.b.Intervalul temperaturilor de deformare plastica poate fii impartit in trei:I Zonatemperaturilor inalteunderecristalizareaarelocrapidsi se termina rapid. In aceasta zona pot lua nastere graunti grosolani.II Zona temperaturilor medii in care recristaizarea se termina, iar grauntii sunt fini. Este cazul cand pauza ~ recr.(II,C). Dacapauza este mai mic decat timpul de recristalizare rec, se produc noi graunti grosolani (II,b).III Zona temperaturilor scazute in care capacitatea de recristalizare este insuficienta, ecruisarea la fiecare deformatie se cumuleaza sitransformarile de faza pot decurge in graunti necristalizati. Fig.17. Zonele temperaturilor de deformare plastica cu simbolizarea structurilor obtinute.c.Marirea deformatiei are influenta asupra starii structurale. Aceastapoatefi urmaritadupadeformareaplasticalarececuajutorul diagramelor de recristalizare de ordinul1 ( - este marimea de graunte; grad de deformare) sau prin deformare plastica la cald cu ajutorul diagramelor de ordinul 2 (- este temperatura de deformare). Din astfel de diagrame rezulta zonele cu marimea critica de graunte, gradul critic de deformare si temperaturile care conduc la graunti grosolani. De asemenea astfel de diagrame indica ce grad de deformare trebuie aplicat astfel incat sa se obtina ogranulatiefina, candtemperaturadedeformatienuinfluenteazacresterea exagerata a grauntilor. Gradul critic de deformare se micsoreaza daca structura materialului nucontinepreamulteelementedealiere, respectivcandmetalul estecat mai pursi estedeformat lavitezededeformatiemari si temperaturi ridicate.Pentrulimitareaformarii grauntilor grosolani estenecesar aseelimina terminarea procesuluide deformare la temperaturiinalte sigrade de critice de deformare. Daca insa este necesar ca ultimele operatii de deformare plastica sa seefectuezecugradededeformaresituateindomeniul celocritice, atunci temperatura trebuie sa se situeze strans sub temperatura pragului de recristalizare pentru ca marimea deformatiei sa nu influenteze esential marimea de graunte. f ( ) f ( ) d.Viteza de deformatieridicata conduce la finisarea granulatiei indeosebi prin scurtarea perioadei dintre doua deformatii succesive.e. Proceseledinamice de restaurareau rol hotarator asuprastarii grauntilor. Daca in timpul deformarii plastice se produce recristalizarea dinamica , apar in structuri multi graunti recristalizati inca dupa deformatie dar si unii cuaspect prelungit; graunti grosolni apar inmoddeosebit latemperaturi mari. Daca mecanismul insotitor esteredresarea dinamica atunci dupa terminarea deformarii plastice grauntii sunt alungiti cu cantitati mari de subgraunti si odensitatemarededislocatii. Numai dupaoanumitaperioadadetimpiau nastere germeni is graunti recristalizati. Dupa terminarea recristalizarii structura rezultata este uniforma fara dislocatii. 3.4. Conditii pentru finisarea structurrii prin deformare plastica la cald Prin recristalizare iau nastere germenii noilor graunti, indeosebi la limita de graunti. In mai mica masura marimea initiala a grauntilor, cu suprafata totala mai mare, avantajeaza cantitatimaimaride germeni. In acelasitimp, cu cresterea gradului de deformare, se mareste cantitatea de germeni formati pe planele de alunecare, limitele subgrauntiilor si pe fasiile de deformatie. O influenta hotaratoare asupra structurii o au conditiile de deformare finala. Alegereacorectaaconditiilor dedeformareplasticafinala( , ) pot elimina influentele nefavorabile ale succesiuniilor necorespunzaoare de deformariin zona temperaturilor inalte( temperaturiridicate de incalzire, pauza indelungata intre deformatii). Diminuarea temperaturilor transformarilor de faza si a modificarilor structurii este o alta conditie pentru obtinerea unei structuri fine. Aceasta trebuie corelatasi cuoaccelerarearacirii structurii delatemperaturadesfarsit de deformare. Starile structurale necorespunzatoare obtinute dupa deformarea plastica la cald se pot corecta partial printr-un tratamenttermic aplicat imediat in functie decompozitia chimica a materialului. Asa se poate obtine o structura cu graunti fini si uniformi. 4.Procese termice de activare in timpul deformarii plastice la cald Dinpunct devedereal temperaturii dedeformareplasticasi aevolutiei proceselor fizico-metalurgice se deosebesc: deformare plastica la rece, la semicald si la cald. Deformareaplasticalareceare loclatemperaturi lacare nuareloc restaurareastructurii. Prindeformarelarecesemaresc energiainternasi densitatea de dislocatii, creste numarul defectelor de reteasi seformeaza textura structurala prin orientarea grauntilor in directia curgerii plastice. Ca rezultat al acestor procese se schimba proprietatile mecanice si fizice odata cu cresterea metastabilitatii materialului metalic deformat. Se maresc proprietatile de rezistenta si duritatea, proportional cu icsorarea plasticitatii. Cea mai mareinfluentaasupraschimbarii proprietatilor o aremarimeadeformatiei, caracterul metalurgic al materialului metalic ( compozitia chimica, stare structurala,distributia si forma precipitatelor ) si parametriitehnologici(factori geometrici, viteza de deformatie etc ) . Influenta particulelor dispersate se manifestaasupracomponentelorstructuraleindividualeinurmatoareaordine: cub cu fete centrate, cub cu volum centrat, hexagonal.Cea mai mare crestere a rezistentei se produce la inceputul deformatiei dupacarecrestereaseamelioreaza. Cresterealimitei decurgereestemai accentuata decat a rezistentei la rupere astfel ca raportul Re/Rm tinde spre unu iar in continuare materialul isi pierde capacitatea de deformare. Deformareaplasticalasemicaldarelocpestetemperaturade recristalizareastfel caecruisarea esteeliminatade procesul de restaurare. Temperaturile de deformare plastica sunt peste ( 0,60,7) Tt.Aceasta prezentare este considerabil de simplificata. Prin deformare plastica la cald au loc doua procese de baza:Ecruisarea si restaurarea .Prioritatea proceselor individuale depinde, corespunzator fiecarui material , de compozitie chimica, starea structurala, parametrii termomecanici ( , , ). Ecruisarea poate fi eliminata prin restaurare dinamica imediata, aceasta inca in timpul deformarii plastice la cald, sau adesea este indepartata numai partial iar restul restaurarii se produce prin procesul de restaurarestaticadupadeformareplasticalacald. Inacest caz oinfluenta considerabila o are durata dintre deformatiile individuale, pauza care determina gradul de restaurare (estompare) dintre deformatiile individuale. Gradul de restaurare este important indeosebi la deformarea plastica a materialelor metalice care au plasticitate redusa si capacitate mica de recristalizare. Este de asemenea important la deformarea cu viteze ridicate , eventual in cazul terminarii deformarii la temperaturi scazute. Dupa teoriile actuale restaurarea se poate realiza prin dour procese de baza: restaurare dinamica (redresare) is recristalizare dinamica.4.1. Restaurarea dinamica (redresarea) Restaurarea dinamica se caracterizeaza prin transferarea si anihilarea partiala a dislocatiilor is prin aparitia subgrauntilor. La metalele cu energii mari a defectelor stratificate se produc alunecari transversale si catarari ale dislocatiilor. In timpul deformarii plastice atat dislocatiile marginalecat si cele in surub pot parasi planele de alunecare is astfel sareactionezereciproc. Prinaceastasemicsoreazapartial densitatealor is tensiunile, limiteledegraunti numigreazasi grauntii ramaninaranjamentul texturat. Restaurarea dinamica are loc in graunti si subgrauntilor echiaxi, Intrucat nu se prevede migrarea limitelor subgrauntilor, acest efect se explica prin asa numita repoligonizare. In procesele de deformare se ajunge la repetarea descompunerii is la formarea unor noi limite de subgraunti.Micsorarea densitatii dislocatiilor prin restaurare dinamica Este mai mica decat prin recristalizare, cauza pentru care este proportional mai mic gradulde estompare. Redresarea dinamica este dominata de mecanismul estomparii. La metalele is aliajele cu energii ridicate ale defectelor stratificate ca de ex. metalele cu retea C.V.C. sau cu retea hexagonala. In metalele cu retea C.F.C. , odata cu scaderea valorii energiei defectelor stratificate, proportional se micsoreaza capacitatea de alunecare transversala is catarare a dislocatiilor. AdaosuriledinmetalelecareaureteaC.F.C. micsoreazaderegulavaloarea energiei defectelor stratificate si prin aceasta scade intensitatea deplasarii dislocatiilor. Redresarea dinamica din timpul deformarii plastice la cald presupune: energie inalta a defectelor stratificate, temperaturi mai inalte de deformare plastica, tensiuni mai mari de deformare, continut ridicat de vacante. 4.2. Recristalizarea dinamica Prin limitarea evolutiei proceselor de redresare dinamica, in materialele metalice deformate plastic se mareste treptat densitatea de dislocatiiis creste energia interna. Dupa obtinerea anumitei valori a energiei interne, care corespunde gradului critic de deformare cr, se creeaza starea favorabila pentru formareagermenilor si cresterealor incadintimpul procesului dedeformare plastica. Marimeadeformarii criticeestemai marelarecristalizareadinamica decat laceastatica( cr.r.d. >cr.r.s.) . Recristalizareadinamicadetermina creearea unor noigraunti, inlatura complet ecruisarea simareste proprietatile lastice.Nucleatia decurge cu preponderenta la limitele grauntilor initiali si la fazele intermetalice grobe, la care se obtin mai rapid valorile critice ale deformatiei. Cu cresterea deformatiei nucleatia se extinde treptat si in alte zone, de exemplu pe planele de alunecare. Recristalizarea dinamica este un proces legat de desfasurarea Nucleatiei is de cresterea limitata a grauntilor. Grauntii recristalizati dinamic cresc pana la o anumita valoare, corespunzatoare conditiilor de deformare, indeosebi a mariiideformatiei. Prinaceastasedeosebesteevolutiacresterii grauntilor prin recristalizare statica prin care grauntii cresc pana la contactul reciproc. Recristalizarea dinamica este mecanismul principal de restabilire in timpul deformarii plasticelacaldametalelor cuenergiescazutaadefectelor stratificate , ca de exemplu Fe , Co, Ni . Conditiile pentru evolutia recristalizarii dinamice sunt: _ energie mica a defectelor stratificate; _ marimea deformatiei peste valoarea cr.r.d;_temperaturi inalte; Cinetica recristalizarii dinamice favorizeaza: _majorarea marimii is vitezei de deformatie;_majorarea temperaturii; _diminuarea marimii grauntelui initial;_diminuarea aglomerarii continutului elementelor de aliere; _majorarea gradului dispersiei is elementelor de aliere din structura; Cinetica structurii prin deformare plastica la cald corespunde schemei din figura 18.Fig. 18.Evolutiaschimbarilor structuralepe curba tensiune-deformatie.Tabelul 4. Energia defectelor stratificate la diferite materialMaterial Energie mj/mAlCuCu + 10% ZnCu + 20% ZnCu + 30% ZnFe Fe Fe + 0,25% C Fe + 10% Ni + 18% CrFe + 20% Ni + 20% Cr CO + 30% SiCO + 40% Ni 135,150 50,708 43,1410075 63 501325 9 32 4.3. Studiul proceselor de restaurare in timpul deformarii plastice la cald Evolutia proceselor de restaurare dinamica poate fi studiata cu ajutorul curbelor obtinuteprinplastometredetorsiune, tractiunesaurefulare ( fig.19.). Din evolutia curbei se pot deduce procesele de redresare sau recristalizare. Inceputul recristalizarii dinamice corespunde aproximativ valorii lui data de max.Valoarea reala cr.r.deste intrucatva mai mica decat corespunde lui max. Latorsiuneamaterialelor metalice cu plasticitate mai mica inceputul recristalizarii dinamiceesteinzonafortei maxime de intindere .Fig.19. Exprimareaschematicagraficaa mecanismelor proceselor de restaurare prindeformatii continue(curbele1,2,3) si intrerupte (curbele 4 is 5) : curba 1 ecruisarea fara estompare; 2 numai redresare dinamica (la metalele cu valoare ridicata a energiei defectelor stratificate ); 3- recristalizarea dinamica (la metale cuenergiemicaadefectelor stratificate); 4- redresarestaticala cr.r.d.Fig.20. Evolutiamomentelor detorsiunesi afortelor axialelaincercareade rasucire: a material cu plasticitate ridicata ; b material cu plasticitate scazuta. Pentru un material dat cinetica recristalizarii dinamice se poate exprima in functie de parametrii termomecanici (, ):V r.d. = 1/tp = A . . E .k/RTn care:Vrd viteza recristalizrii dinamice, n s-1;tp timpul necesar pentru a avea loc Rd, S;A constant dependent der caracteristicile metalurgice ale materialului;K exponent dependent de viteza de deforma ie; ED energie de activare a deformaiei, n Kj/mol; viteza de deformaie prin alunecare la torsiune, n s -1;R constanta universala a gazelor, in J/mol, K;T temperatura, in grade K.5. Procesele de restaurare dupa deformare plastica la caldIn timpul deformarii plastice la cald procesele de restaurare dinamica nu indeparteaza de regula intreaga ecruisare. O restaurare ulterioara, deci care se continua prin procesulde estompare, se realizeaza prin procese statice. Daca decurge imediat dupa deformare plastica la cald se numesteproces postdinamic. Mecanismulsicinetica unui astfel deproces depind inainte de toatededensitateafinaladedislocatii careseaflainreteadupadeformarea plastica la cald, stare structurala, temperatura si viteza de racire.Restaurarea dupa deformarea plastica la cald se efectueaza prin restabilirea statica: recristalizare statica si recristalizare metadinamica.Fortamotoarepost dinamicaaproceselor derestaurareesteenergia internadupadeformareaplasticacaredepindededensitateasi distributioa dislocatiilor.In legatura cu marimea deformatiei reala si critica pot exista urmatoarele cazuri:a-real< cr.r.s< cr.r.db- cr.r.s< real< cr.r.dc- cr.r.s < cr.r.d< reald- cr.r.d < < realFig.21. Evolutia schematica a restaurarii dupa deformarea plastica la cald:I- restabilire statica; II- restabilire metadinamica; III- recristalizare statica.Fig.22. Exprimare schematica a relatiei dintre mecanismelerestaurarii si marimiideformatiei.Adnotatia aMarimeadeformatiei nudepasestevaloareacriticapentru inceperea recristalizarii statice; mecanismul hotarator este restabilirea statica.Adnotatia bDacamarimeadeformatiei reale depasestevaloareacritica de incepere a recristalizarii statice, dar este inca mai mica decat valoarea critica pentru inceperea recristalizarii dinamice, procesul de restaurare decurge in doua etape: restabilirea statica (perioada de incubatie) si recristalizarea statica.Adnotatia cDaca marimea deformatiei reale depaseste valoarea cr.r.d se va crea un nou mecanism al recristalizarii denumit recristalizare metadinamica. Germenii pentru recristalizarea metadinamica sunt grauntii creati prin recristalizareadinamicaintimpul deformarii plastice. Conditiapentrucrearea recristalizarii metadinamiceestedeci evolutiarecristalizarii dinamiceintimpul procesuluide deformare plastica. Recristalizarea metadinamica nu implica sio perioada de incubatie iar evolutia ei nu este rapida.Restaurarea deci se desfasoara in trei etape: restabilire statica, recristalizare metadinamica si recristalizare statica. La deformatii mari (cr.r.d< < real) - adnotatia d predomina mecanismul recristalizarii metadinamice in detrimentul recristalizarii statice. (vezi Diagramele de mai sus).Evolutia cineticii proceselor de restaurae dupa deformarea plastica la cald se poate urmariipe curba schimbariiproprietatilor mecanice in functie de timp (fig.23.). In prima zona are loc restabilirea statica. Prin ea ecruisarea se poate reduce su 10-20%, la materiale cu valori ridicate ale energiei defectelor stratificate. In a doua zona incepe sise termina recristalizarea, conducand la cele mai expresive schimbarii ale proprietatilor mecanice. In a treia zona, dupa recristalizare, proprietatile mecanice sunt influentate de alte schimbari in structura ca de exemplu cresterea grauntilor prin recristalizare secundara, dizolvarea precipitatelor.Fig.23. Curba schimbarilor proprietatilor mecanice prin contributia grauntilor recristalizati dupa deformarea plastica, in functie de timp.O determinare mai exacta a inceputului si sfarsitului recristalizarii se poate obtine cu ajutorul studiului metalografic, eventual a metodelor fizice (fig.23.). Tabelul 5 Tabloul proceselor de restaurare la deformarea plastica a diferitelor metale si aliaje.Metalul sau aliajulProcesulDinamic Post dinamic StaticIn timpul deformarii la caldDupa deformarea la caldIn timpul recoacerii dupa deformare la receFe, Al, Zr, metale cu retea C.V.C., aliaje cu retea hexagonala.Restabilire pana la grade mari de deformare.Restabilire, urmatoarea recristalizare decurge relativ lent.Restabilire in mare masura, urmeaza recristalizarea la valori mari ale lui de curgere, nucleatia de coalescenta.Fe, Cu, Ni, oteluri austenitice, aliajele nichelului.La valori mici ale lui apare restabilirea dinamica.La valori mari ale lui apare recristalizarea dinamica.La valori mici ale lui se produce restabilirea si recristalizarea statica. La valori mari ale lui transformarea metadinamica, eventual recristalizarea statica.Recristalizare in interval limitat. Recristalizarea nucleatie prin mecanismul Bailear sau Cahnov Cottrel.Gradul de estomparepoate fistabilit din evolutia tensiunii in functie de timpul pauzacanddeformatiaesteintrerupta. Expresiagradului deestompare (fig.24):In care: - X gradul de estompare in %;- max tensiunea maxima dupa prima deformare, MPa;- 1 limita de curgere la prima deformatie, MPa;- 2 limita de curgere la a doua deformare dupa stationarea de la primadeformatie, MPa.Fig.24. Evolutia curbelor tensiune deformatie la deformari intrerupte.Cinetica recristalizarii poate fi descrisa cu relatia lui Avram:In care:- Y este contributia recristalizarii, in %;- durata necesara pentru contributia Y a recristalizarii, in s;- k, n coeficienti ce exprima influenta temperaturii asupra caracterului formarii si cresterii germenilor.Cu ajutorul relatiei lui Avram se stabileste energia de activare a recristalizarii ER, in KJ/mol si viteza de recristalizare VRS:In care:- VRs - este viteza recristalizarii statice in s-1;- K - constantaSchematic, evolutia schimbariistructuriiprin luminare se poate vedea in fig.25.3Fig.25. Schema evolutiei schimbarilor structurale la laminare.6. Precipitarea in timpul deformarii plasticeDeformarea plastica promoveaza cinetica precipitarii prin marirea energiei interne si instabilitatii intregului sistem, aceasta inainte de toate in conditiile cand contributia elementelor se materializeaza, in special cele interstitiale, prin depasirea limitei de solubilitate in solutia solida.Ceamai micaenergieliberacorespundesuprasaturarii solutiei solide. Deformarea plastica mareste energia libera si prin aceasta micsoreaza capacitateadedizolvareaelementelor deadaosdinsolutiasolidadebaza. Elementelesegasescinstaresuprasaturatasi precipitaintimpul deformarii plastice.Acesteprecipitari senumescdinamice.Cineticaprecipitarii dinamice estesubstantial mai marefatadeceaprinracireliberacandnuactioneaza deformarea.Cinetica precipitarii dinamice accelereaza:- Marirea gradului de suprasaturare;- Ridicarea gradului de deformatie;- Marirea temperaturii de deformatie.Precipitareadinamicamicsoreazaplasticitateasi maresterezistentala deformare a aliajului.Cauzele influentelor nefavorabile ale precipitatelor dinamice asupra conditiilor de deformare plastica la cald.- Precipitarea dinamica precede procesul de restaurare dinamica si prinaceastaincetinestecineticalui si contrar promoveaza ecruisarea;- Precipitatele se elimina pe suprafetele energetice favorabile respectiv la limitele de graunti si pe planele de alunecare.Prin aceasta blocheaza alunecarea activa prin mecanismul de deformare plastica.Modul deeliminaresi formaprecipitatelor depindinaintedetoatede temperatura de deformare plastica si compozitia chimica a aliajului. Astfel pot sa apara: a- Forme grobe cu precipitate ce pot coagula;b- Forme necoerente care se ecruiseaza putin;c- Forme fine dispersate in intregul volum; Aceasta micsoreaza activitatea traiectoriei libere pentru miscarea dislocatiilor, cauza pentru care au influenta mare asupra ecruisarii.Evolutia precipitarii dinamice da posibilitatea utilizarii ei la dirijarea conditiilor tehnologice de deformare plastica a unor materiale speciale in sensul franarii recristalizarii si finisarii structurii.7. Influenta deformarii plastice asupra transformarilor de faza.Marireaenergiei liberesi ainstabilitatii termodinamiceafazei supuse deformarii plastice accelereaza descompunerea ei in alta faza mai stabila. Aceasta se realizeaza prin nucleatie care se produce in zonele cu energie libera marecumsunt limiteledegraunti, limitelemaclelor rezultateprindeformare, fasiilededeformare. Dacai-aunasteregermeni inzonelecuenergielibera ridicata, energia de acivare pentru nucleatie se va micsora.Deformareaplasticaaccelereazacineticaschimbarilordefazainprimul rand prin:- Marirea suprafetelor efective probabil a nucleatiei;- Marirea vitezei de nucleatie;- Micsorarea marimii critice a germenilor fazelor secundare.Prin suprafete efective se intelege suprafata probabila de nucleatie raportata la unitatea de volum. Deformarea plastica creeaza conditiifavorabile schimbarilor defaza prin marirea libere a fazei supuse deformarii plastice. Marireaentalpiei libereafazei caresedeformeazalaunanumit moment se poate exprima cu relatia: In care:- E este energia unui defect, in J;- densitatea defectelor in unitatea de volum, in 1/cm2;- V volumul fazei care se deformeaza si in care are loc transformarea.Marirea temperaturii schimbarilor T va fi apoi egal cu:In care:- Sf.d.psi Sf.tsunt entalpiile fazei deformate plastic si fazei in care trece cea deformata.Descompunerea prin difuzie a fazei deformate plastic accelereaza:- Micsorarea temperaturii de deformare ;- Marirea valorii deformatiei;- Micsorarea temperaturii de incalzire (marime mai redusa a grauntilor).Cu cat grauntii sunt mai fini cu atat temperaturile de transformare sunt mai inalte. Daca schimbarile de faza decurg sub temperatura de recristalizare a fazei supusa deformarii, atunci se pune in valoare influenta energiei acumulate.Insintezainfluentafactorilortehnologici si metalurgici asupramaririi (+) sau micsorarii (-) temperaturilor schimbariilor dse faza se pot enunta astfel:I- Marirea temperaturilor de incalzire:- Dimensiunilegrosolanealegrauntilor fazei supusedeformarii (-);- Imbogatireafazei supusedeformarii plasticecuelementede aliere(-);II- Micsorarea temperaturilor de deformare plastica:- Marirea entalpiei libere prin marirea defectelor de retea (+);III- Marirea gradului de deformare:- Marirea energiei libere (+);- Marirea precipitatiei dinamice prin micsorarea cantitativa a contributiei elemntelor de aliere in solutie solida (+);- Finisarea grauntilor (+);IV- Marirea intarzierii dintre deformatiile unitare succesive:- Micsorarea energiei libere post dinamica prin procese de restaurare (-);- Cresterea granulatiei prin recristalizare (-);- Saracirea solutiei solida supusa deformarii plastice prin precipitare (+).8. Interdependentadintreeparametrii termomecanici dedeformare plastica si structura, inclusiv proprietatilefzico-mecanice alematerialelor metalice.Studiul teoriei deformarii plasticeamaterialelor metalicesi concret a proceselor tehnologice de deformare, urmareste sa stabileasca conditiile dintre caracterul mecanic si fizic al deformabilitatii. Rezolvarea impune nu numai cunostinte asupra fizicii metalelor cum ar fi de exemplu dislocatiile, mecanismul deformarii plastice, schimbarile structurale etc., dar si cunostintele de matematica.Astazi mecanismul deformarii plastice la cald se explica prin doua teorii de baza:a- Teoriadifuziunii saumecanismul deformarii plasticevascoaselalimita grauntilor sau subgrauntilor.b- Teoria mecanismului alunecarii asociat cu regenerarea dinamica sau recristalizarea dinamica a structurii metalice.Ladeformareaplasticalarecemecanismul conductor al deformatiei il reprezinta alunecare determinata de miscarea dislocatiilor in planurile de alunecare, asociata cu ecruisarea materialului (fig.26.a.).8.1. Deformarea plastica prin difuzie la limitele grauntilor.Teoria mecanismului difuziei in limita grauntilor sau subgrauntilor ca mecanism al deformarii plastice rezulta din realitatea ca la temperaturi ridicate si viteze micide deformatie, in procesulde deformare plastica nu rezulta liniide alunecare in graunti ci graunti sfaramati.Fig.26. Schema depedentei tensiunii de deformare de gradul de deformatie: a- alunecare cu ecruisare; b- alunecare fara ecruisare; c- alunecare cu recristalizare si restaurare dinamica.Aceste fenomene au putut fi observate la microscopul termic (1) Nabaro a demonstrat pentru viteaza de difuzie la deformare, la nivelul limitelor de graunti, expresia:In care:-este viteza de deformatie, in s -1;- T- temperatura de deformare, in K;- D- coeficientul de autodifuzie, in cm2/s;- - tensiunea de deformare, in N/cm2;- a- parametrul retelei, in cm;- l- lungimea perimetrului grauntilor, in cm;- k- constanta lui Boltzman, in J/K.Intrucat coeficientul de vascozitate poate fi exprimat cu relatia:= /Rezulta:=32* * * 1a DT KExemplu: Sa se calculeze cantitatea deformariiprin difuzie a fieruluila temperatura de 1230 C daca: 1=10 . cm; K=1, 38.10 J/K; T=1,5.10..K; D=10. cm ../S; a=10 . cm.Autodifuzia fierului la limita de graunti, la 1230 C, conform lui G ruzin este:D=2.3*eRT / 127900 Deci :=2 4/ 1 2 7 9 0 03 2 3 * 41 0 * 3 * 21 0 * 5 . 1 * 1 0 * 3 8 . 1 * 1 0R TeDaca:=5N/mm2 se obtine: =1411710 * 5 . 210 * 210 * 5 sConcluzie: Deformareaplasticavascoasalalimitadegraunti sepoate realiza doar la viteze foarte mici de deformatie si temperaturi ridicate.Cazurile particulare de valori ridicate ale plasticitatii catorva aliaje bifazice se numesc faze. Superplasticitatea a fost pusa in evidenta la acele aliaje bifazice care au avut o structura cristalina fina, de cativa microni si care au fost deformate la viteze de ordinul 101 3 s.8.2. Deformarea prin alunecare transcristalinaIntrucat procesele reale de deformare plastica au loc la viteze de deformatie mai mari mecanismul difuziei are o pondere mai mica. In vitezele si temperaturile de deformatie utilizate in procesele tehnologice se aplica mecanismul dealunecareprinmiscareadislocatiilor din interiorul grauntilor, odata cu luarea in considerare a recristalizarii si restaurarii dinamice. Acest caz rezulta grafic din figura 26,c din care se vede ca = const., tensiunea functie de deformatie evolueaza astfel: in prima zona deformatiile sunt elastice, in a doua zona apare curgerea plastica instabila iar in a treia curgerea plastica se stabilizeaza. In cazul curgerii plastice la cald a II a este seminificativa pentru faza dedurificare(II-a)si dededurificare(II-b).Estedefapt vorbade procesulde activaretermicaincareprimazonadedurificare(ecruisare) esterezultatul deformarii plastice; acumulareadurificarii panalaovaloarecriticadetermina aparitia in faza urmatoare a durificarii care este este activate si realizata fie de o recristalizaredinamicafiedeorestauraredinamicasimultancudeformarea plasticapropriu-zisacaresedesfasoara. Cinetic fazeledededurificaresunt insotite de o viteza neuniforma de ecruisare si de durificare pana cand ambele viteze ( de ecruisare si dedurificare) se echilibreaza. In acest moment incepe cea de a treia zona de curgere stabilizata care se caracterizeaza de echilibrul dintre cele doua viteze de ecruisare si dedurificare.Esenta fizica a fazei dedurificare se disputa intre procesele de restaurare dinamica si recristalizare dinamica. Restaurarea dinamica este de fapt procesul director la metalele cu energie ridicata a defectelor de suprafata iar recristalizarea dinamica este caracteristica metalelor si aliajelor cu energia defectelor de suprafata mai mica. Ca exemplu pentru restaurare dinamica se pot da A1 si Fe iar pentru recristalizare dinamica Ni, Fe, Cu. Fenomenelederedresaresi cristalizaredinamicaauefecteimportante asupra formei curbelor =(). In cazul deformarii la cald. Daca redresarea se produce rapid, tensiunea de curgere creste treptat pana la o valoare stationara care este determinata de echilibrul dintre acumulare (datorita ecruisarii) si eliberare(prinredresare) dedislocatii; inacest caznuaparerecristalizarea dinamica. Incazul metalelorpuresi aunoraliajecaracteristicecuenergii ale defectelor desuprafatadevalori intermediaresaumai mici ( Cu, Ni, oteluri austenitice) redresareaseproducemult mai incet iar densitateadedislocatii poate atinge o valoare suficient de ridicata pentru ca recristalizarea dinamica sa inceapa. Inacest cazcurba=() prezintaotensiunecaracteristicamaxima urmata eventual de o stare stationara, astfel incat s< max; pentru viteze de deformatiemai mici si temperaturi inaltecurbelepot aveamai multepuncte auxiliare de maxim inainte ca ele sa aiba o aliura stationara. Tranzitia dintre cele doua tipuri de baza ale comportarii =()se explica cu ajutorul marimilor critice ale densitatii de dislocatii (se manifesta prin energia inmagazinata); daca starea stationara asociata cu redresare dinamica corespunde unei densitatii aflata sub aceasta valoare critica atunci nu se poate produce recristalizarea dinamica. Un corolar al acestei argumentatii este acela ca pentru o viteza de deformatie data si o temperatura corespunzatoare valorile tensiuniide curgere pentru metalele la care procesul de dedurificare are loc doar prin redresarea dinamica sunt mai mici decat celealecelor asociatecurecristalizareadinamica. Schematic, curbele =() pentru cazuri diferite de restaurare, respective doar prin redresare dinamicasauprinredresare dinamicaasociata cu recristalizaredinamicasunt ilustrata in figura 27.Fig.27. Forma curbelor =() in cazul deformarii la temperatura ridicate si viteze de deformatie constante.In general, cu o suficienta aproximare, conceptele de baza ale redresarii si rcristalizarii in conditii statice, pot fi aplicate si la procesele dinamice. Este insa necesar sa se ia in seama faptul ca efectele deformatiei pot modifica caracteristicile proceselor desfasurate in canditii dinamice. De exemplu recristalizarea dinamica se produce in anumite zone prin germinare continua si prin cresterea limitata a noilor graunti pe cand la recristalizare clasica (statica) primii graunti germinati intimpul procesului cresc continuupanacandating limitele impuse prin crestere. Comportamentulmodificat in cazuldinamic este determinat defortamotricenecesaracresterii carezultat al deformarii care produce acumulare de dislocatiiin grauntiiprodusi. In aceasta situatie nu este posibila tratarea redresarii dinamice ca un proces activ doar termic, respectiv ca fiind determinat doar de temperatura asa cum se intampla la redresarea statica. In cazul deformarii plastice procesele de dedurificare pot fi activate de tensiunile aplicatesaudecatremiscariledislocatiilor (efectul vitezei dedeformatie) in prezentaactivarii termice.Totusi diferentelefundamentaledintreceledouafenomenerespective dintrerecristalizareastaticasi dinamicaprecumsi dintreredresareastaticasi dinamica, sunt reprezentatedeoseriedeparticularitati dar si deelemente comune cum ar fi microstructurile rezultate. Este insa necesar ca transformarile dinamiceceapar intimpul deformarii plasticelacaldsafieimpartiteintrei sectiuni distincte: seminificatia lor asupra formei curbei de curgere; influenta lor asupra determinarii microstructurii formate in timpul procesului de deformare la cald; efectul lor asuprapropagarii fisurii intimpul operatiilor dedeformarela cald.Cineticarecristalizarii dinamicepoatefi studiatacuajutorul incercarii la rasucire deoarece deformarea plastica decurge la viteza constanta iar sectiunea epruvetei poate fi mentinuta constanta in timpul procesului. Cinetica recristalizarii dinamice depinde nu numai de temperatura ci si de viteza de deformatie. Deformatia critica necesara producerii recristalizarii dinamice scade cu cresterea vitezei de deformatie si scade cu marirea temperaturii. Din reprezentarea schematica data in figura 28 este evident ca forma curbelor este diferita la viteze micide deformatie sica exista o oscilare periodica a momentuluide rasucire. Aceasta realitate se explica, in cazul vitezelor mici de deformatie, prin actiunea periodica a recristalizarii, iar la viteze maride deformatie actiunea eicontinua. Mai clar, aceasta deformatie se vede in schemele din fig.29.Fig.28. Influenta vitezei de deformatie asupra evolutiei momentului de torsiune in functie de numarul de rasuciri.Fig.29. Influenta actiunii periodice si continue cu recristalizari dinamice asupra momentului de rasucire.Dacacdeformatianecesarapentruevolutiacompletaarecristalizarii are valoarea mai mica decat cdeformatie necesara inceperii recristalizarii se ajungelaorecristalizareperiodica. Contrar, daca x>cse ajungelao recristalizare continua. Se demonstreaza experimental ca in cazulrecristalizarii dinamice continue tensiunea maxima de deformatie corespunde deformatiei peste insotita de aproximativ 5% contributie a recristalizarii in structura. Inceputul curgerii plasticestabilizate seobtinedupa obtinereadeformatiei slacare structura recristalizata este in jur de 98%. Forma curbelor din zona II B (v.fig.26,c) de dedurificare se poate preciza in functie de contributia fazei recristalizata din structura cu expresia:=ioii+(1-i0i) cIn care: este tensiunea corespunzatoare momentului recristalizarii unei cantitati Yi, in N/mm2Yi cantitatea de structura recristalizata;i tensiunea din zona a III-a a curbei, in N/mm 2; c tensiunea maxima de pe curba, in N/ mm 2;Cunoasterea indeaproape a mecanismului director al deformarii la temperatura ridicata ajuta la descrierea fizica a dependentelor tensiunii de deformatiedegradul dedeformaresi deconditiiletermodinamicedinramura stabilizata III.8.3.Semificatia practica a valorilor tensiunii de curgere.Operatiile de deformare la cald se desfasoara la temperaturi care depasesc jumatate din temperatura de topire a metalului sau aliajului respectiv si la viteze de deformatie cuprinse intre 0.1s 1 (la procese de forjare si extruziune) si>103s1 (rasucirea sarmei si a barelor). Forta si lucrul mecanic de deformare depinddeformageometricaasculelor delucru, defrecareadintresculesi material, de curba de curgere a materialuluisupus deformariicorespunzatoare unei temperatura si viteze de deformatie.Necesitatea evaluarii fortei si lucrului mecanic este determinate de: dimensiunea sculelor si echipamentelor; stabilirea deformatiilor elastice ale echipamentului de deformare in vederea dimensionarii corecte a semifabricatelor; imbunatatirea ansambluluide programe pentru automatizarea proceselor corespunzator echipamentelor de deformare; verificarileperiodice ale echipamentelor de deformare pentru evitarea degradarii acestora in timpul proceselor tehnologice;Toateacesteanupot fi puseinvaloaredacanuseprimescinformatii precise referitoare la valorile tensiunilor de curgere functie de gradul de deformare, viteaza de deformare, viteza de deformatie si temperatura.8.4.Tensiunea limita de curgere la temperature ridicate.Independent de aparitia restauratiei in cazul redresarii dinamice sau alredresariisi recristalizarii dinamice corelatia dintre tensiunea 3 din zona stationara, viteza dedeformatiesi temperaturadedeformareTpoatefi exprimata cu relatia empirica a lui Garafolo/1/:=C*eR T Q/ In care:,C,,n sunt constante ce nu depind de temperatura;Q energia de activare a deformatiei, in J;R constanta gazelor (R=8,314.*1014 J/K,md)Relatia poate fi aplicata atat la metalele care se admite ipoteza valabilitatii restaurarii dinamice cat si la care se accepta ipoteza recristalizarii dinamie.Tinand seama de faptul ca sinusul hiperbolic poate fi scris sub forma:[ ] ) * sinh(3 1]1

25* ense poate ca in functie de valorile lui sresectiv a produsului * 5 , ecuatia /1/ sa ia urmatoarele doua expresii:a. Daca 1.2 (respective tensiunea s are valori mari ) ecuatia /1/ ia forma: =C*ensRT Q */ Esenta fizica a energiei de activare Q poate fi dedusa din relatia : 1111]1

,_

+ +

,_

+

,_

TvkTnFfkHTn1 1111'' (4)In care: k este constanta lui Boltzman ( k=1.38*1023 J/K)F f- factor de structura, in s1 V volumul activate, in mm3/ NH energie de activare a autodifuziei, in J ,_

1'V VV volumul total de material; 1<