Deformarea metalelor și aliajelor este determinată de proprietățile acestora, care sunt considerate proprietăți tehnologice, deoarece determină modul tehnologic al tratamentului lor sub presiune. Acestea includ plasticitatea, rezistența la deformare, sensibilitatea la tensiuni și predispoziția la formarea defectelor.
Plasticitatea metalului este capacitatea sa de a se deforma sub acțiunea forțelor externe aplicate fără a rupe continuitatea. În tratamentul prin presiune al metalelor (laminare, forjare, presare etc.), plasticitatea metalelor este afectată de gradul de deformare (compresie), temperatura de deformare, viteza de deformare, compoziția chimică a metalului și structura acestuia, natura stării de tensiune în timpul deformării etc.
Gradul de deformare exprimat sub formă de compresie relativă servește drept indicator al plasticității. Yu. M. Chizhikov a introdus conceptul de „limită de plasticitate” pentru a evalua plasticitatea, care se caracterizează prin valoarea compresiei relative la care metalul începe să își rupă continuitatea. Cu cât este mai mare limita de plasticitate a unui metal într-un interval larg de temperatură, cu atât este mai mare rezerva de plasticitate pe care o posedă și cu atât este mai ușor de deformat. Prin urmare, cu cât este mai mare ductilitatea metalului, cu atât este mai mare gradul de compresie totală e pe care îl poate suporta fără să se rupă.
În funcție de valoarea limitei de plasticitate se disting condiționat metalele și aliajele: plasticitate maximă (>0,8 ε); plasticitate ridicată (0,6÷0,8 ε); plasticitate medie (0,4÷0,6 ε); plasticitate redusă (0,2÷0,4 ε); plasticitate scăzută (≤0,2 ε). Multe tipuri de oțel sunt clasificate în funcție de proprietățile lor plastice ca ductilitate ridicată și chiar înaltă. Majoritatea oțelurilor aliate sunt clasificate ca având ductilitate medie și ridicată. Oțelurile și aliajele puternic aliate au ductilitate medie și, în unele cazuri, redusă.
Există credința că, dacă un metal este „moale”, acesta poate fi deformat fără a se rupe, adică este ductil. Acest lucru nu este întotdeauna corect. Un metal moale, cu o rezistență scăzută la deformare, poate să nu fie ductil în anumite condiții și, invers, un metal „dur”, adică un metal cu o rezistență ridicată la deformare, poate avea proprietăți plastice ridicate. De exemplu, fierul tehnic pur, care are o rezistență foarte scăzută la deformare, la o temperatură de 1000-1050 °C nu este plastic și este distrus prin deformare, iar oțelul de mare viteză, care are o rezistență la deformare de 2-3 ori mai mare decât fierul tehnic pur, la aceleași temperaturi se deformează fără a se distruge.
Rezistența la deformare este o proprietate tehnologică foarte importantă. În aceleași condiții de deformare, cu cât rezistența la deformare a unui metal sau aliaj este mai mare, cu atât este mai dificil de laminat. Oțelurile cu o rezistență mai mare la deformare trebuie laminate cu o compresie mai mică, sau trebuie utilizate echipamente mai puternice etc.
Rezistența la deformare depinde într-o mai mare măsură de compoziția chimică a oțelului. Influența compoziției chimice a oțelului asupra rezistenței la deformare se rezumă la modificarea proprietăților sale mecanice (rezistență și limită de curgere), precum și la modificarea coeficientului de frecare.
Plasticitatea metalelor și aliajelor este determinată de întindere (alungire și compresiune), torsiune, încovoiere prin impact, precipitare, laminare în cuie. Indicatorii de plasticitate sunt următorii: la întindere — alungirea relativă δ, % și compresia relativă ψ, %; la încovoiere prin impact — tenacitatea la impact a нJ/m 2 ; în torsiune — numărul de torsiuni până la fractură; în așezare și rulare pe un clic — compresiunea relativă ∇h/h0.
În încercarea la tracțiune, epruvetele sunt plasate în clemele mașinii de încercat la tracțiune și întinse sub sarcină crescândă până la ruperea completă. În această încercare, rezistența la tracțiune σвPa și rezistența la curgere σтPa, care sunt de mare importanță în determinarea rezistenței la deformare a metalului. Încercările sunt efectuate la diferite temperaturi (de exemplu, de la 20° la 1300°C). Încercarea de tracțiune îndeplinește condițiile corespunzătoare stării de tensiune liniară.
Fig. 48 prezintă curbele de alungire relativă δ și compresiune ψ ale aliajului testat la temperaturi cuprinse între 20° și 1100°C. Curbele arată că la 700°C ambii indici de ductilitate au cea mai mică valoare. Pe măsură ce temperatura crește în continuare, alungirea și compresia cresc, atingând la 1000°C aceleași valori ca la temperatura camerei și depășindu-le semnificativ la temperaturi mai ridicate.
Indicii de plasticitate obținuți prin metoda tracțiunii oferă caracteristici importante ale ductilității aliajelor. Prin compararea curbelor de alungire și compresiune ale diferitelor aliaje sau ale aceluiași aliaj topit prin metode diferite, se poate stabili care aliaj sau topitură are o ductilitate mai mare sau mai mică și care sunt proprietățile plastice ale unui anumit oțel sau aliaj în general. Trebuie remarcat faptul că indicii de plasticitate obținuți prin metoda tracțiunii nu dau o indicație suficient de precisă a temperaturii de deformare la cald (laminare, forjare, presare).
În încercarea de încovoiere prin lovire, epruvetele cu secțiune pătrată, cu o crestătură la mijlocul lungimii, sunt încălzite la temperatura de încercare. Eșantioanele sunt fracturate pe o presă.
Fig. 49 prezintă curba tenacității la impact aнa unui aliaj, din care se poate stabili că cea mai bună temperatură de deformare a aliajului este de 1150-1200°C.
Încercarea de torsiune se efectuează pe un aparat echipat cu un cuptor electric tubular. Un capăt al epruvetei este fixat fix, iar celălalt capăt este rotit de un dispozitiv de acționare adecvat. Eșantionul este torsionat la o temperatură dată până la fractură. Cu cât ductilitatea este mai mare, cu atât mai mare este numărul de răsuciri de 360° până la fractură pe care metalul le poate suporta. Fig. 50 prezintă curbele obținute prin încercarea de torsiune la cald a tipurilor de oțel 15, 40XN, U10. Conform acestor curbe, este posibil să se stabilească temperatura de încălzire a metalului, la care se obține cea mai mare plasticitate.
La testarea prin metoda laminării pe pană se folosesc epruvete realizate la dimensiunea necesară prin turnare, laminare sau forjare din lingouri. Compresia relativă la care începe cedarea continuității reprezintă limita de plasticitate a metalului în condițiile date. Prin studierea ductilității metalului prin metoda laminării pe pană într-un interval larg de temperatură, este posibilă obținerea unei caracterizări complete a ductilității metalului cu orice proprietăți naturale atunci când este laminat cu lărgire liberă, adică în cele mai nefavorabile condiții de deformare.
În funcție de rezultatele studiului ductilității prin metoda laminării cu pene, se poate stabili regimul de temperatură de la începutul și sfârșitul laminării și compresia admisibilă.
