образуется объемная сетка дислокаций, расположенных преимущественно по границам зерен и блоков./

Повышение плотности дислокаций увеличивае/их давление на препятствия, в результате чего может произойти, разрушение последних. Если этого не случится, дислокации обходят препятствие и продолжают свое движение к поверхности образца. Некоторые остановленные дислокации оказываются закрепленными по концам и превращаются в новые источники Франка I— Рида.

В процессе нагружения отдельные дислокации взаимодействуют друг с другом, взаимно уничтожаются или объединяются в колонии и группы. При достаточном напряжении группы дислокаций выходят на поверхность образца, в результате чего появляются линии скольжения. Направление этих полос определяется направлением минимальной затраты энергии и зависит как от типа кристаллографической решетки металла, так и от его поликристаллического строения.

Таким образом, пластическую деформацию поликристаллического образца или детали следует рассматривать как результат элементарных сдвигов, происходящих в отдельных кристаллах вследствие развития и перемещения дислокаций, а также других несовершенств кристаллической решетки металла.

§ 10. ПРОЦЕССЫ РАЗРУШЕНИЯ ТВЕРДЫХ МЕТАЛЛОВ

Механизм разрушения металлов может быть весьма различным в зависимости от причин, вызывающих разрушение, и условий, в которых оно происходит. Здесь речь пойдет о разрушении, вызванном сдвигом или отрывом. Разрушение вследствие сдвига на практике встречается довольно часто. В хрупких материалах оно может происходить и без пластической деформации. Так, в кристаллах с ионной связью силы притяжения строго направленны, поэтому незначительное смещение атомов из своих положений за счет сдвига приводит к нарушению связей раньше, чем атомы успевают войти в зацепление с соседними. Металлическая связь в этом отношении более гибка. При смещении одной атомной плоскости металла по отношению к другой даже на половину межатомного расстояния связи между атомами не нарушаются, благодаря чему появляется возможность пластической деформации металла. Разрушению металлов при сдвиге всегда предшествует большая или меньшая пластическая деформация. В этом случае нарушение межатомных связей происходит только при весьма интенсивном скольжении одной атомной плоскости вдоль другой, приводящем в конце к их разделению.

Гораздо чаще наблюдается разрушение металлов путем отрыва, связанное с возникновением и развитием трещин. Появление трещин в металле является результатом хрупкого разрушения его в тех случаях, когда по тем или иным причинам пластические деформации затруднены или невозможны. Образовывается и распростра-

няется трещин^только при условии уменьшения свободной энергии системы в целом. Обычно этот процесс связан с местным снятием напряжений в объемах металла, прилегающих к поверхностям раздела. Вместе с тем\ образование трещины требует увеличения поверхностной энергии. Чтобы общая свободная энергия металла, в котором появились трещины, снизилась, работа, совершенная в результате устранения упругих искажений, должна быть больше или равна приращению^ энергии за счет образования двух новых свободных поверхностей. Рост трещины наблюдается лишь в том случае, если для объембв металла у ее концов будут справедливы аналогичные энергетические соотношения.

Образование трещин в металле главным образом происходит под действием нормальных напряжений отрыва, благодаря чему направление трещин всегда близко к плоскости, перпендикулярной к максимальному растягивающему напряжению.

Можно назвать следующие основные причины появления хрупких разрушений: 1) низкая пластичность металла; 2) высокая скорость пластической деформации; 3) наличие в металле поля объемных напряжений растяжения; 4) местная концентрация напряжений.

Примером хрупких разрушений, обусловленных низкой пластичностью металла, могут служить трещины, возникшие при сварке чугуна и закаливающихся сталей.

Под действием приложенных усилий пластическая деформация протекает весьма быстро, тем не менее для каждого металла существует своя критическая скорость деформации, превышение которой ведет к хрупкому разрушению. Так, при обычных скоростях нагружения малоуглеродистая сталь вполне пластична, тогда как при нагружении взрывом пластической деформации нет, а наблюдается типичное хрупкое разрушение.

Объемно-напряженное состояние растяжения препятствует протеканию пластической деформации и тем самым способствует появлению хрупких разрушений даже в металлах с довольно высокой пластичностью. Например, при сварке элементов различной толщины из одного и того же металла возможность появления трещин в сварных соединениях толстых элементов возрастает, так как в этом случае могут возникать значительные собственные напряжения растяжения по всем трем координатным направлениям.

Хрупкому разрушению способствует местная концентрация напряжений в случае надрезов, трещин, резких изменений сечения и пр.

Характер разрушения зависит от температуры, при которой оно происходит. Переход от пластической деформации к хрупкому разрушению при изменении температуры хорошо объясняется схемой А. Ф. Иоффе. Согласно ей характер разрушения металла при данной температуре определяется соотношением предела текучести и хрупкой прочности, т. е. прочности металла в хрупком состоянии. Поскольку последняя не зависит от температуры, а предел текучести с понижением температуры значительно увеличивается, то