CƠ SỞ BIẾN DẠNG TẠO HÌNH KIM LOẠI đề BÀI CƠ SỞ VẬT LÝ TRONG BIẾN DẠNG TẠO HÌNH KIM LOẠI

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THUYẾT MINH CƠ SỞ BIẾN DẠNG TẠO HÌNH KIM LOẠI TÊN ĐỀ BÀI: CƠ SỞ VẬT LÝ TRONG BIẾN DẠNG TẠO HÌNH KIM LOẠI Giáo viên hướng dẫn: Học viên thực hiện: TS Lưu Phương Minh Nguyễn Lực MSHV: 1870323 Huỳnh Hiển Vinh MSHV: 1970234 TP HCM – 06/2020 MỤC LỤC I KHÁI QUÁT VỀ GIA CÔNG ÁP LỰC 1.1 Vai trò 1.2 Sự phát triển II CƠ CHẾ BIẾN DẠNG DẺO VÀ QUÁ TRÌNH VẬT LÝ KHI BIẾN DẠNG DẺO .5 2.1 Khái niệm 2.2 Phân loại 2.2.1 Phân loại theo dạng phôi 2.2.2 Phân loại theo nhiệt độ biến dạng 2.2.3 Phân loại theo dạng ứng suất 2.3 Cơ chế biến dạng dẻo đơn tinh thể 10 2.3.1 Trượt 10 2.3.2 Song tinh 14 2.4 Biến dạng dẻo đa tinh thể .15 2.5 Hóa bền biến dạng dẻo nguội đường cong biến dạng 15 2.5.1 Hiện tượng biến cứng nguội 15 2.5.2 Đặc điểm biến cứng nguội .17 2.6 Biến dạng dẻo nhiệt độ cao, hồi phục kết tinh lại .18 2.6.1 Hồi phục .19 2.6.2 Kết tinh lại 19 2.7 Chuyển biến pha biến dạng dẻo 19 2.7.1 Đặc điểm lực tác dụng 20 2.7.2 Ảnh hưởng mức độ biến dạng 20 2.7.3 Ảnh hưởng tốc độ biến dạng 20 2.8 Hiệu ứng nhiệt biến dạng dẻo 21 III TÀI LIỆU THAM KHẢO .23 I KHÁI QT VỀ GIA CƠNG ÁP LỰC I.1 Vai trị Cơng nghệ gia cơng áp lực (GCAL) có từ lâu đời, đến vài kỷ phát triển, nhờ có phát triển lý thuyết biến dạng dẻo lý thuyết gia công áp lực Lý thuyết biến dạng dẻo gia công áp lực kim loại dựa sở học môi trường liên tục, học vật rắn biến dạng, lý thuyết dẻo, kim loại học vật lý, đại số tuyến tính Ngày nay, có cách mạng biến dạng tạo hình Các thành tựu lớn học vật rắn biến dạng, toán học, kỹ thuật mô tạo cho lý thuyết công nghệ GCAL sức mạnh Ta xác định công nghệ biến dạng tối ưu, sử dụng hết khả biến dạng vật liệu, tận dụng nguồn lượng nhờ sử dụng kỹ thuật mô đưa ngành GCAL giải công nghệ tạo hình khơng cần chế thử, giai đoạn tốn phí tiền để chế tạo khn thử nghiệm chi phí ngun vật liệu thử nghiệm.[1] Phương pháp cơng nghệ gia công kim loại áp lực , hay cơng nghệ biến dạng tạo hình phương pháp công nghệ, vừa công nghệ chuẩn bị tạo phôi cho cơng nghệ khí vừa cơng nghệ tạo hình sản phẩm cuối khơng cho phép tạo hình dáng, kích thước sản phẩm mà cịn cho sản phẩm kim loại chất lượng cao tính chất – lý – hóa, tiết kiệm ngun vật liệu, cho xuất lao động cao, từ hạ giá thành sản phẩm Là dạng cơng nghệ lúc biến đổi hình dáng kích thước tổ chức kim loại nên chúng ứng dụng yêu cầu chất lượng sản phẩm cao Trong điều kiện biến dạng xử lý nhiệt định, tổ chức kim loại thay đổi: phá bỏ tổ chức đúc, tạo tổ chức thớ, làm nhỏ hạt tinh thể, phá làm phân tán hạt tạp chất… nhờ làm tăng tính bền, độ dai va đập, khả chịu mỏi, chịu va đập, tăng tuổi thọ sản phẩm Sản phẩm công nghệ áp lực đa dạng, gia cơng nhiều loại vật liệu Có thể tạo trạng thái siêu dẻo, gia công với biến dạng lớn gia cơng với vật liệu khó biến dạng I.2 Sự phát triển Công nghệ gia công kim loại áp lực ngày phát triển thước đo trình độ phát triển cơng nghiệp quốc gia Các công nghệ gia công áp lực lâu đời như: Cán – Kéo – Ép – Rèn - Dập chiếm 80% tổng sản lượng sản phẩm kim loại hợp kim, tiếp tục hồn thiện cơng nghệ nhằm khơng ngừng nâng cao chất lượng sản phẩm Sự phát triển lý thuyết biến dạng dẻo, đưa phương pháp toán mới, quan trọng phương pháp số (Phương pháp phần tử hữu hạn, phương pháp biến phân, phương pháp phần tử biên) kết hợp máy tính điện tử vào việc giải tốn biến dạng dẻo Từ mơ trạng thái ứng suất biến dạng, mô trình chảy dẻo vật liệu, quan sát chiều sâu bên trình biến dạng mà điều khiển chúng Đưa tính tốn tối ưu giải tốn cơng nghệ tạo hình khn, bảo đảm tận dụng hết tính thiết bị Nhờ phương pháp số ứng dụng biến dạng tạo hình giải toán biến dạng lớn, đưa nhiều yếu tố thực vào q trình giải tốn biến dạng Kết hợp yếu tố biến dạng tác động biến đổi tổ chức bên vật liệu với xử lý nhiệt để tạo vật liệu có tổ chức kim tương có độ bền cao, công nghệ thành công nghệ sản xuất hàng loạt lớn, nhờ tiết kiệm nhiều vật liệu, vật liệu xây dựng Cũng hướng công nghệ tác động nhiệt tạo hiệu ứng siêu dẻo tếctua, làm vật liệu có tính dẻo đặc biệt, dùng biến dạng tạo hình chi tiết có nhiều thành vách mỏng, hình dáng phức tạp Ứng dụng công nghệ CAD/CAM/CIM vào khâu sản xuất làm tăng xuất chất lượng sản phẩm Nhờ mô trước tiến hành sản xuất hàng loạt làm giảm sai sót chi phí đáng kể Ngày nhờ vào máy gia cơng áp lực có điểu khiển số (CNC) nên q trình gia cơng tiến hành cách tự động độ xác ngày cao kiểm sốt rủi ro trình sản xuất Hình 1.1 Máy làm lị xo có điều khiển (CNC) II CƠ CHẾ BIẾN DẠNG DẺO VÀ QUÁ TRÌNH VẬT LÝ KHI BIẾN DẠNG DẺO 2.1 Khái niệm Sự dịch chuyển tương đối chất điểm, phân tử vật thể rắn tác dụng ngoại lực, nhiệt độ nguyên nhân dẫn đến thay đổi hình dạng, kích thước gọi biến dạng Tất phương pháp gia công áp lực (GCAL) dựa tiền đề chung thực trình biến dạng dẻo Hình 2.1 Biểu đồ ứng suất - biến dạng vật liệu 2.2 Phân loại 2.2.1 Phân loại theo dạng phơi Hình 2.2 Phân loại biến dạng kim loại Hình 2.3 Quá trình biến dạng khối: a, Cán b, Dập khn c,Ép d, kéo Hình 2.4 Q trình biến dạng tấm: a, Uốn b, Vuốt c, Trượt: (1) Trước trượt (2) Sau trượt 2.2.2 Phân loại theo nhiệt độ biến dạng  Gia công nguội: - Là biến dạng tạo hình thực nhiệt độ phòng cao chút, nhiệt độ kết tinh lại - Trong q trình gia cơng nguội, xảy biến dạng trượt, đối tinh, mạng tinh thể bị uốn phá vỡ miếng tinh thể quay - Trong gia công nguội có tượng biến cứng nguội, khơng xảy q trình hồi phục kết tinh lại - Ưu điểm rõ ràng q trình gia cơng nguội so với gia cơng nóng là:  Độ xác cao hơn, nghĩa đạt dung sai khắt khe  Cơ tính độ cứng cao hóa bền  Chất lượng bề mặt tốt  Dịng hạt q trình biến dạng tạo hội cho đặc tính định hướng mong muốn thu sản phẩm tạo  Không phải gia nhiệt, làm giảm chi phí gia cơng - Nhược điểm:  Yêu cầu áp lực mạnh cần công suất lớn để thực trình biến dạng  Đảm bảo phơi đầu vào khơng có vảy bụi bẩn  Độ dẻo độ cứng vật liệu làm giới hạn khả áp dụng phương pháp gia cơng  Gia cơng ấm: - Do đặc tính biến dạng dẻo thường tăng cường cách tăng nhiệt độ phơi, hoạt động tạo hình đơi thực nhiệt độ cao nhiệt độ phòng nhiệt độ kết tinh lại Thuật ngữ biến dạng ấm áp dụng cho phạm vi nhiệt độ thứ hai Đường phân chia biến dạng nguội biến dạng ấm thường thể dạng điểm nóng chảy kim loại Đường phân chia thường lấy 0,3 Tm, Tm điểm nóng chảy (nhiệt độ tuyệt đối) cho kim loại cụ thể - Trong q trình gia cơng có biến cứng hồi phục chưa kết tinh lại Do có q trình hồi phục nên cải thiện phần tính chất học vật lý kim loại trình hồi phục xảy nhiệt độ gia cơng lớn nhiệt độ phịng tốc độ biến dạng (strain rate) làm tăng nhiệt độ vật gia công - Độ bền độ cứng thấp nhiệt độ thường, độ dẻo cao hơn, mang lại cho gia công ấm ưu điểm so với gia công nguội:  Lực công suất thấp  Có thể gia cơng hình dạng phúc tạp  Có thể giảm loại bỏ q trính ủ trung gian  Gia cơng nóng: - Là q trình gia cơng thực nhiệt độ nhiệt độ kết tinh lại Nhiệt độ kết tinh lại cho kim loại định 0.5Tnc tình nhiệt độ tuyệt đối Trong thực thế, gia cơng nóng thường thực nhiệt độ 0.5Tnc Tuy nhiên, trình biến dạng tự tạo nhiệt, làm tăng nhiệt độ làm việc khu vực cục phận Điều gây khu vực này, điều không mong muốn Theo đó, nhiệt độ gia cơng nóng thường trì 0.5Tnc – 0.75Tnc - Trong gia cơng nóng, q trình kết tinh lại xảy hồn tồn, kim loại biến dạng thro chế gia cơng nguội - Trong q trình gia cơng nóng, tốc độ kết tinh lại lớn tốc độ biến cứng, nên sau gia cơng nóng, khơng có dấu vết biến cứng nguội Tổ chức kim loại sau biến dạng nóng tổ chức sau kết tinh lại  Gia công đẳng nhiệt: - Một số kim loại, chẳng hạn thép hợp kim cao, nhiều hợp kim titan hợp kim niken nhiệt độ cao, có độ cứng nóng tốt, đặc tính giúp chúng hữu ích cho ứng dụng nhiệt độ cao Tuy nhiên, đặc tính khiến chúng khó biến dạng phương pháp thơng thường Vấn đề kim loại nung nóng đến nhiệt độ gia cơng nóng (>0.5Tnc) chúng sau tiếp xúc với cơng cụ tạo hình nguội, nhiệt nhanh chóng truyền khỏi bề mặt phận, làm tăng tính khu vực Sự thay đổi nhiệt độ tính vùng khác phơi gây dịng chảy khơng kim loại trình biến dạng, dẫn đến ứng suất dư cao nứt bề mặt - Biến dạng đẳng nhiệt liên quan đến trình biến dạng thực theo cách loại bỏ làm mát bề mặt độ dốc nhiệt thu chi tiết gia công Điều làm yếu giảm tuổi thọ dụng cụ gia cơng, tránh vấn đề mô tả kim loại khó hình thành theo phương pháp thông thường Trong số trường hợp, biến dạng đẳng nhiệt đại diện cho cách mà vật liệu làm việc biến dạng 2.2.3 Phân loại theo dạng ứng suất - Biến dạng kéo: Trạng thái dẻo vật thể biến dạng chủ yếu gây nên ứng suất kéo nhiều chiều Ví dụ: kéo dãn, dập phình, dập định hình… - Biến dạng nén: trạng thái dẻo vật thể biến dạng chủ yếu gây nên ứng suất nén nhiều chiều Ví dụ: cán, rèn tự do, rèn khuôn, ép chảy… - Biến dạng kéo-nén: trạng thái dẻo vật thể biến dạng chủ yếu gậy nên ứng suất kéo nén Ví dụ: kéo, dập vuốt, uốn vành, miết… - Biến dạng cắt: trạng thái dẻo vật thể biến dạng chủ yếu gây nên tải trọng cắt Ví dụ: trượt, xoắn - Biếng dạng uốn: trạng thái dẻo vật thể biến dạng chủ yếu gây nên trọng tải uốn Thuộc nhóm có phương pháp uốn với dụng cụ chuyển động thẳng chuyển động quay 10 Hình 2.5 Các phương pháp biến dạng 2.3 Cơ chế biến dạng dẻo đơn tinh thể 2.3.1 Trượt Trượt tượng chuyển dời tương đối hai phần tinh thể theo phương mặt định gọi phương trượt mặt trượt Mức độ trượt thường số nguyên lần khoảng cách nguyên tử phương trượt Hình 2.6 Hiện tượng trượt đơn tinh thể 11 Hình 2.7 Sự biến đổi mạng tinh thể trình biến dạng: a,Khi chưa tác dụng lực b, Trạng thái đàn hồi c, Biến dạng dẻo d, Phá hủy  Mặt trượt: mặt phân cách hai mặt nguyên tử dày đặc mà xảy tượng trượt  Phương trượt: phương có mật độ nguyên tử lớn  Hệ trượt tích số phương trượt mặt trượt  Số hệ trượt lớn khả xảy trượt nhiều có nghĩa dễ biến dạng dẻo  Nếu có hệ trượt cấu trúc có phương trượt lớn dễ biến dạng dẻo Hệ trượt ba dạng tinh thể thường gặp  Mạng lập phương tâm khối  Mặt trượt: {110}  Phương trượt:  Số hệ trượt = (mặt trượt) x (phương trượt) = 12 Hình 2.8 Mạng lập phương tâm khối 12  Mạng lập phương tâm diện Hình 2.9 Mạng lập phương tâm diện  Mặt trượt: {111}  Phương trượt:  Số hệ trượt = (mặt trượt) x (phương trượt) = 12  Mạng lục giác xếp chặt Hình 2.10 Mạng lục giác xếp chặt  Mặt trượt: (0001)  Phương trượt:  Số hệ trượt = (mặt trượt) x (phương trượt) =  Đặc điểm trượt  Chỉ xảy tác dụng ứng suất tiếp  Phương mạng không thay đổi sau trượt  Mức độ trượt số nguyên lần khoảng cách nguyên tử phương trượt 13  Ứng suất tiếp cần thiết gậy trượt không lớn  Ứng suất - Ứng suất tiếp lực F gây mặt trượt Hình 2.11 Phân tích ứng suất tiếp bề mặt trượt Diện tích mặt trượt: s= S0 Cosχ F F Ứng suất tiếp phương trượt: τ = S × Cosθ= S ×Cosθ ×Cosχ  τ =σ ×Cosθ ×Cosχ Định luật Schmid: τ =σ ×Cosθ ×Cosχ ≥ τ th Cosθ ×Cosχ thừa số Schmid 14 τ max χ =θ=450 > τ = σ 2.3.2 Song tinh Khi ứng suất đạt tới giới hạn phần mạng tinh thể xê dịch tới vị trí đối xứng với phần lại qua mặt phẳng gọi mặt song tinh Song tinh giống trượt xảy mặt phương xác định Hình 2.12 Song tinh mạng tinh thể  Đặc điểm:  Chỉ xảy tác dụng ứng suất tiếp  Thay đổi phương mạng sau song tinh  Khoảng xê dịch tỷ lệ thuận với khoảng cách tới mặt song tinh nhỏ khoảng cách nguyên tử  Ứng suất cần thiết lớn ứng suất gây trượt  Mức độ biến dạng dẻo không đáng kể 15  Tạo vài định hướng có lợi cho trượt  Ứng suất tiếp cần thiết để gây trượt không lớn  Kim loại mạng lục phương xếp chặt thường tạo thành song tinh số hệ trượt 2.4 Biến dạng dẻo đa tinh thể - Đa tinh thể gồm nhiều (đơn) tinh thể nhỏ (cỡ µm) gọi hạt tinh thể hay đơn giản hạt, chúng có cấu trúc thơng số mạng song phương lại định hướng khác liên kết với qua vùng ranh giới gọi biên hạt Hình 2.13 Sự hình thành đa tinh thể  Gồm nhiều hạt tinh thể đa cạnh  Trong hạt có xếp theo trật tự quy luật  Giữa hạt ranh giới hạt  Mỗi hạt có định hướng riêng (tính dị hướng)  Đa tinh thể có tính đẳng hướng - Sự biến dạng dẻo đa tinh thể  Biến dạng nội hạt  Hạt có hướng thuận lợi với lực tác dụng biến dạng trước  Hạt hướng thuận lợi dịch chuyển tương đối hạt vào vị trí thuận lợi cho biến dạng  Sự biến dạng hạt theo chế trượt song tinh biến dạng dẻo đơn tinh thể 2.5 Hóa bền biến dạng dẻo nguội đường cong biến dạng 16 2.5.1 Hiện tượng biến cứng nguội Biến dạng dẻo kim loại làm thay đổi tổ chức tính chất - lý - hoá vật liệu Khi tăng độ biến dạng làm tăng tiêu học chống biến dạng: tăng giới hạn đàn hồi, tăng giới hạn tỷ lệ, tăng giới hạn chảy tăng giới hạn bền Đồng thời biến dạng dẻo làm giảm tiêu dẻo: độ dãn dài tỷ đối, độ co thắt tỷ đối, độ dai va chạm, tăng điện trở, giảm khả chống ăn mịn, giảm từ tính vật liệu từ Tổng hợp tất tượng liên quan đến tính chất lý hố thay đổi trình biến dạng dẻo vật liệu gọi biến cứng Do biến cứng, làm ứng suất chảy tăng, ứng suất chảy tăng theo độ tăng biến dạng Trên đồ thị đường cong biến cứng góc tiếp tuyến đường cong với trục biến dạng gọi hệ số biến cứng Hệ số biến cứng tính chất mạng, đặc tính xếp mạng, tổ chức kim loại tốc độ biến dạng định Hình 2.14 Đường cong ứng suất-biến dạng có hóa bền [7]  Ảnh hưởng tính chất mạng: Biến cứng kim loại mạng lập phương diện tâm (LPDT) lớn biến cứng mạng sáu mặt Do mạng tinh thể LPDM có số nhóm mặt bát diện nên sinh song trượt, tăng động năng, nhiệt nguyên tử, có song trượt tác dụng cắt nhau, tạo khuyết tật, nên có hệ số biến cứng lớn trường hợp trượt đơn giản Tuỳ theo độ tăng tạp chất hệ số biến cứng giảm Nguyên nhân chủ yếu tác dụng ngược, khử xô lệch mạng gây xung quanh mặt trượt xô lệch nguyên tử tạp chất gây Kết làm độ biến cứng giảm Đối với mạng lập phương diện tâm , 17 xô lệch mạng nguyên tử tạp chất gây làm tăng hệ số trượt tham gia trượt, đồng thời làm trình song trượt giảm, biến cứng giảm  Ảnh hưởng đặc tính xếp nguyên tử mạng Đặc tính xếp nguyên tử mạng thường định nhiệt độ điều kiện nhiệt luyện Trong trường hợp trạng thái xếp không trật tự làm tăng giới hạn chảy, giảm hệ số biến cứng Việc tăng giới hạn chảy giải thích sau: nguyên tử cho vào mạng tinh thể làm mạng xô lệch Mạng không trật tự bị xô lệch nhiều mạng trật tự Đồng thời giả định, dung dịch rắn không trật tự sinh xô lệch mạng lớn, ngăn cản chuyển dịch mặt trượt khả dĩ, có nghĩa ngăn cản song trượt Song trượt bị hạn chế khiến hệ số biến cứng giảm  Ảnh hưởng tổ chức kim loại đa tinh thể Đa tinh thể vật thể bao gồm nhiều hạt tinh thể Mỗi hạt gồm nguyên tử loại nguyên tử khác loại tạo dung dịch rắn Giữa hạt có phân giới hạt, cấu trúc tính chất phân giới hạt khác với cấu trúc tính chất nội hạt Các chất phân giới hạt thường không tan vào hạt Tất tạp chất ngồi vào chất dễ nóng chảy thường kết tinh sau; phân bố chất bề mặt hạt đa tinh thể thành phần tải mặt khác điều kiện kết tinh, điều kiện gia công trước, độ lớn hạt định Tổ chức đa tinh thể định đến trình biến cứng nguội Đặc điểm tổ chức đa tinh thể hạt không đều, định hướng khác nhau, tính chất cấu trúc hạt phân giới hạt khác Độ không đồng hạt lớn, định hướng hạt sai khác, cấu trúc tính chất hạt phân giới hạt khác làm tăng phân bố ứng suất biến dạng khác nên biến cứng cng khác  Ảnh hưởng tốc độ biến dạng Độ tăng tốc độ biến dạng lớn, độ biến cứng tăng Khi biến dạng tốc độ cao, làm cho q trình trượt xảy số mặt trượt, làm độ xô lệch mạng tăng, nên độ biến cứng tăng Nhưng điều kiện nhiệt độ khác nhau, tốc độ biến dạng vượt giá trị định, lúc xảy số tượng mâu thuẫn 18 trình biến dạng: trình biến cứng trình khử biến cứng Kết độ biến cứng thực sau biến dạng khác 2.5.2 Đặc điểm biến cứng nguội  Thay đổi hình dáng hạt tinh thể Trong trình biến dạng độ biến dạng tăng, hạt bị kéo dài theo hướng biến dạng kéo Ban đầu, hạt có dạng đa cạnh kích thước ba chiều không sai khác lớn, biến dạng tăng lên, hạt phát triển thành dạng dài Các hạt bị phá vỡ thành block nhỏ, tạp chất bị phá vỡ kéo dài kết tạp chất có hình giống dạng sợi Đó sở cho việc hình thành tổ chức thớ kim loại sau  Thay đổi định hướng hạt Đa tinh thể gồm hạt có định hướng khác tạo nên Trong trình biến dạng, trục kết tinh hạt có xu hướng quay để trùng với phương biến dạng Trong trường hợp biến dạng nguội lớn (cán, kéo) phối hợp q trình nhiệt luyện ta vật liệu có tính định hướng tạo thành tếctua Thí dụ, chế tạo thép biến thế, người ta tạo loại têctua theo ba chiều  Thế tăng lên sinh ứng suất dư: Trong trình biến dạng, hạt tinh thể bị xô lệch, khiến tăng ứng suất dư tăng  Phá vỡ hạt phân giới hạt Dưới tác dụng ứng suất dư tiếp, mặt trượt, dải trượt bị phá vỡ, biến dạng lớn, mức độ phá vỡ lớn Sự phá vỡ phân giới hạt làm thay đổi diện tích phân giới hạt Do phá vỡ hạt phân giới hạt cũ khiến độ bền tính dẻo kim loại giảm  Thay đổi tính chất lý hố vật liệu Độ biến dạng tăng, làm tiêu dẻo vật liệu ( nh− độ dãn dài, độ co thắt, độ dai, va đập ) giảm, tiêu bền tăng, độ biến dạng tăng, ứng suất thực tăng Do phá huỷ bên hạt phân giới hạt làm khả chống ăn mòn giảm số tính chất hố học khác thay đổi Độ biến dạng tăng, biến cứng nguội, kim loại dần tính dẻo Khi tổng độ biến dạng đạt giá trị định, tiếp tục gia 19 công biến dạng cần phải dùng ủ trung gian Mặt khác, để vật liệu sau biến cứng nguội có số tính chất định cần phải qua ủ 2.6 Biến dạng dẻo nhiệt độ cao, hồi phục kết tinh lại Trong trình biến dạng, phận lượng tích tụ vật liệu khiến vật liệu trạng thái không ổn định nhiệt động Để kim loại trở trạng thái ổn định cần làm cho lượng dao động vượt ngưỡng năng, có nghĩa nguyên tử cần lượng định chúng trở trạng thái nhiệt động Khi nung kim loại đến nhiệt độ định, nguyên tử trạng thái không ổn định chuyển thành trạng thái ổn định, tượng biến cứng bị khử, mạng tinh thể trở trạng thái sếp trật tự - có quy luật, gọi trình hồi phục kết tinh lại 2.6.1 Hồi phục Khi nhiệt độ chưa vượt q (0.23 ÷ 0.3)T ncthỉ xảy q trình hồi phục Hiện tượng hồi phục tượng nung kim loại biến dạng , chuyển động nhiệt nguyên tử tăng, làm cho nguyên tử trước bị dịch khỏi vị trí cân trở vị trí nhỏ Kết tượng hồi phục nguyên tử trở trạng thái cân bằng, ứng suất dư loại bị khử, giảm xơ lệch mạng, khơi phục phần tính chất học, vật lý hóa học, khơi phục phần hình dáng hạt khơng bị thay đổi định hướng hạt hình thành sau biến dạng 2.6.2 Kết tinh lại Q trình hồi phục hồn tồn tính chất tổ chức kim loại bị biến cứng trình kết tinh lại Quá trình kết tinh lại xảy nhiệt độ định, thấp nhiệt độ chuyển biến pha Do nhiệt độ tăng, làm tăng lượng kích hoạt nguyên tử, tăng mức độ dịch chuyển nguyên tử, từ làm thay đổi hình dáng, kích thước tinh thể sau biến dạng 20 Hình 2.15 Tổ chức kết tinh lại sau cán nóng [6] 2.7 Chuyển biến pha biến dạng dẻo Trong q trình biến dạng có xảy chuyển biến pha Mặt khác ta thấy có tượng tăng tốc trình biến pha nhiệt luyện vật liệu sau biến dạng Quá trình chuyển biến pha biến dạng dẻo xảy thay đổi nhiệt độ tới hạn pha q trình biến dạng, liên quan đến độ lớn tổ chức hạt, đồng thời kết chuyển biên thù hình tác động khuếch tán Hình 2.17 Đồ thị chuyển biến pha Nitinol [5] 21 Các yếu tố ảnh hưởng đến chuyển biến pha biến dạng dẻo: 2.7.1 Đặc điểm lực tác dụng Áp lực đơn áp lực không theo hướng làm tăng q trình chuyển biến pha Trong trường hợp này, ứng suất lớn đạt đến độ định, xảy biến dạng dẻo Do có biến dạng dẻo, cấu trúc tinh thể bị xô lệch, kết làm tăng trình khuếch tán tự khuếch tán; đồng thời trình biến dạng tạo phân bố ứng suất không khuếch tán nguyên tử tạo phân bố đồng ứng suất Giá trị ứng suất mức độ không lớn, dịch chuyển nguyên tử để tạo phân bố ứng suất đồng mạnh Trong dung dịch rắn, khuếch tán lưu động nguyên tử giảm xếp theo quy luật phân ly nồng độ, pha tiết ngừng Trong hệ nhiều pha, khuếch tán làm hóa phân bố ứng suất, tạo nên phân bố lại nguyên tử pha mà xảy tượng trao đổi nguyên tử pha Trong trình biến dạng dẻo, làm thay đổi tỷ số pha thành phần hóa học Kết sau biến dạng, tính chất hợp kim cải thiện, bao gồm biến đổi tiêu trở lực biến dạng tiêu dẻo; đồng thời xuất pha biến pha làm thay đổi tính chất vật liệu Tính chất tải trọng ảnh hưởng đến trình chuyển biến pha 2.7.2 Ảnh hưởng mức độ biến dạng Biến dạng dẻo thúc đẩy phân giải dung dịch rắn, tạo nên hạt pha mới, nhỏ, phân tán Sự biến cứng hoàn toàn thúc đẩy pha thúc đẩy trình phân giải pha dung dịch rắn trình kết tinh lại sau biến dạng 2.7.3 Ảnh hưởng tốc độ biến dạng Tốc độ biến dạng ảnh hưởng đến chuyển biến pha không giống Trong số trường hợp, tốc độ biến dạng lớn thúc đẩy chuyển biến pha, số trường hợp khác hạn chế chuyển biến pha, trường hợp chưa kịp chuyển biến pha Trong trình biến dạng dẻo, mạng tinh thể bị phá vỡ xô lệch, tốc độ khuếch tán tăng nên nhiệt độ chuyển biến pha giảm Như thực tế sản xuất cần lưu ý, biến dạng gần nhiệt độ chuyển biến pha, vật liệu trạng thái giải pha, kim loại biến dòn nứt 2.8 Hiệu ứng nhiệt biến dạng dẻo 22 Trong trình biến dạng dẻo, kim loại hấp thụ nhiệt Số nhiệt phần tích lũy tinh thể làm tăng đàn hồi phần tạo nhiệt biến dạng dẻo Hiệu ứng nhiệt tỷ hiệu nhiệt độ sau biến dạng trước biến dạng với nhiệt độ trước biến dạng α= t z−t t tt  Tác dụng hiệu ứng nhiệt: - Thay đổi trở lực biến dạng: hiệu ứng nhiệt làm giảm trở lực biến dạng, có lúc làm giảm cách rõ rệt Trong số trường hợp đặc biệt, hiệu ứng nhiệt làm tăng trở lực biến dạng, hiệu ứng nhiệt làm vật liệu chuyển sang vùng có pha phân tán nhỏ, khó biến dạng - Thay đổi phương thức trình biến dạng: trình biến dạng dẻo, hiệu ứng nhiệt làm tăng nhiệt độ, thay đổi phương thức biến dạng từ nguội sang biến dạng nóng nửa nóng - Thay đổi trạng thái pha: Nếu nhiệt độ biến dạng nhỏ nhiệt độ chuyển biến pha, hiệu ứng nhiệt làm vật liệu đạt nhiệt độ chuyển biến pha làm pha chuyển biến - Thay đổi tính chất tổ chức kim loại biến dạng: hiệu ứng nhiệt thay đổi phương thức biến dạng làm chuyển biến pha, nên thay đỏi điều kiện biến dạng từ kim loại có tính chất tổ chức theo điều kiện biến dạng Do hiệu ứng nhiệt khơng tồn vật thể biến dạng nên tính chất vật liệu sau biến dạng không Đồng thời, tuỳ hiệu ứng nhiệt khác gây biến đổi khác - Thay đổi trạng thái dẻo: Thông thường nhiệt độ nhiệt độ kết tinh lại