* Данный текст распознан в автоматическом режиме, поэтому может содержать ошибки

163 МЕТАЛЛЫ 164 согласуются с представлением о т о м , что внеш­ н и е , валентные, электроны в металлич. кристалле от­ делены от атомов и д в и ж у т с я в периодич. поле кри­ сталлич. решетки, состоящей и з ионов. Среди чистых М. четыре — ж е л е з о , кобальт, никель и гадолинии — о б л а д а ю т значительной способностью сгущать маг­ нитные силовые линии (обладают высоким значением коэфф. магнитной проницаемости: х^>1) и могут по­ стоянно сохранять состояние намагничения. Эти М. н а з . ферромагнитными. Предельная намагниченность э т и х металлов (магнитное насыщение) уменьшается с повышением темп-ры. Темп-pa, п р и к-рой предельная намагниченность обращается в н у л ь , н а з . точкой Кюри. Ф е р р о м а г н е т и з м связан со спином элек­ тронов и в М. группы железа о б у с л о в л е н с/-электронами. Подтверждение этому можно видеть в том фак­ те, что введение в никель такого количества меди (или д р у г о г о М . ) , к-рое обеспечивает заполнение электро­ нами d - у р о в н я , приводит к исчезновению ферромагне­ тизма н и к е л я . Механические свойства. К ч и с л у главных механич. свойств М. относятся: у п р у г о с т ь , пластичность, ползучесть и прочность. Эти свойства М. являются о с н о в н о й и х характеристикой как конструкционных материалов. У п р у г о с т ь — свойство восстанавливать свою ф о р м у после снятия деформирующих сил; характери­ з у е т с я п р е д е л о м у п р у г о с т и , т. е. н а п р я ж е ­ нием в кГ/мм , выше к-рого в М. появляются остаточ­ ные деформации, не исчезающие после снятия н а г р у з ­ ки. В у п р у г о й области деформации имеет место з а ­ кон Гука: Р — Е&.1Ц, где Р — н а п р я ж е н и е , Al/l — относительное удлинение (в простейшем случае р а с т я ж е н и я стержня) и Е — коэфф. пропорциональ­ н о с т и , называемый м о д у л е м Юнга (модулем н о р м а л ь н о й у п р у г о с т и ) . У п р у г и е свойства М. сильно р а з н я т с я д л я монокристаллов и поликристаллич. агрегатов. У п р у г а я деформация у предела у п р у г о с т и д л я монокристаллов составляет 1 0 ~ — 1 0 ~ , т. е. сотые и тысячные д о л и процента, тогда как д л я поликри­ сталлов о н а повышается до 1%. Модуль Юнга метал­ лич. монокристаллов имеет явно в ы р а ж е н н у ю анизо­ т р о п и ю . В поликристаллич. М. анизотропия отсут­ ствует в результате усреднения по множеству различно ориентированных кристаллов. По абсолютной величи­ не м о д у л ь Юнга поликристалла практически не отли­ чается от усредненного модуля монокристалла и ме­ няется д л я наиболее употребимых в технике М. от — 7000 кГ/мм (для алюминия) до —40 ООО кГ/мм (для вольфрама). У большинства М. о б н а р у ж и в а ю т с я б о ­ лее и л и менее значительные отступления от идеально у п р у г о г о поведения под н а г р у з к о й д а ж е п р и напря­ ж е н и я х , малых по сравнению с пределом у п р у г о с т и . Эти о т с т у п л е н и я , н а з . у п р у г и м и несовершенствами и л и н е у п р у г о с т ь ю , вызываются неоднородностью строения реальных М. и дефектами и х структуры. 2 4 5 2 2 П л а с т и ч н о с т ь — состояние М . , в к-ром о н с п о с о б е н сохранять изменение формы, вызванное воз­ действием деформирующих сил после того к а к силы сняты. Это остаточное изменение формы н а з . пласти­ ческой, или о с т а т о ч н о й , д е ф о р м а ц и е й . В отличие от пластичности, хрупкость представляет с о б о й такое состояние М., когда остаточные дефор­ мации вовсе не возникают вплоть до р а з р у ш е н и я либо о н и весьма малы. Пластичность и хрупкость н е л ь з я рассматривать как свойства М . , т. к. один и тот ж е М. может, в зависимости от условий деформа­ ции (темп-ры, внешней среды и т. п . ) , переходить от состояния пластичности к состоянию х р у п к о с т и и наоборот. То наименьшее н а п р я ж е н и е в кГ/мм , после снятия к-рого о б н а р у ж и в а е т с я остаточная деформа­ ц и я , н а з . п р е д е л о м т е к у ч е с т и данного М. 2 Т. к. возможность о б н а р у ж е н и я остаточной д е ф о р ­ мации зависит от точности выбранного метода, то п о ­ нятие предела текучести — условное понятие. Обычноза предел текучести принимают такое напряжение,, к-рое п р и кратковременном действии вызывает пластич. деформацию в 0,2% расчетной длины о б р а з ­ ца ( Р ) . Д л я большинства чистых М. Р составляет 10— 25 кГ/мм . Пластич. деформация &М. всегда с о п р о ­ вождается у п р о ч е н и е м , т. е. ростом н а п р я ж е н и я по мере роста пластич. деформаций. М,— н а и б о л е е пластичные твердые тела. Особенно высокой пластич­ ностью обладают металлич. монокристаллы с гексаго­ нальной решеткой; они пластически удлиняются перед разрывом в 6—8 р а з . В настоящее время теоре­ тически и экспериментально показано, что с п о с о б ­ ность М. к пластич. деформации определяется н а л и ­ чием в и х структуре дислокаций — линейных дефек­ тов структуры, способных перемещаться под действием малых н а п р я ж е н и й и генерироваться внутри тела в процессе деформации. П о л з у ч е с т ь М. проявляется в м е д л е н н о м пластич. течении при н а п р я ж е н и я х , значительно меньших предела текучести. Механизм ползучести в большинстве случаев принципиально не отличается от механизма пластич. течения, т. е. заключается в движении дислокаций. Лишь при очень высоких. темп-pax, б л и з к и х к плавлению М., ползучесть м о ж е т реализоваться движением вакансий, т. е. м е х а н и з м о м диффузионного переноса вещества или с к о л ь ж е н и я по границам зерен. Ползучесть — очень опасное я в ­ ление для конструкционных М. при и х использовании при повышенных темп-pax, т. к. приводит в конце концов к р а з р у ш е н и ю М. Разработаны различные способы борьбы с этим явлением, главным и з к-рых является добавка к данному М. или сплаву малых к о ­ личеств д р у г и х М.— легирование. Т а к , д л я сталей такими легирующими М. являются молибден, воль­ фрам, ванадий, д л я алюминия — медь и т. д . Всякий процесс деформации как у п р у г о й , так и пластической при достаточном повышении н а п р я ж е ­ ния (или при достаточно длительном действии посто­ янного н а п р я ж е н и я ) заканчивается р а з р у ш е н и е м М. Сопротивление М. р а з р у ш е н и ю н а з . п р о ч н о с т ь ю данного М. и измеряется в кГ/мм поперечного сече­ н и я . Е с л и разрушение М. рассматривать как одно­ временный разрыв связей м е ж д у всеми атомами, рас­ положенными по обе стороны площадки в 1 мм , вы­ бранной перпендикулярно растягивающей силе, т о величина прочности М. может быть теоретически оце­ нена и оказывается равной 10 —10 кГ/мм . Однако на практике прочность М. не превосходит 100— 200 кГ/мм . Такое р а с х о ж д е н и е теории с опытом опре­ деляется наличием в М. множества дефектов струк­ туры, возникающих в процессе деформации М. и л и присутствовавших в н е м ранее. Существенное влия­ ние на прочность М. оказывают размеры о б р а з ц о в (масштабный эффект). Опыт показывает, что с умень­ шением размеров прочность повышается. Весьма тонкие металлич. нити (несколько микрон в диамет­ р е ) , получившие название «усов», о б н а р у ж и в а ю т очень высокую прочность, б л и з к у ю к теоретической. 0 | 1 о2 2 2 2 3 4 2 2 Д е й с т в и е излучения. Остаточные изменения свойств М. под действием излучения возникают в результате образования дефектов решетки — вакансий и сме­ щенных атомов. При этом модуль у п р у г о с т и М. прак­ тически не меняется, тогда к а к предел текучести, прочность при р а с т я ж е н и и и пластичность могут испытать значительные изменения. Т а к , н а п р . , ж е л е з о , облученное нейтронами (1 —1,5 -10 н/см ) при темп-ре 300°, о б н а р у ж и л о увеличение предела текучести ( Р „ ) на 70%, временного сопротивления ( Р ) — на 65%, а удлинение (6) перед разрывом снизилось в 20 2 2 в