Большинство полуфабрикатов и изделий из благородных металлов и сплавов технического и бытового назначения получают с применением различных видов обработки давлением (прокатки, прессования, волочения, свободной ковки, объемной и листовой штамповки). Изменение формы и размеров заготовки при обработке давлением происходит путем пластической деформации. В зависимости от температурноскоростных условий различают следующие виды деформации: холодную, подобную холодной, неполную горячую и горячую. Благородные металлы и сплавы обрабатываются в холодном и горячем состояниях. При горячей деформации во время ее прохождения происходит достаточно полная рекристаллизация.
Горячая обработка благородных металлов и сплавов (с нагревом заготовки до температур, обеспечивающих прохождение рекристаллизации во время деформации), как правило, не имеет самостоятельного значения, предшествует холодной, а в ряде случаев отсутствует. Исключение составляет небольшое количество (по номенклатуре и объему производства) металлов и сплавов.
Наиболее распространена применительно к драгоценным металлам и сплавам холодная деформация. Это связано с тем, что объем производства большинства сплавов незначителен, и потому вопросы повышения производительности (а с ним связаны необходимость увеличения веса слитка, установка специального оборудования) за счет применения горячей деформации не имеют такого значения, как при производстве крупнотоннажных сплавов. При нагреве и горячей деформации происходят изменения поверхностного слоя: окисление, выгорание и возгонка летучих составляющих (цинк, марганец, кадмий и др.). При горячей прокатке такого металла могут появляться плены, трещины и другие дефекты на поверхности. Если нагрев сравнительно просто осуществить при оптимальных для данного сплава условиях (слабоокислительная, нейтральная, восстановительная атмосфера, вакуум), то создание аналогичных условий в процессе самой деформации представляет значительные технические трудности и целесообразно только для сплавов специального назначения.
Холодная, пластическая деформация, как правило, является одним из основных этапов процесса производства изделий и. полуфабрикатов из благородных металлов и сплавов. При холодной деформации (прокатке, прессовании, волочении, объемный и листовой штамповке) обеспечивается высокое качество поверхности, значительная точность геометрических размеров с возможностью получения различных по величине и форме сечений.
Обработка в холодном состоянии (при упрочнении без разупрочнения) требует высоких удельных и полных нагрузок, на которые должны быть рассчитаны инструменты и соответствующие узлы оборудования. Величина этих усилий может быть с достаточной для практики точностью определена, если известны показатели сопротивления деформации (предел текучести, предел прочности) и их зависимость от степени деформации.
Холодную деформацию ведут обычно с промежуточными отжигами (разупрочнением). Величину суммарной деформации (от отжига до отжига) выбирают с учетом допустимого упрочнения (повышения сопротивления деформации и снижения пластичности).
Восстановление физико-механических свойств происходит при отжиге (возврате и рекристаллизации).
Плотность при холодной деформации (упрочнении) в результате накопления межкристаллитных и внутрикристаллитных нарушений уменьшается (не более чем 0,10—0,15%), а при последующей рекристаллизации (разупрочняющем отжиге) восстанавливается, т. е. по сравнению с упрочненной несколько увеличивается. Плотность в металле в литом состоянии (а также полученном металлокерамическим путем) зависит от газонасыщенности. Плотность такого металла при горячей деформации с определенным режимом (например, при всесторонней проковке путем осаживания и вытяжки последовательно несколько раз) может быть повышена в зависимости от степени газонасыщенности (до 0,6—0,8%).
Плотность чистых металлов при комнатной температуре
| Металл | Состояние (способ предварительной обработки) | Плотность г/см3 |
| Серебро Золото Рутений Родий Палладий Иридий Осмий Платина |
Литое Возгонка в вакууме Возгонка и прессование Холоднотянутое То же, отожженное Холоднодеформированное То же, отожженное — Литой в вакууме Литой в вакууме То же, горячекованый — Литой в вакууме Тоже, горячекованый — Литой — Литой Порошкообразный — Литая в вакууме Холоднотянутая То же, отожженная — |
10,49—10,52 10,49 10,50 10,441 10,4475 19,250 19,26 19,309* 12,2—12,45 12,41 12,47 12,42* 11,4 11,9 12,27* 22,48 22,65* 22,48 20,0 22,7* 21,3 21,41 21,44 21,447* |
*Определяется рентгенографически по измерению параметра решетки.
Металлы имеют кристаллическое строение. Кристаллы анизотропны, т. е. имеют неодинаковые свойства в различных направлениях.
Анизотропия модуля упругости монокристаллов
| Металл | Eмакс кг/мм2 |
Направление | Eмин кг/мм2 |
Направление | Gмакс кг/мм2 |
Направление | Gмин кг/мм2 |
Направление |
| Серебро Золото |
11700 11400 |
[111] [111] |
4400 4200 |
[100] [100] |
4450 4100 |
[100] [100] |
1970 1800 |
[111] [111] |
Обычные технические металлы имеют поликристаллическое строение. При холодной пластической деформации поликристаллического тела происходит ориентировка определенных плоскостей и направлений кристаллов и появляется текстура. При волочении поликристаллических проволок из металлов с кубической гранецентрированной решеткой (серебро, золото, сплавы меди с серебром, палладий, платина) образуется двойная текстура c параллельными оси проволоки. Распределение кристаллов между этими направлениями различно.
Текстура проволоки из эвтектических и других многофазных сплавов при незначительном различии сопротивления деформации фаз образуется в каждой фазе независимо друг от друга в соответствии с ее природой. Призначительном различии в сопротивлении деформации, а следовательно, и интенсивности течения каждой фазы благодаря взаимному влиянию текстура искажается и даже практически может отсутствовать.
Текстура плоской прокатки характеризуется кристаллографическими направлениями и плоскостями, параллельными соответственно направлению и плоскости прокатки.
Благодаря образованию волокнистой структуры и появлению текстуры создается анизотропия свойств. Анизотропия механических свойств серебра, образующаяся при плоской прокатке. Образование текстуры и волокнистости, ведущих к анизотропии, необходимо учитывать при построении технологии дальнейшей обработки и эксплуатации. Так, при последующей листовой штамповке симметричных изделий (типа круглых колпачков) анизотропия ведет к неравномерности вытяжки и образованию так называемых фестонов, что вызывает повышенные отходы и может привести к браку. При вытяжке несимметричных изделий анизотропию учитывают при выборе направления осей заготовки относительно направления прокатки. Резко выраженная текстура повышает электропроводность, усиливает магнитные свойства в необходимых направлениях. Сопротивление сжимающим и растягивающим напряжениям больше в направлении волокна, чем поперек; сопротивление срезу больше поперек волокна и меньше вдоль волокна.
Холодная деформация ведет к изменению магнитных свойств: коэрцитивная сила и потери на гистерезис увеличиваются, максимальная магнитная проницаемость уменьшается. Разрушение межкристаллитного вещества, волокнистость и текстура повышают межкристаллитные и внутрикристаллитные нарушения, понижают электропроводность.
При холодной деформации (предварительно деформированного и отожженного металла) удельное электросопротивление благодаря накоплению нарушений увеличивается и при последующем отжиге уменьшается. Изменение электросопротивления при деформации и отжиге характеризуется следующими величинами: удельное электросопротивление деформированной (неотожженной) платины при 25°С определено равным 0,10882 и при 100°С равным 0,13797; после отжига при температуре 700°С эти величины соответственно равны 0,11603 и 0,14477 ом • мм2/м. Появляющаяся при деформации текстура ведет к неравномерности электросопротивления в различных направлениях (анизотропии). На величину и особенно устойчивость электросопротивления сильно влияет структурное состояние металла, а следовательно, способ и режим термической обработки.
Постоянная Холла при холодной пластической деформации платины и палладия практически не изменяется, золота и серебра становится более отрицательной (повышается по абсолютной величине). Если электросопротивление восстанавливается при отжиге почти полностью в процессе возврата, то постоянная Холла — при рекристаллизации.
