В металлах всегда имеются различного рода несовершенства в виде точечных дефектов (вакансий, атомы внедрения, включения примесей), линейных дефектов (дислокации), поверхностных дефектов тела и дефектов внутренних границ зерен. Существенное влияние оказывают также тепловые колебания атомов. Тепловые колебания атомов в узлах решетки имеют очень большое значение, однако они не приводят к серьезным нарушениям идеальной структуры кристалла. Поэтому каждый атом почти всегда окружен необходимым числом соседних атомов, которые расположены на расстояниях, примерно соответствующих совершенной структуре кристалла.
Рассматривая процесс пластической деформации поликристаллического тела, следует знать, что применяемые в технике металлы представляют собой сплавы, зерна которых содержат атомы различных компонентов. Одновременно с этим отдельные зерна имеют случайную ориентировку в пространстве, что отражается на механизме деформации поликристаллического тела. Приложенные силы вызывают первоначально пластическую деформацию в тех зернах, плоскости скольжения которых наиболее благоприятно ориентированы относительно действующих сил. Несмотря на то, что склонность зерен принимать пластическую деформацию различна, они вынуждены подчиняться общим условиям обработки данного тела, которые характеризуются заданным обжатием или вытяжкой.
Когда часть зерен, плоскости скольжения которых более благоприятно ориентированы к направлению тангенциального напряжения, начнут пластически деформироваться, то возникает принудительное воздействие их на менее благоприятно расположенные. Это означает, что под влиянием соседних каждое зерно выходит из нейтрального состояния и начинает пластически деформироваться. С увеличением нагрузки пластическая деформация охватывает все большее количество зерен обрабатываемого тела. При этом наблюдается изменение ориентировки зерен кристаллических решеток, т.е. кристаллографические оси отдельных зерен по мере развития деформации стремятся занять положение, совпадающее с направлением наибольшей деформации.
В конечном итоге неупорядоченная структура – до деформации превращается в упорядоченную с ярко выраженной текстурой металла поликристаллического тела. В зависимости от температуры металла пластическая деформация может быть холодной или горячей.
Основную долю металла для машиностроения деформируют в нагретом состоянии. Температуру нагрева металла назначают в зависимости от величины накопленной деформации, а минимальную деформацию устанавливают в зависимости от температуры рекристаллизации.
Термомеханические условия деформации определяют размер зерна стали, являющейся одной из важнейших характеристик качества деформированных изделий. При малых деформациях на отделочных операциях металл нагревают до невысокой температуры (900-1050 °С), чем обеспечивают незначительный рост зерна при нагреве. Правильное использование температурного фактора помогает значительно интенсифицировать технологический процесс ковки. Увеличение поверхности слитка по отношению к его объему, например, в результате изменения его конфигурации, позволяет сократить время нагрева. Пластичность высокоуглеродистых сталей увеличивают путем предварительного нагрева их до повышенной температуры с последующим охлаждением до общепринятых температур начала деформации.
Комбинирование нагрева и охлаждения слитков, обеспечивающее различный характер тепловых полей перед ковкой, представляет собой эффективное средство получения заданного распределения деформаций при ковке поковок из слитков.
