нижнее белье для полных
მედიცინის კვლევები

   Велика Радянська Енциклопедія

Крихкість

   
 

Крихкість, властивість матеріалу руйнуватися при невеликій (переважно пружною) деформації під дією напруг, середній рівень яких нижче межі плинності. Освіта крихкої тріщини і розвиток процесу крихкого руйнування пов'язане з утворенням малих зон пластичної деформації (див. Міцність ). Відносна частка пружною і пластичної деформації при крихкому руйнуванні залежить від властивостей матеріалу (характеру міжатомних або міжмолекулярних зв'язків, мікро-і кристалічної структури) і від умов його роботи. Додаток розтягуючих напруг по трьох головних осях (тривісне напружений стан), концентрація напружень в місцях різкої зміни перетину деталі, пониження температури і збільшення швидкості навантаження, а також підвищення запасу пружної енергії навантаженої конструкції сприяють переходу матеріалу в крихке стан. Наприклад, істотно пружний матеріал - мармур, крихко руйнується при розтягуванні, в умовах несиметричного по трьох головних осях стиснення поводиться як пластичний матеріал; чим вище концентрація напружень, тим сильніше виявляється Х. матеріалу, і т.д. Тому Х. слід розглядати у зв'язку з умовами роботи матеріалу.

Умовою зростання крихкої тріщини є порушення рівноваги між звільняється при цьому енергією пружної деформації і приростом повної поверхневої енергії (включаючи і роботу пластичної деформації тонкого шару, що примикає до країв тріщини). Тендітна міцність елементу з тріщиною назад пропорційна , де l - напівдовга тріщини. У лінійній теорії механіки пружного руйнування вводиться константа матеріалу K 1c (в'язкість руйнування), що характеризує опір розвитку тріщини в умовах плоскої деформації. Тендітна тріщина поширюється з великою швидкістю (близько 1000 м / сек в сталі, що складає приблизно 1/5 від швидкості поширення пружної хвилі зсуву).

Схильність матеріалу до крихкому руйнуванню оцінюють зазвичай по температурних залежностях роботи руйнування або характеристик пластичності, що дозволяють визначити критичну температуру крихкості Т кр , тобто температуру переходу з пластичного стану в крихке. Чим вище Т кр , тим більше матеріал схильний до крихкого руйнування.

При розгляді макроскопічних закономірностей крихкого руйнування необхідно враховувати дві незалежні характеристики - опір пластичної деформації (межа плинності s s) і опір крихкому руйнуванню (крихка міцність, опір відриву S). При пониженні температури випробування, введення надрізів - концентраторів напруги, збільшенні швидкості деформації s s зростає швидше, ніж S, внаслідок чого відбувається перехід від в'язкого руйнування до крихкого ( рис. ).

Представлення про виникнення крихкого руйнування як результаті невеликої попередньої пластичної деформації лежить в основі дислокаційної теорії руйнування. Зародження крихких тріщин пов'язують з плоским скупченням лінійних дефектів кристалічної решітки - дислокацій - перед якою-небудь перешкодою, яким можуть служити кордону зерен або субзерен, різні включення і т.п. При цьому виникає висока концентрація напружень , пропорційна дотичному напруженню від зовнішнього навантаження і довжині скупчення дислокацій.

Характерною особливістю холодноламких перехідних металів (див. Перехідні елементи , Холодноламкість ) є різке зростання межі текучості при пониженні температури нижче 0,2 від температури плавлення і при підвищенні швидкості деформації. Збільшення опору пластичної деформації утрудняє релаксацію напружень в металі під навантаженням як на стадії виникнення тріщини (перед скупченням дислокацій), так і на стадії її розвитку (у пластичній зоні перед кінчиком зростаючої тріщини ), сприяючи переходу металу в крихкий стан.

Разом з тим Х. - структурно-чутливе властивість. Неоднорідності структури і складу металів, зростання розмірів зерен, вміст шкідливих домішок, виділення крихких фаз, особливо по кордонах зерен, підвищують Т кр . Атоми елементів, що утворюють тверді розчини впровадження, взаємодіють з дислокаціями, зменшуючи їх рухливість і сприяючи переходу речовини в крихкий стан. Очищення металів від атомів впровадження (С, О, N) знижує Т кр . Легування може як підвищувати, так і знижувати Т кр внаслідок зміни фазового складу і структури металів, а також у результаті впливу на рухливість дислокацій в металі. Опромінення металів частками високих енергій викликає збільшення опору руху дислокацій, підвищує ступінь закріплення останніх і приводить до зростання Т кр . Впорядкування в розташуванні атомів також обумовлює підвищення Т кр .

Дослідження поверхні руйнування (фрактографія) вказують на те, що тріщина крихкого руйнування в металах і сплавах поширюється уздовж простих кристалографічних площин (відколу) або по межах зерен. Останній випадок обумовлений адсорбційним збагаченням кордонів зерен шкідливими домішками (Р, S, Sb та ін елементами в сталях), різко знижують сили зчеплення між зернами.

Специфічні види Х. - воднева Х. і сповільнене руйнування стали і сплавів - виявляються тільки при дуже низьких швидкостях завантаження або при тривалому впливі статичного навантаження нижче межі текучості. Метал в цих випадках може не виявляти підвищеної схильності до крихкого руйнування при звичайних ударних випробуваннях. Руйнування розвивається в три стадії - інкубаційний період, стадія повільного зростання крихкої тріщини і швидкий долом після досягнення тріщиною критичної довжини. Повільний стрибкоподібне зростання крихкої тріщини в загартованої сталі пов'язаний з тим, що при загартуванню виникають пружні мікронапруги, що полегшують зростання тріщини при невисоких напругах, прикладених ззовні. Полегшення ж зростання тріщини в разі водневої Х. викликається дифузією Н в область напруженого стану перед зростаючою тріщиною.


Літ.: Дроздовський Б. А., Фрідман Я. Б., Вплив тріщин на механічні властивості конструкційних сталей, М., 1960; Атомний механізм руйнування, пров. з англ., М., 1963; Черепанов Г. П., Механіка крихкого руйнування, М., 1974.

© С. І. Кішкіна, В. І. Саррак.





Виберіть першу букву в назві статті:

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 ы э ю я

Повний політерний каталог статей


 

Алфавітний каталог статей

  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 ы э ю я
 


 
енциклопедія  біляші  морс  шашлик  качка