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

207 МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ 208 Пластичность и х р у п к о с т ь . Пластичность — с о ­ с т о я н и е твердого т е л а , в к-ром оно способно с о х р а н я т ь и з м е н е н и е формы, вызванное воздействием внешних с и л , после того как силы сняты. Мерой пластично­ с т и является величина остаточной (пластической) д е ф о р м а ц и и п е р е д р а з р у ш е н и е м , выраженная обычно в п р о ц е н т а х . Х р у п к о с т ь представляет собой такое с о с т о я н и е твердого тела, когда остаточные деформации л и б о вовсе не возникают вплоть до р а з р у ш е н и я , либо о н и весьма малы. П е р е х о д от состояния пластичности к состоянию х р у п к о с т и м о ж н о осуществить либо и з м е н е н и е м темп-ры, л и б о соответствующим выбором внешней среды, в к-рой происходит деформация дан­ н о г о твердого тела, л и б о изменением характера на­ п р я ж е н н о г о состояния. В связи с этим пластичность и х р у п к о с т ь нельзя рассматривать как свойства тел, о д и н а к о в о им п р и с у щ и е при нсех у с л о в и я х деформа­ ц и и . Д а ж е такое «абсолютно» х р у п к о е в обычных у с л о в и я х тело, как кристаллич. кварц, в у с л о в и я х весьма значительного всестороннего сжатия способно пластически деформироваться под действием растяги­ в а ю щ и х или сдвиговых н а п р я ж е н и й . Т о наименьшее н а п р я ж е н и е , после снятия к-рого в теле о б н а р у ж и в а ю т с я остаточные деформации, н а з . п р е д е л о м т е к у ч е с т и данного материала. Т. к. в о з м о ж н о с т ь о б н а р у ж е н и я остаточной деформа­ ц и и зависит от точности выбранного метода (а также от времени действия н а п р я ж е н и я н а тело), то понятие п р е д е л а текучести — условное понятие. Обычно за п р е д е л текучести принимают такое н а п р я ж е н и е , к-рое п р и кратковременном действии вызывает пластич. деформацию в 0,2% расчетной длины о б р а з ц а ( Р ) . П л а с т и ч . деформация твердого тела всегда с о п р о в о ж ­ д а е т с я его упрочнением, т. е. ростом н а п р я ж е н и я по мере роста пластич. деформации. Упрочнение в про­ ц е с с е пластич. деформации характеризуется коэфф. у п р о ч н е н и я К=о1Р/о!г кГ/см , где Р — н а п р я ж е н и е , 8 — пластич. деформация. Коэфф. упрочнения н а з . иногда модулем нормальной пластичности. Е г о ве­ личина н а 2—3 порядка меньше модуля нормальной у п р у г о с т и и непостоянна вдоль кривой н а п р я ж е н и е — деформация: по мере роста пластич. деформации величина коэфф. упрочнения падает. Наиболее пластичными материалами являются металлы. Металлич. монокристаллы с гексагональной решеткой (цинк, кадмий и др.) пластически у д л и н я ­ ются перед разрушением в 6—8 раз (при оптимальной темп-ре и ориентации). Н а металлич. монокристаллах наиболее отчетливо проявляется зависимость сопро­ тивления пластич. деформации от темп-ры. У монокристаллич. кадмия предел текучести повышается примерно в 4 р а з а с изменением темп-ры от + 3 0 0 ° до — 2 5 2 ° , а у монокристаллич. алюминия при пони­ ж е н и и темп-ры с + 6 0 0 ° до —185° — повышается в 8 р а з . Коэфф. упрочнения меняется с темп-рой еще в большей мере. У к а д м и я , н а п р . , в интервале темп-р от + 2 0 0 ° до — 2 0 0 ° о н изменяется в 400 раз. В л и я н и е темп-ры как н а предел текучести, так и на коэфф. упрочнения проявляется г л . о б р . в области с р е д н и х темп-р, тогда как при очень низких темп-рах или при темп-pax, б л и з к и х к плавлению, это влия­ ние невелико. В этой ж е области средних темп-р имеет место влияние скорости деформации. С ростом скорости деформации заметно увеличиваются как п р е д е л текучести, так и коэфф. упрочнения. Влияние темп-ры и скорости деформации н а сопротивление пластич. деформированию обусловливается одновре­ менным протеканием процессов упрочнения и р а з у п ­ рочнения (отдыха). Пластич. деформация вызывает ис­ к а ж е н и е плоскостей сдвига, появление дефектных участков на этих п л о с к о с т я х , приводящее к росту н а п р я ж е н и я при дальнейшем деформировании, что и проявляется в упрочнении. П р и низкой темп-ре это 0 а 2 упрочнение развивается в полной мере, т. к. диффузи­ онные процессы, приводящие к «залечиванию» в о з ­ н и к а ю щ и х дефектов структуры (отдых), заторможены. Поэтому и влияние темп-ры в этих у с л о в и я х мало. П р и очень высоких темп-pax, б л и з к и х к плавлению, скорость диффузионных процессов столь велика, что они успевают у ж е в процессе самой деформации лик­ видировать возникающие искажения решетки и упрочнение практически не возникает. Следовательно, и в этих у с л о в и я х влияние темп-ры незначительно. Н о в интервале средних темп-р, когда в процессе пластич. деформации имеет место к о н к у р и р у ю щ е е развитие и упрочнения и отдыха, предел текучести и коэфф. упрочнения оказываются наиболее чувстви­ тельными к изменениям темп-ры и скорости дефор­ мации. Многие материалы с понижением темп-ры п е р е х о ­ дят от пластичного состояния к х р у п к о м у . Т а к и е материалы н а з . хладноломкими. П о А. Ф. И о ф ф е , это о б у с л о в л е н о тем, что предел текучести таких материалов в гораздо большей мере зависит от темп~ры чем предел прочности (см. рис. 1). П р и нек-ром з н а ­ чении темп-ры раньше до^ стигается предел прочно­ сти, чем предел текучести, и материал х р у п к о р а з р у ­ шается без заметных пла­ стич. деформаций. П р и вы­ соких темп-pax, н а о б о р о т , всегда ранее достигается предел текучести, и мате­ риал до р а з р у ш е н и я во­ влекается в пластич. д е ­ формацию. Температурная область, в К-рой соверша- р с . 1. Зависимость предела ется п е р е х о д от пластич- текучести Р и предела проч­ г 0 р И т ности к упупкости (л о - н о с т и °* хладноломких м а т е в о т ности к х р у п к о с т и (п о темп-ры т (схема р о г х л а д н о л о м к о А . Ф. Иоффе), с т и) может быть сдви­ н у т а как в область более высоких, так и более н и з ­ ких температур изменением характера напряжен­ ного состояния. Так, г л у б о к а я и острая круговая выточка н а поверхности растягиваемого стержня делает его х р у п к и м при более высоких темп-pax, чем д л я гладкого с т е р ж н я . С д р у г о й стороны, замена рас­ т я ж е н и я кручением понижает темп-ру перехода в х р у п к о е состояние. р и а л о В дислокационной теории пластичности порог хладнолом­ кости определяется след. образом: Т кр = ( ? / / f t H i A n (v6)] где U — энергия активации, необходимая для освобождения заблокированной дислокации, зависящая от напряжения Р , действующего на дислокацию; fe — константа Больцмана; б — среднее время, протекающее до освобождения дислокации (или величина, обратная вероятности освобождения дислокации за единицу времени); v — постоянная с размерностью частоты. Д л я зависимости порога хладноломкости от скорости деформа­ ции теория дислокации дает: i / ^ K p " — + с, где v — скорость деформации, с — постоянная. Ч ре звычайно ре з кое с меще ние порога х л а дноломкости наблюдается на металлах в присутствии сильных адсорбционноективных веществ -г- расплавов легкоплавких металлов. Так, монокристаллы цинка в обычных у с л о в и я х переходят в х р у п к о е состояние при п о н и ж е н и и темп-ры до минус (70—100°). Е с л и ж е и х покрыть тонким слоем ртути (толщиной ~ 1 ж к ) , то этот переход осуществляется у ж е при +150— + 1 7 0 ° , что связано со значительным снижением по­ верхностной энергии н а внутренних поверхностях зародышевых трещин р а з р у ш е н и я (см. Адсорбционное понижение прочности). Теоретически и экспериментально показано, что способность твердых тел к пластич. деформированию определяется наличием в и х структуре дислокаций —