Файл: Материаловедение. Лекции 5-й Семестр (Часть 1).doc

Существуют два вида разрушений:

– хрупкое разрушение (без заметных следов пластической деформации)

– вязкое разрушение (данному виду разрушения предшествует значительная пластическая деформация)

С помощью испытания на ударный изгиб определяют склонность металла к хрупкому разрушению.

В качестве образцов для испытания на ударный изгиб используются призматические образцы с надрезом (все надрезы выполняются посередине образца):

- образец с V-образным надрезом.

радиус надреза.

05.10.07.

- образец с U-образным надрезом.

- образец с трещиной.

Испытание на ударный изгиб проводят на маятниковом копре:

1 – маятник

2 – образец

Характеристики, определяемые при испытании:

1). Работа ударного излома образца:

.

начальная площадь поперечного сечения в месте надреза.

2). Ударная вязкость ().

3). Составляющие ударной вязкости.

где работа зарождения трещины

работа распространения трещины

Метод Гуляева.

надрез со скруглением

Испытывают образцы на ударный изгиб при разных и смотрят: изменяется ли радиус изгиба.

Поскольку изготовление образцов с малым радиусом скругления- довольно трудоемкий процесс, то применяют метод экстраполяции этой прямой:

§ 4. Критическая температура хрупкости.

Кривая хладноломкости.

Хладноломкость- способность материала приобретать хрупкость при низких температурах.

Хладноломкие материалы- материалы с ОЦК решеткой либо некоторые материалы с ГПУ (например цинк).

Нехладноломкие материалы- материалы с ГЦК решеткой.

Для определения критической температуры хрупкости проводят испытания на ударный изгиб. Берется серия образцов из одного и того же материала, но испытания проводят при разных температурах.

Кривая хладноломкости:

Кривая хладноломкости имеет вид порога. Порог хладноломкости расположен между точками, в которых начинается насыщение.

Способы определения критической температуры хрупкости:

1). По началу порога хладноломкости.

2). По концу порога хладноломкости.

3). По заданному значению ударной вязкости .

4). По виду излома поперечного сечения образца (определяют относительную площадь вязкого излома в %).

Определение вязкой составляющей поперечного сечения образца:

Критическую температуру хрупкости определяют по 50% вязкого излома на 50% хрупкого:

По мере снижения температуры уменьшается доля вязкой составляющей и увеличивается доля хрупкой составляющей.

Критическая температура хрупкости- температура, при которой происходит резкое снижение ударной вязкости. Нужно помнить, что эта температура не является константой материала.

Для надежности и прочности конструкций необходимо, чтобы . Поопределяют возможность использования материалов в конструкциях. Если, то при действии динамических нагрузок применение материала становится невозможным из за возможности его разрушения.

Кристаллизация металлов.

Кристаллизация металла- переход металла из жидкого состояния в твердое с образованием кристаллической решетки (не путать с аморфизацией, там нет образования кристаллической решетки, расположение атомов в аморфном состоянии такое же как и в жидком).

Для твердого металла, обладающего кристаллическим строением, характерен:

– дальний порядок расположения атомов.

– неизменное межатомное расстояние

– неизменное координационное число

– постоянство угловых соотношений в решетке

Для жидкого состояния характерен

– ближний порядок расположения атомов.

– межатомное расстояние в жидком кристалле больше чем в твердом.

– координационное число у жидкого металла меньше чем у твердого кристаллического тела

– атомы совершают интенсивные колебательные движения, происходит постоянный обмен их местами.

С увеличением температуры перегрева относительно равновесной уменьшается размер устойчивой группировки атомов с ближним порядком.

Например, для алюминия: (ГЦК)

Å,

Å, (в среднем 10-11, но может быть и равным 12).

Температура плавления:

(вольфрам, самый тугоплавкий металл)

(ртуть, самый легкоплавкий металл)

§ 1. Схема процесса кристаллизации.