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 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.
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
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 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