Хрупкость

Большая Советская Энциклопедия. Статьи для написания рефератов, курсовых работ, научные статьи, биографии, очерки, аннотации, описания.


А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я 1 2 3 4 8 A L M P S T X
ХА ХВ ХД ХЕ ХЁ ХИ ХЛ ХМ ХН ХО ХР ХТ ХУ ХШ ХЫ ХЬ ХЭ ХЮ ХЯ
ХРА
ХРД
ХРЕ
ХРЖ
ХРИ
ХРО
ХРУ
ХРЫ
ХРЮ
ХРЯ

Хрупкость, свойство материала разрушаться при небольшой (преимущественно упругой) деформации под действием напряжений, средний уровень которых ниже предела текучести. Образование хрупкой трещины и развитие процесса хрупкого разрушения связано с образованием малых зон пластической деформации (см. Прочность). Относительная доля упругой и пластической деформации при хрупком разрушении зависит от свойств материала (характера межатомных или межмолекулярных связей, микрои кристаллической структуры) и от условий его работы. Приложение растягивающих напряжений по трём главным осям (трёхосное напряжённое состояние), концентрация напряжений в местах резкого изменения сечения детали, понижение температуры и увеличение скорости нагружения, а также повышение запаса упругой энергии нагруженной конструкции способствуют переходу материала в хрупкое состояние. Например, существенно упругий материал — мрамор, хрупко разрушающийся при растяжении, в условиях несимметричного по трём главным осям сжатия ведёт себя как пластичный материал; чем выше концентрация напряжений, тем сильнее проявляется Хрупкость материала, и т.д. Поэтому Хрупкость следует рассматривать в связи с условиями работы материала.

Схема перехода каменной соли из вязкого состояния в хрупкое при понижении температуры испытания на растяжение (по А. Ф. Иоффе). Хрупкость.

Схема перехода каменной соли из вязкого состояния в хрупкое при понижении температуры испытания на растяжение (по А. Ф. Иоффе).

  Условием роста хрупкой трещины является нарушение равновесия между освобождающейся при этом энергией упругой деформации и приращением полной поверхностной энергии (включая и работу пластической деформации тонкого слоя, примыкающего к краям трещины). Хрупкая прочность элемента с трещиной обратно пропорциональна , где l — полудлина трещины. В линейной теории механики упругого разрушения вводится константа материала K1c (вязкость разрушения), характеризующая сопротивление развитию трещины в условиях плоской деформации. Хрупкая трещина распространяется с большой скоростью (около 1000 м/сек в стали, что составляет примерно 1/5 от скорости распространения упругой волны сдвига).

  Склонность материала к хрупкому разрушению оценивают обычно по температурным зависимостям работы разрушения или характеристик пластичности, позволяющих определить критическую температуру хрупкости Ткр, т. е. температуру перехода из пластического состояния в хрупкое. Чем выше Ткр, тем более материал склонен к хрупкому разрушению.

  При рассмотрении макроскопических закономерностей хрупкого разрушения необходимо учитывать две независимые характеристики — сопротивление пластической деформации (предел текучести ss) и сопротивление хрупкому разрушению (хрупкая прочность, сопротивление отрыву S). При понижении температуры испытания, введении надрезов — концентраторов напряжения, увеличении скорости деформации ss возрастает быстрее, чем S, вследствие чего происходит переход от вязкого разрушения к хрупкому (рис.).

  Представление о возникновении хрупкого разрушения как результате небольшой предварительной пластической деформации лежит в основе дислокационной теории разрушения. Зарождение хрупких трещин связывают с плоским скоплением линейных дефектов кристаллической решётки — дислокаций — перед каким-либо препятствием, которым могут служить границы зёрен или субзёрен, различные включения и т.п. При этом возникает высокая концентрация напряжений, пропорциональная касательному напряжению от внешней нагрузки и длине скопления дислокаций.

  Характерной особенностью хладноломких переходных металлов (см. Переходные элементы, Хладноломкость) является резкий рост предела текучести при понижении температуры ниже 0,2 от температуры плавления и при повышении скорости деформации. Увеличение сопротивления пластической деформации затрудняет релаксацию напряжений в металле под нагрузкой как на стадии возникновения трещины (перед скоплением дислокаций), так и на стадии её развития (в пластической зоне перед кончиком растущей трещины), способствуя переходу металла в хрупкое состояние.

  Вместе с тем Хрупкость — структурно-чувствительное свойство. Неоднородности структуры и состава металлов, рост размеров зёрен, содержание вредных примесей, выделение хрупких фаз, особенно по границам зёрен, повышают Ткр. Атомы элементов, образующие твёрдые растворы внедрения, взаимодействуют с дислокациями, уменьшая их подвижность и способствуя переходу вещества в хрупкое состояние. Очистка металлов от атомов внедрения (С, О, N) понижает Ткр. Легирование может как повышать, так и понижать Ткрвследствие изменения фазового состава и структуры металлов, а также в результате влияния на подвижность дислокаций в металле. Облучение металлов частицами высоких энергий вызывает увеличение сопротивления движению дислокаций, повышает степень закрепления последних и приводит к возрастанию Ткр. Упорядочение в расположении атомов также обусловливает повышение Ткр.

  Исследования поверхности разрушения (фрактография) указывают на то, что трещина хрупкого разрушения в металлах и сплавах распространяется вдоль простых кристаллографических плоскостей (скола) либо по границам зёрен. Последний случай обусловлен адсорбционным обогащением границ зёрен вредными примесями (Р, S, Sb и др. элементами в сталях), резко снижающими силы сцепления между зёрнами.

  Специфические виды Хрупкость — водородная Хрупкость и замедленное разрушение стали и сплавов — проявляются только при очень низких скоростях нагружения или при длительном воздействии статической нагрузки ниже предела текучести. Металл в этих случаях может не обнаруживать повышенной склонности к хрупкому разрушению при обычных ударных испытаниях. Разрушение развивается в три стадии — инкубационный период, стадия медленного роста хрупкой трещины и быстрый долом после достижения трещиной критической длины. Медленный скачкообразный рост хрупкой трещины в закалённой стали связан с тем, что при закалке возникают упругие микронапряжения, облегчающие рост трещины при невысоких напряжениях, приложенных извне. Облегчение же роста трещины в случае водородной Хрупкость вызывается диффузией Н в область напряжённого состояния перед растущей трещиной.

 

  Лит.: Дроздовский Б. А., Фридман Я. Б., Влияние трещин на механические свойства конструкционных сталей, М., 1960; Атомный механизм разрушения, пер. с англ., М., 1963; Черепанов Г. П., Механика хрупкого разрушения, М., 1974.

  С. И. Кишкина, В. И. Саррак.

 

 

Так же Вы можете узнать о...


Енисейский залив, залив Карского моря, между Гыданским полуостровом и берегом материка Азии.
Зауроподы (Sauropoda), подотряд вымерших растительноядных пресмыкающихся отряда ящеротазовых динозавров.
Изоамилацетат, сложный эфир уксусной кислоты и изоамилового спирта, (CH3)2CHCH2CH2OCOCH3; см.
Испанская революция 1868 - 74 Испанская революция 1868—74, см. в ст. Испанские революции 19 века.
Канев, город, центр ского района Черкасской области УССР, в 45 км от ж.
Квалитативное (качественное) стихосложение (от лат.
Клоун (английское clown, возможно, от латинского colonus — деревенщина, грубиян), 1) комический персонаж в английском театре 16 в.
Кондратюк Юрий Васильевич [9(21).6.1897 — 1942], один из пионеров разработки основ космонавтики.
Коюжук (Koyukuk), река в центральной части Аляски (США), правый приток р.
Кульм (тип отложений) Кульм (англ. culm), тип отложений нижнего отдела каменноугольной системы Западной Европы, обычно представленный сланцами, песчаниками, конгломератами с незначительными прослоями углей.
Лебединская порода крупного рогатого скота, порода молочно-мясного направления продуктивности.
Литовцы [самоназвание — летувя и (lietuviai)], нация, основное население Литовской ССР.
Мазини Анджело Мазини (Masini) Анджело [28.11.1844, Терра-дель-Соле (Форли), — 29.
Матенадаран, Институт древних рукописей «» имени Месропа Маштоца при Совете Министров Армянской ССР, крупнейшее в мире хранилище древнеармянских рукописей и научно-исследовательский институт в Ереване.