Бобылев А.В. Механические и технологические свойства металлов. Справочник

Подождите немного. Документ загружается.

ТЕРМИНЫ

Значение

терминов очень велико. Они нужны не только для взаимной

договоренности о предмете обсуждения. Точно сформулированный не-

многословный термин должен по возможности выявлять природу явле-

ния,

процесса, свойства, а не только описывать их. Разработать

такую

формулировку нелегко вследствие ограниченности наших знаний и дру-

гих причин. Нередко используются неудачные термины, неточно или

даже

неверно отражающие сущность предмета. К их числу относится

термин,

называющий фтор, кислород и их аналоги металлоидами [4],

г. е. элементами, похожими на металл, чего на самом

деле

нет. Пра-

вильнее было бы называть их антиметаллами; сейчас используют впол-

не

допустимый термин «неметаллы».

Принятое

у нас деление металлов на

«черные»

«цветные»

неточ-

но,

так как железо и сталь не имеют черного цвета, а остальные метал-

лы (кроме меди и золота) почти не отличаются по цвету от стали. Чер-

ный

цвет имеют мельчайшие частицы цветных металлов: серебро (что

используется в фотографии) и платиновая чернь. Применяемое за рубе-

жом деление металлов на

«железные»

и «нежелезные» точно отражает

существо принятой классификации.

Неверно

называть «отпуск закаленных сплавов, способных к дис-

персионному твердению», «старению», поскольку при этом механические

свойства улучшаются: термин «облагораживание» правилен.

Применяемые

для величины а

термины: «временное сопротивление

разрыву»

«предел

прочности» неудачны. Почему «временное»? Разве

есть еще и «постоянное»? Точнее назвать «заниженное», поскольку в

данном

случае

максимальная величина нагрузки относится к первона-

чальной площади поперечного сечения образца. Термин

«предел

проч-

ности»— неточен, так как S

всегда

больше а

;

лучше

— «прочность на

разрыв». Имеются значительные разногласия в вопросе о том, считать

ли пластичность свойством, состоянием или способностью деформиро-

ваться. С. И. Губкин [1] предложил понимать под пластичностью спо-

собность твердого тела к такому изменению под влиянием силового

поля

взаимного расположения структурных элементов тела, которое

ведет

к необратимому изменению формы тела без нарушения его как

единого целого.

Сходные определения пластичности предлагали многие исследовате-

ли,

например: пластичность — это способность материала пластически

деформироваться при тех или иных значениях термомеханических пара-

метров без разрушения в виде макроскопического нарушения сплошно-

сти; мерой пластичности является степень деформации, накопленная ма-

териалом к моменту разрушения [1].

Другое

определение — пластичность — способность материала к пла-

стическому формоизменению без разрушения [1] —короче, но в нем, как

во многих

других

[1], пластичность характеризуется пластической де-

формацией,

т. е. понятие термина определяется с помощью самого тер-

мина.

В аналогичной формулировке слово «пластическая» заменено на бо-

лее подходящее «остаточная». В. Д. Кузнецов [1] справедливо крити-

ковал такое определение, считая, что оно, во-первых, не является фи-

зическим,

во-вторых, лишь описывает явление пластической деформа-

ции

и,

в-третьих,

мало чем отличается от фраз «человек способен к

музыке»,

«металлы

способны проводить электричество». Он считал

пластичность и хрупкость состояниями металлов.

Подобно

тому,

как каждый металл может находиться в твердом,

жидком и газообразном состояниях, он может находиться еще и в

хруп-

ком

и пластичном состояниях. Если бы пластичностью обладали опре-

деленные твердые тела, то мы могли бы говорить о пластичности как

свойстве. Но мы должны говорить, что пластичность — это состояние,

которое можно перевести любое хрупкое тело, создавая для этого

соответствующие условия [1].

Н.

Н. Давиденков [5] и

другие

ученые считают пластичность, вяз-

кость, хрупкость не свойствами металлов, а их состояниями. В зависи-

мости от условий металл может быть пластичным, вязким или хрупким.

Пластичному или вязкому состоянию противопоставляется хрупкое; под-

черкивается, что хрупкость должна рассматриваться как состояние

тела, а отнюдь не как имманентное свойство материала.

Различают пять основных состояний деформируемого тела:

упругое

(У), пластическое (П), вязкое (В), высокоэластическое (ВЭ) и состоя-

ние

разрушения (Р) и несколько дополнительных: упруго-пластическое,

пластически-вязкое, упруго-пластически-вязкое и др. [1].

Рекомендуются и более сложные термины: предложено называть

вязко-упруго-вязко-пластическим такой материал, который обладает

вязкими

свойствами и в упругой, и в пластической области, а

упруго-

вязко-пластическим — материал, который обладает вязкими свойствами

только в пластическом состоянии [1].

Нередко не

делают

различия

между

пластичностью и вязкостью;

вязкие

металлы называют также пластичными, а вязкий излом — плас-

тичным [1].

Чаще вязкость упоминается в качестве самостоятельного термина

наряду с пластичностью, и этим терминам даются различающиеся фор-

мулировки. Пластичность определяется как состояние металла, допуска-

ющее под воздействием силы необратимое без разрушения изменение

расстояния

между

элементарными частицами, а вязкость — свойство

металла разрушаться под действием непрерывно приложенной одноос-

ной

растягивающей нагрузки только после большой пластической де-

формации

[1].

Однако вязкость — это свойство тела сопротивляться деформации;

она

измеряется силой, отнесенной к единицам длины и времени; вяз-

кость представляет собой не величину относительной деформации, а

удельную

работу деформации; поэтому более обоснованно заменить

термин

«ударная

вязкость» термином

«ударная

прочность» или «сопро-

тивление

удару».

Обычно к определению пластичности как свойства металлов добав-

ляются существенные ограничения: в известных условиях и пределах

или

лишь при определенных температурах, кроме зон хрупкости, прова-

лов пластичности, красноломкости, горячеломкости, хладноломкости,

Однако по

существу

такая формулировка

соответствует

признанию

пластичности состоянием металла, а не его свойством.

Под

строгим определением состояния тела понимается агрегатное

состояние:

твердое, жидкое, газообразное, плазма. Хрупкость, обуслов-

ленная

локальным наличием примесей, ослабляющих связь

между

со-

седними участками, не меняет состояние металла.

результате

исследований последних лет выявлена природная пла-

стичность чистых металлов, ранее считавшихся хрупкими

всегда

или

при

некоторых температурах. Поэтому есть основания принять опреде-

ление пластичности как свойства металлов необратимо деформироваться

без разрушения.

Для

других

терминов можно принять следующие формулировки:

деформация —это взаимное смещение частей металла;

прочность — это сопротивление металла разрушению, вязкость —

сопротивление пластической деформации, жесткость — сопротивление

упругой

деформации;

хрупкость — это потеря металлами пластичности (обусловленная

наличием примесей, трещин, воздействием внешней среды): при низких

температурах — хладноломкость, при высоких горячеломкость, при про-

межуточных — красноломкость;

разрушение — это нарушение целостности металла.

Нередко,

кроме термина «пластичность», используется термин «де-

формируемость»; первый рекомендуется для характеристики

результа-

тов механических испытаний образцов, а второй — для характеристики

результатов обработки металлов давлением, включая ковкость, штампу-

емость, прокатываемость, способность к вытяжке.

По

нашему мнению, такое объединение различных видов деформи-

рования

необоснованно, так как результаты деформирования зависят от

его условий, от схемы воздействия сил. Так, например, чистый свинец

при

комнатной температуре имеет г|)=100% и поэтому может быть

прокатан без отжига до высоких степеней обжатия. Однако волочение

его крайне затруднено вследствие сосредоточенной деформации, при-

водящей к образованию шеек и к обрывам. Поэтому целесообразно

применять

термин

«тягучесть»,

обозначающий свойство металла де-

формироваться при вытяжке и волочении. Хорошая

тягучесть

наблю-

дается лишь при отсутствии сосредоточенной деформации и при нали-

чии

достаточного деформационного упрочнения участков с уменьшен-

ным

сечением.

====

МЕТОДЫ

ОЦЕНКИ

ПЛАСТИЧНОСТИ

Для определения механических свойств металлов при различных тем-

пературах

применяли следующие методы.

1. Ударное испытание на изгиб образцов

10ХЮХ55

мм с надрезом

(глубиной 2 мм и радиусом 1 мм) на маятниковом копре. Образцы

быстро переносили из печи и помещали на опоры копра для испытаний.

Метод производителен, так как испытания кратковременны, а в печи

нагревали несколько образцов. Недостатки метода следующие: а)

удель-

ная

работа деформации не характеризует пластичность образцов, так

как

зависит и от прочности. Прочность металла понижается с повыше-

нием

температуры, поэтому кривая температурной зависимости

удар-

ной

вязкости показывает ошибочные (заниженные) значения темпера-

туры

максимальной пластичности; б) при переносе образца из печи и

нахождении на опорах копра довольно значительно понижается темпе-

ратура,

что зависит от температуры, скорости переноса и материала об-

разца; в) невозможность количественной оценки высокопластичных ма-

териалов, которые, не разрушаясь, проходят через опоры копра.

2. Испытание на сжатие цилиндрических образцов с определением

величины обжатия, при которой образуется трещина. Преимущество ме-

тода

— близкая аналогия с процессом деформации при прокатке. Недо-

статки метода: а) необходимость испытания серии образцов с различ-

ным

обжатием для определения критической степени деформации при

каждой данной температуре; б) снижение температуры образцов при

испытании

(за исключением испытаний в печи); в) деформация высоко-

пластичных образцов без разрушения, что исключает возможность ко-

личественной оценки пластичности.

3. Испытание на статический изгиб образцов, которые нагревали

испытывали в специальном приспособлении, не вынимая из печи.

Матрицу с образцом и пуансоном помещают в стальную ванночку,

позволяющую производить испытания в различных жидких

средах

при

высоких и при низких температурах. При этом методе температура об-

разца во время испытания поддерживается значительно точнее, чем в

предыдущих

случаях.

Количественная оценка пластичности образцов

ограничена предельным

углом

приспособления.

4. Испытание на растяжение с определением относительного удлине-

ния

и относительного сужения

лучше

всего выявляет свойства материа-

ла. Использовали круглые образцы с расчетной длиной 30 мм и диа-

метром 6 мм. Герметизация печи позволяла испытывать образцы в ат-

мосфере инертных или активных газов.

Относительное удлинение не во

всех

случаях

точно отражает пла-

стичность. Так, например, при холодной прокатке меди на 20 % эта ве-

личина

уменьшается в 3 раза,

тогда

как способность меди к дальней-

шей

прокатке понижается незначительно и ее можно деформировать с

суммарным обжатием более 95 %. Кроме того, относительное удлине-

ние

зависит от размеров образца и от места разрыва по расчетной дли-

не

его. Сужение — очень хорошая характеристика пластичности метал-

ла, его способности к деформации при прокатке, ковке, осадке. Однако

для оценки тягучести металла — его способности к волочению, вытяжке—

более подходящей характеристикой является равномерное относительное

удлинение и равномерное относительное сужение.

5. Для оценки технологической пластичности выполняли прокатку

клиновидных образцов длиной 150 мм, шириной 20 мм и переменной

толщиной от 2 до 20 мм с кернением через 10 мм на прямоугольной

грани:

относительное обжатие после прокатки изменялось от 0 до 90 %•

Пластичность оценивалась величиной обжатия, при которой образует-

ся

трещина по кромкам прокатанного образца. Условия данного мето-

да наиболее близки к условиям при прокатке слитков. Однако резуль-

таты испытаний зависят от характеристик стана и быстроты переноса

образцов из печи к прокатному стану.

ТОЧНОСТЬ

ДОСТОВЕРНОСТЬ

Величины, характеризующие свойства металлов, должны быть не

только точными, но и достоверными. Это необходимо не только для ре-

шения

вопроса о практическом применении металлопродукции, но и,

что особенно важно, при проведении научных исследований.

Прежде чем формулировать определенные закономерности и строить

обобщающие гипотезы и теории, необходимо обеспечить не только дос-

таточно высокую точность, но и, что не менее важно, достоверность

результатов экспериментов. Высокая точность экспериментов достигает-

ся

максимальным устранением ошибок измерения и соблюдением посто-

янства условий испытания. Получение достоверных надежных резуль-

татов — сложная задача, требующая

учета

влияния

всех

возможных фак-

торов: 1) сущности изучаемого предмета; 2) соответствия образца пред-

мету;

3) условий испытания; 4) внешней среды.

1. Сущность предмета заключается в его химическом составе, вклю-

чая изотопный, и неизменяемости его с течением времени; наличии при-

месей, в том числе незначительных; типе структуры; величине зерна;

ориентировке и др.

2. Соответствие образца изучаемому предмету достигается изготов-

лением образца требуемого качества, а для определения истинных при-

родных свойств предмета — исключением искажающего влияния при*

мссей и

других

дефектов, не относящихся к природе предмета (усадоч-

ная

рыхлость, трещины при затвердевании слитка, при изготовлении

образца и пр.).

3. Условия испытания и принятая методика должны соответство-

вать условиям, при которых работает изучаемый предмет (температу-

ра, скорость, вид деформации и др.).

4. Внешняя среда оказывает влияние на результаты испытаний. Это

прежде всего кислород атмосферного

воздуха,

влияние которого усили-

вается при длительном воздействии и, как правило, при повышении тем-

пературы. Влияние кислорода не однозначно: он может не только раз-

упрочнять металл, но и упрочнять его. Не

следует

игнорировать воз-

можность влияния

других

составляющих атмосферного

воздуха,

напри-

мер азота, действующего на межкристаллические примеси, способные ре-

агировать с ним.

Нельзя

считать жидкий гелий полностью нейтральной средой, так

как

во время испытания, при сверхтекучести возможно проникновение

ого в металл. Особенно важно учитывать влияние окружающей среды

лри определении свойств активных металлов.

В последние годы установлено существенное влияние магнитного,

электрического полей и облучения на свойства металлов, что также сле-

дует

принимать во внимание.

Однако решающее влияние на свойства образцов оказывает нали-

чие внутренних и поверхностных дефектов и главным образом наличие

примесей.

Общая чистота металла — процентное содержание основного компо-

нента— не

всегда

свидетельствует

о его качестве, поскольку оно зависит

от наличия определенной примеси, особенно значительно влияющей на

данное свойство.

Ошибка при определении основного компонента металла методами

химического анализа не позволяет надежно определять второй и тре-

тий знаки носле запятой и, следовательно, оценивать чистоту металла.

Более надежно оценивать ее методом измерения отношения электросо-

противления при обычной и гелиевой температурах.

Свойства металлов устанавливают экспериментально со степенью

точности, обусловленной характеристиками испытательных машин. Сов-

ременные машины измеряют усилия растяжения с точностью до 1 %.

Если испытание проводят при высоких температурах, то ошибка изме-

рения

достигает 3 % за счет ошибок в градуировке термопары и при-

бора, измеряющего величину термоэлектродвижущей силы.

Важно обеспечивать соответствие температур образца и горячего

спая

термопары, не допуская превышения температуры спая над темпе-

ратурой образца, и обеспечивать постоянство температуры по длине об-

разца.

Ниже

показано, как при приемлемой точности испытания (до

±5%),

но при игнорировании важности соблюдения упомянутых выше

требований получаются недостоверные результаты на основании кото-

рых делаются неверные обобщения. Это прежде всего относится к не-

соответствию

между

образцом и предметом, когда вместо последнего

изучается система: металл — усадочная рыхлость, металл — трещины,

металл — примесь. В противном

случае

обобщение носит частный харак-

тер только по отношению к данной системе, например к образцам, из-

готовленным из слитков с усадочной пористостью.

Однако получение абсолютно чистого бездефектного металла —

чрезвычайно трудная задача, поэтому

следует

по возможности огра-

ничиваться той степенью чистоты, после которой изучаемое свойство

практически не изменяется (аналогично прокаливанию навески до пос-

тоянной

массы при химическом анализе). Реальный металл имеет дефек-

ты кристаллического строения, нарушающие правильность кристалли-

ческой решетки: это прежде всего дислокации, играющие важнейшую

роль при деформации металлов.

Бездислокационный

металл существенно отличается по механиче-

ским

свойствам, однако пока что его получают лишь в виде

«усов»

ма-

лого сечения. Поэтому для практического металловедения необходимо

изучать систему: металл+дефекты кристаллической решетки.

Попытки

установить связь

между

энергией дефектов упаковки и

свойствами металлов не увенчались

успехом

вследствие слишком боль-

шого разброса величин энергии дефектов упаковки (ЭДУ) для одного

того же металла, определенных различными исследователями.

Одна из главных причин резкого несовпадения результатов опреде-

ления

этой величины — мощное влияние примесей.

Влияние очень малого содержания примесей обусловлено значи-

тельной локальной концентрацией по границам зерен, двойников, блоков.

При

отсутствии границ зерен или измельчении зерна механические свой-

ства металлов существенно лучше: это используют на практике (моно-

кристаллы, аморфные сплавы).

РАЗРУШЕНИЕ

МЕТАЛЛОВ

Разрушение металлов делят на два вида — хрупкое и вязкое [1]: при

хрупком разрушении поверхность излома близка к плоскости, но обыч-

но

имеет микрорельеф из ступенек, наклоненных под углом, близким к

45°; при вязком разрушении середина излома расположена перпендику-

лярно

оси образца, а боковые грани имеют коническую поверхность;

дно чашечки имеет волокнистый излом, а боковые поверхности — по-

верхность среза.

Общепризнано

[1], что вязкое разрушение высокопластичных ме-

таллов, в том числе меди, а-латуни, алюминия и др., при растяжении

начинается в центре шейки (рис. 1) и что оно состоит из

трех

последо-

вательных этапов:

1) образования в области шейки пор, которые соединяются

друг

другом;

2) роста пор до величины, достаточной для того, чтобы пора быст-

Ряс.

Схематическое сече-

ние

через поверхность

вяз-

кого разрушения чашечка-

конус;

часть конуса может

проходить

по

пунктирной

линии

Рис.

Типы

ВЯЗКОГО

разрушения образ-

цов

(по

Хоникомбу):

—

двойная чашечка

конусом;

б — ча-

шечка

конусом;

в—

плоский

ро распространялась в поперечном направлении к оси растяжения и

превратилась в трещину;

3) распространения трещины к поверхности под

углом

45° и обра-

зования

излома в виде «чашечки с конусом» или «двойной чашечки».

Характерные виды вязкого разрушения представлены на рис. 2. Ня

рис.

3 приведена микрофотография начала вязкого разрушения, пока-

зывающая наличие пор в цент-

ральной зоне образцов [1]. Ука-

зывается, что процесс образова-

ния

пор является самым важным,

поскольку без них не может воз-

никнуть трещина и произойти

пластическое разрушение, а также

что разрушение должно обяза-

тельно начинаться у оси образца.

Однако,

к сожалению, не учи-

тывается, что предложенная гипо-

теза основана на

результатах

ис-

пытаний

некачественных образ-

цов.

В частности, исследования,

описанные

в работе [1], были про-

недены на загрязненной меди (чи-

стотой

99,9%)

огневой рафини-

ровки.

Медь содержала вредные

примеси,

в том числе висмут и

свинец,

которые

сегрегируют

границам зерен. Загрязненная

медь ни в коем

случае

не может

служить ни типичным представи-

телем этого металла, ни

других

пластичных металлов; такая медь

не

является эталоном для оценки

пластичности или для иллюстра-

ции

пластического разрушения.

В качественной меди после

испытания

на растяжение нет ни

пор,

ни трещин, ни предваритель-

ного разрушения в центре образца (рис. 4); образцы разрушались дей-

ствительно пластично при относительном сужении, близком к 100 %.

Только в дефектных образцах меди, содержащих включения и по-

ры,

имело место образование внутренних трещин; поперечное сужение

таких образцов не превышало 85 %•

Возникновение

трещин в центре шейки обнаружено при растяжении

медных образцов [1]. Оно также было вызвано наличием большого

числа пор и включений в меди огневой рафинировки; относительное су-

жение было равно лишь 65 %.

Как

правило, проведенные ранее исследования разрушения пластич-

ных материалов выполняли на недостаточно чистых металлах, имеющих

относительное сужение 80 % или менее, например 81; 54 и 47 % для

алюминия,

меди и латуни соответственно [1].

В разорванных при 20 °С образцах бескислородной меди было об-

наружено 7 пор, а в меди огневой рафинировки 49; относительное су-

жение первой меди равнялось 93%, второй 76%. Ударная вязкость

меди уменьшалась с повышением содержания кислорода и при 0,04 %

была в 4 раза меньше, чем у бескислородной меди [1].

Развитие межкристаллитной пористости в меди происходит только

при

наличии оксидов по границам зерен [1].

Рис.

3. Начало вязкого разрушения

(по

Мак Лину и Паттику): продольное

сечение через шейку медного образца

на

растяжение. Х10

При

испытаниях на растяжение образцов из высокочистых алюми-

ния,

свинца, олова и галлия относительное сужение — 100 % без обра-

зования

пор и трещин. Разрушение происходило по типу «конус—ко-

нус».

Рис.

4. Микроструктура шейки образца из меди марки М00

после испытаний на разрыв. Х100

Наличие

100 %-ного сужения у высокопластичных металлов само по

себе опровергает принятый механизм вязкого разрушения, характерной

чертой которого считается преждевременный разрыв в средней части и

образование

«чашечного»

излома.

Причиной

пониженной пластичности

могут

быть не только примеси,

но

и наличие внутренних дефектов, возникающих при изготовлении слит-

ков.

Слитки для лабораторных исследований ранее отливали методом

наполнительного литья в вертикальную изложницу. Такие слитки обыч-

но

имеют центральную

усадочную

рыхлость, распространяющуюся на

половину высоты и ширины слитка (рис. 5).

По

данным В. А. Данкова, слиток латуни Л68 наполнительного

литья имел плотность в центральной части 8,47, а у края 8,54 т/м

;

лишь применение непрерывного литья позволило получить у этой

лату-

ни

плотность, равную 8,56 т/м

Однако

даже

бескислородная медь непрерывного литья может иметь

внутренние дефекты: раковины и пористость, а также трещины после

горячей прокатки [1].

Качественные образцы не только не имеют ослабленной зоны в цен-

тре шейки, но, наоборот, она является более прочной, благодаря боль-

шему деформационному упрочнению в этом участке. Убедительное до-

казательство этого — испытание на растяжение образцов из стали

СтЗсп,

имеющих относительное сужение

60—62

% [!]• Образцы диа-

метром 15 мм из этой стали после предварительного растяжения

до сосредоточенной деформации 55 %, обточки до диаметра 9 мм по

всей расчетной длине и окончательного растяжения до разрыва разру-

шались только у головок; средняя часть в участке сосредоточенной ра-

нее деформации никогда не разрушалась.

Таким

образом, основной причиной преждевременного разрушения

высокопластичных металлов в центральной части образцов является

наличие в них дефектов.

Приведенные на рис. 2 изломы не характеризуют ни вязкого, ни

пластического разрушения [1]. Фактически изломы на рисунках а и

б — хрупкие в средней части, а на рисунке в — полностью хрупкий.

Вязкий

излом высокопластичных ма-

Рис.

5. Продольный темплет

из

латунного слитка:

а — с параллельными плос-

костями;

б — клиновидного

териалов должен характеризоваться разры-

вом типа конус — конус; малый

угол

(ме-

нее ~5°)

между

касательной конуса и осью

образца характеризует сверхпластичность

(рис.

6), большой

угол

—малую

тягучесть.

Вязкое разрушение высокопластичных

металлов не связано с образованием пор и

первоначальным возникновением внутрен-

ней

трещины.

Процесс

порообразования заключается

выявлении уже имеющихся дефектов в

образцах, но не в возникновении пор в

качественных образцах высокопластичных

металлов.

Разрушение в центральной части об-

разца вызывается также усадочной рых-

лостью, возникающей при затвердевании

слитка (рис. 5, а) при наполнительном

литье в изложницу с параллельными стен-

ками.

Плотные слитки получаются при от-

ливке клиновидных слитков (рис. 5,6) или

при

непрерывном методе литья.

Рис.

6. Тип изломов:

а — хрупкий; б — пластич<

ный;

в —сверхпластичный

ХЛАДНОЛОМКОСТЬ

Хрупкое разрушение металлических материалов при эксплуатации кон-

струкций из них на Крайнем Севере, в космосе, в криогенных установ-

ках представляет серьезную опасность. Разработка практических ме-

роприятий

по борьбе с хладноломкостью — трудная задача, решение ее

невозможно без теоретического изучения этого явления.

р,мпа

»A,

• •

• г. • •

В классической работе [6] по определению природы хладноломко-

сти кристаллических тел (на примере каменной соли, выбранной в ка-

честве модельного материала) установлено следующее:

1) временное сопротивление при температурах от —190 до +750°С

не

изменяется и равно 4,4 МПа с точностью ±5 %;

2) предел

упругости

резко уменьшается от 9 МПа при 20 °С до

4,4 МПа при 200 °С и до 0,5 МПа при 750 °С.

На

основании этих данных для объяснения хладноломкости крис-

таллических тел вообще и металлов в частности были выдвинуты сле-

дующие обобщающие положения: 1) не-

верно делить тела на хрупкие и пла-

стичные. Есть хрупкое и пластичное со-

стояния

одного и того же тела, разде-

ленные температурой, при которой пре-

дел

упругости

и временное сопротивле-

ние

одинаковы (200 °С для

NaCl);

2) причиной хладноломкости является

достижение разрушающего напряже-

ния

раньше, чем предела упругости, по-

скольку при низких температурах он

выше первого.

Предложенная авторами работ [6]

диаграмма (рис. 7), на которой кривая

предела

упругости

круто понижается с

повышением температуры и пересекает

горизонтальную прямую неизменяюще-

гося с температурой временного сопро-

тивления,

получила мировую извест-

ность и используется до сих пор.

Предложенная гипотеза [6] при не-

которых изменениях и дополнениях счи-

тается верной. Дальнейшее выяснение

природы хладноломкости, к сожалению,

проходило в направлении уточнения

схемы механического состояния [1, 7j.

Влиянию примесей при незначительном

их содержании и окружающей атмосфе-

ры уделяли недостаточное внимание,

считая их второстепенными факторами,

способными лишь изменять температуру перехода к хрупкости.

Полагают, что хладноломкость является природным свойством ме-

таллов, особенно с о. ц. к. решеткой [1], вследствие резкого повыше-

ния

предела текучести при низких температурах. Причиной хладнолом-

кости считают возникновение или усиление ковалентных связей при по-

нижении

температуры. О. ц. к. металлы: железо, хром, молибден и

вольфрам считают хладноломкими.

Автор

работы [8] также считает причиной хладноломкости метал-

лов усиление ковалентных связей и уменьшение металлических связей

металлах при понижении температуры; переход от вязкого разрушения

хрупкому обусловлен качественным изменением характера связей при

7\ =

0,225

Гпл. Пластическая деформация может происходить только в

металлах и только вследствие наличия ненаправленной металлической

связи.

Кристаллы с ковалентной или ионной связью не

могут

пласти-

чески деформироваться [8].

Однако ряд важных факторов авторы работы [6] не учитывали:

а) прочность определяли на кристаллах с поверхностными трещи-

нами;

~-200 0 200 600 t.'C

Рис.

7. Влияние температуры

на

предел упругости (/) и вре-

менное

сопротивление разрыву

(2)

кристаллов хлористого нат-

рия

(по А. Ф. Иоффе)