Чем объясняется поликристаллическое строение металлов? Каков механизм их кристаллизации?

Каковы особенности строения металла на границах между зернами? Чем объясняются эти особенности?

Чем объясняется повышенная травимость границ зерен?

Чем объясняются различия свойств монокристаллов и поликристаллических блоков?

Как влияют размеры зерен на механические свойства железа? Что такое теоретическая и техническая прочности металлов? Чем объясняется существенное различие в их величинах? Чем определяются свойства металлов?

ДЕФОРМАЦИЯ, РАЗРУШЕНИЕ И СХВАТЫВАНИЕ МЕТАЛЛОВ

Механические свойства металла — прочность, пластичность, упругость, вязкость, твердость и другие — проявляются при его деформации или разрушении и существенно зависят от характера протекания этих процессов.

При кажущейся внешней простоте механизм деформации и разрушения металлов весьма своеобразен и сложен, а потому требует подробного рассмотрения. Под действием нагрузки в деталях создаются сложные поля деформации, которые, однако, всегда можно разложить на три основных типа: сдвиг, растяжение и сжатие. Поэтому начинать изучение процессов деформации нужно с этих простейших типов, имея в виду, что выявленные закономерности в значительной степени можно распространить и на более сложные случаи.

Механизмы упругой и пластической деформаций существенно различаются между собой, вследствие чего рассмотрим их отдельно.

§ 8. ДЕФОРМАЦИЯ МЕТАЛЛА

Упругая деформация. Если к упругому телу, имеющему кристаллическое строение, приложить внешнюю силу, то под действием ее огромное число атомов сместится из своих средних положений. Вследствие этого нарушится равенство сил притяжения и отталкивания между атомами и появятся элементарные силы," противодействующие смещению. Сумма таких сил в деформируемом теле будет обязательно равна по величине и противоположна по направлению приложенной нагрузке. Силы сопротивления деформации, просуммированные на единице площади, называются напряжением и обычно измеряются в кГ/см2 или кГ1мм*.

Атомы, смещенные из своих нормальных положений действием внешней силы, получают приращение потенциальной энергии,

которая после снятия нагрузки затрачивается на работу по возвращению тела в первоначальную форму.

Сначала деформация растет пропорционально величине внешней нагрузки и после разгружения тела полностью исчезает. Такая деформация называется упругой. Дальнейший рост нагрузки может вызвать разрушение испытываемого металла, если он хрупкий. Если же металл пластичен, то при некотором значении нагрузки пропорциональность между деформацией и приложенной силой нарушается. После разгружения образца деформация исчезает не полностью. Наблюдается остаточная (пластическая) деформация. х ' Смещению атомов от их средних положений под воздействием внешней силы металлы сопротивляются по-разному. Поэтому при приложении одинаковой силы одни металлы дают большую, а другие меньшую упругую деформацию.

Сопротивление материалов упругому искажению формы под действием сил оценивается модулем упругости, величина которого для деформаций растяжения (Е) и сдвига (С) различна (табл. 5).

Модуль упругости Е, модуль сдвига О, кГ/мм2, и коэффициенты Пуассона р для некоторых металлов

Для изотропных упругих материаловсуществует зависимость между Е и С:

£ = 2(1+(1)6,(11.1)

О —

где (а — коэффициент Пуассона.

Связь между напряжением а и величиной относительной упругой деформации 8 при растяжении определяется широко применяющимся в технике законом Гука:

в = кс(И .2)

Коэффициент пропорциональности к представляет собой величину, обратную модулю упругости:

к = , тогда е = ~.(И.З)