Фестонистость

Наибольший вред текстура рекристаллизации приносит в том случае, когда листы или ленты предназначаются для глубокой вытяжки. Холоднокатаный лист или ленту перед штамповкой отжигают.

Если при отжиге возникает достаточно совершенная текстура рекристаллизации, то лист становится анизотропным. В этом легко убедиться, вырезая плоские образцы для растяжения под разным углом к направлению прокатки.


Схема вырезки разрывных образцов

Схема вырезки разрывных образцов

Схема вырезки разрывных образцов для выявления анизотропии механических
свойств в отожженном медном листе.


Особенно резко выраженная анизотропия механических свойств наблюдается у отожженных металлов и сплавов с г. ц. к. решеткой, обладающих текстурой куба {0011} <001>, так как этой текстуре свойственна исключительно высокая степень совершенства.

Анизотропия относительного удлинения отожженной медной полосы, обладающей текстурой куба (Болдуин)Например, в медной полосе с совершенной текстурой куба относительное удлинение вдоль и поперек направления прокатки равно 16%, а под углом 45° к направлению прокатки 73%. Резкую разницу в значениях относительного удлинения в этих направлениях легко понять, если учесть, что при растяжении монокристаллов меди перпендикулярно грани куба {100} получается низкое относительное удлинение, а перпендикулярно грани ромбического додекаэдра {110} — высокое.

В случае текстуры куба ось разрывного образца, вырезанного вдоль или поперек направления прокатки, оказывается перпендикулярной плоскости {100}, а ось разрывного образца, вырезанного под углом 45° к направлению прокатки — перпендикулярной плоскости {110}.

Анизотропия свойств выражена на графике в координатах свойство — угол к направлению прокатки. 

При штамповке стакана из анизотропного листа возникает фестонистость — волнистая кромка. Высота фестона при штамповке, например, алюминиевых бидонов достигает 15 — 25% от высоты бидона.

Возникновение фестонов, называемых также ушами или языками, является результатом разной вытяжки металла по разным направлениям с соответствующим разным утонением стенки стакана. В зависимости от типа текстуры встречаются четыре или шесть симметрично расположенных выступов кромки.

При массовом производстве штампованных стаканов фестонистость является серьезной проблемой: волнистую кромку приходится обрезать и направлять на переплав, в связи с чем повышается расход катаных заготовок, удорожается продукция.


Штампованный алюминиевый стакан с четырьмя фестонами

Штампованный алюминиевый стакан с четырьмя фестонами


Величина фестонов тем больше, чем большее число зерен имеет одинаковую кристаллографическую ориентировку. Поэтому понятно, что величина фестонов зависит от режима обработки. Можно подобрать такие оптимальные условия прокатки и отжига, при которых фестонистость не проявляется. Например, для получения изотропной меди и латуни часто рекомендуются небольшое последнее обжатие и невысокая температура последнего отжига.

Рекомендации разных исследователей по борьбе с фестонистостью бывают противоречивы. Систематические исследования влияния примесей и добавок на текстуру рекристаллизации и анизотропию механических свойств никеля, меди, алюминия и мельхиора позволили Д. И. Лайнеру сделать вывод, что химический состав служит одним из главных факторов, определяющих фестонистость.

Оптимальный режим прокатки и отжига для получения бесфестон истых стаканов может резко измениться при сравнительно небольших и часто не принимаемых во внимание изменениях химического состава.


Влияние степени обжатия

Влияние степени обжатия

Влияние степени обжатия при холодной прокатке на величину фестонов в штампованных стаканчиках из мельхиора 80/20, содержащего 0,12 и 0,3% Mn . После прокатки отжиг при 700 °С, 2 ч (Д. И. Лайнер).


Например, на рисунке показано, что наименьшая величина фестона у мельхиора, содержащего 0,3% Mn, получается при прокатке с обжатием 20 — 30%, а у мельхиора, содержащего 0,12% Mn, — с суммарным обжатием 70 — 80%. Если мельхиор совсем не содержит марганца, то при всех степенях деформации до 90% и всех температурах отжига до 900 °С он дает бесфестонистые стаканы.

Марганец применяют при плавке мельхиора как раскислитель.
Используя для раскисления мельхиора вместо марганца кремний, можно устранить брак по фестонистости при штамповке.

В отдельных случаях можно вводить в металл в строго определенном количестве небольшие добавки, предназначенные только для устранения фестонистости или вообще анизотропии свойств. Например, добавка 0,06% Si к меди марки В4 уменьшает скорость развития кубической текстуры при отжиге, резко снижая анизотропию относительного удлинения.

При благоприятном химическом составе бесфестонистые стаканы можно получать в широком диапазоне степеней деформации и температур отжига. Такой состав, а также режимы обработки пока подбирают чисто эмпирически.

«Теория термической обработки металлов»,
И.И.Новиков

Оптимальный режим рекристаллизационного отжига

Оптимальный режим отжига можно выбрать по графикам температурной зависимости свойств (смотрите Влияние температуры отжига и Влияние температуры часового отжига). Так, для восстановления пластичности меди можно рекомендовать часовой отжиг при 500 — 700 °С (смотрите Влияние температуры часового отжига). Верхняя температурная граница отжига выбрана ниже температуры перегрева (~800 °С), а нижняя — с некоторым превышением tкp…

Рекристаллизационный отжиг

Рекристаллизационный отжиг подразделяют на полный, неполный и текстурирующий. Полный рекристаллизационный отжиг, обычно называемый просто рекристаллизационным — одна из наиболее широко применяемых операций термообработки. Рекристаллизационный отжиг используют в промышленности как первоначальную операцию перед холодной обработкой давлением (для придания материалу наибольшей пластичности), как промежуточный процесс между операциями холодного деформирования (для снятия наклепа) и как окончательную (выходную) термическую…

Выбор режимов дорекристаллизационного и рекристаллизационного отжига

Основные параметры отжига наклепанных металлов и сплавов — температура и продолжительность. Они определяют характер и полноту структурных изменений при отжиге, а также свойства металла и сплава после отжига. В отдельных случаях, которые будут рассмотрены ниже, важную роль играют также скорость нагрева до температуры отжига и скорость охлаждения с этой температуры. Режим отжига каждого металла и…

Упрочнение при дорекристаллизационном отжиге

Давно было замечено, что при низкотемпературном отжиге некоторых металлов и сплавов до начала рекристаллизации значительно повышаются твердость, предел прочности и особенно пределы текучести и упругости. У каждого из таких материалов имеется своя оптимальная температура отжига, при которой упрочнение максимально. Максимальный прирост предела упругости (Δσ/σ ) после дорекристаллизационного получасового отжига при оптимальной температуре (tопт) (Э. Н….

Изменение физических свойств при отжиге

Электросопротивление изменяется при отжиге сложным образом. У многих деформированных металлов и неупорядоченных твердых растворов электросопротивление в значительной степени восстанавливается при дорекристаллизационном отжиге. Первичная рекристаллизация окончательно снимает деформационный прирост электросопротивления.  Принято считать, что с повышением температуры рекристаллизационного отжига электросопротивление снижается (если при наклепе оно возрастало). Но справочные данные не согласуются с этим представлением. У меди, никеля,…