- •Глава 1. Атомно-кристаллическое строение материалов
- •1. Электронное строение атомов. Классификация элементов в периодической системе д. И. Менделеева
- •2. Кристаллическое строение твердых тел
- •3. Типы связей между атомами (молекулами) в кристаллах
- •Пояснения к ответам на вопросы
- •2) Правильно.
- •Глава II. Основы теории кристаллизации
- •1. Энергетические условия кристаллизации
- •2. Механизм процесса кристаллизации
- •3. Размер зерна, образующегося при кристаллизации. Строение кристаллического слитка
- •4. Дефекты строения реальных металлов
- •5. Полиморфные превращения металлов
- •6. Методы изучения кристаллического строения металлов
- •Пояснения к ответам на вопросы
- •Глава III. Механические свойства металлов
- •1. Свойства, определяемые при статических испытаниях.
- •2. Свойства, определяемые при динамическом нагружении
- •3. Свойства, определяемые при циклически действующих нагрузках (усталость материалов)
- •4. Свойства, определяемые нагружением в условиях повышенных температур
- •Глава IV. Физическая сущность механизмов деформации и разрушения металлов
- •1. Механизм упругой и пластической деформации металлов
- •3. Факторы, влияющие на хрупкое и вязкое состояние металлов
- •4. Основные направления повышения прочности металлов. Конструктивная прочность
- •Глава V. Наклеп, возврат и рекристаллизация металлов и сплавов
- •1. Наклеп металла
- •2. Отдых (возврат) металла
- •3. Рекристаллизация
- •4. Полигонизация
- •1). Совершенно правильно.
- •3). Ошибаетесь.
- •3). Совершенно правильно.
- •1). Ответ неточный.
- •2). Совершенно правильно.
- •1). Ответ неполный.
- •2). Совершенно правильно.
- •3). Правильно.
- •Глава VI. Строение и свойства сплавов
- •1. Металлические сплавы
- •Характеристика основных фаз в сплавах
- •Особенности кристаллизации сплавов
- •2. Диаграммы состояния сплавов
- •3). Совершенно правильно.
- •2). Правильно.
- •3). Совершенно правильно.
- •2). Правильно.
- •2). Совершенно правильно.
- •3). Правильно.
- •3). Правильно.
- •1). Правильно.
- •3). Правильно.
- •Глава VII. Сталь и чугун
- •1. Диаграмма состояния Fe—Fe3c
- •Глава VIII. Углеродистые стали
- •1. Влияние состава на свойства стали
- •2. Технологические свойства стали
- •3. Основы легирования стали
- •4. Фазы, образуемые легирующими элементами с железом. Влияние легирующих элементов на температуру полиморфных превращений железа.
- •Карбидообразующие легирующие элементы и типы образуемых карбидов
- •5. Влияние легирующих элементов на содержание углерода в перлите, температуру эвтектоидного превращения и свойства стали
- •6. Классификация и маркировка сталей
- •Глава IX. Чугуны
- •1. Процесс графитизации чугунов
- •2. Серый чугун
- •3. Высокопрочный чугун с шаровидным графитом
- •4. Ковкий чугун
- •Марки, основные механические свойства и структуры серых, ковких и высокопрочных чугунов (выборка)
3. Факторы, влияющие на хрупкое и вязкое состояние металлов
Прочность материалов оценивается по:
сопротивлению пластическому (вязкому) разрушению — сопротивлению срезу Sк;
сопротивлению хрупкому разрушению — сопротивлению отрыву Sот.
Если в условиях нагружения , то происходит хрупкое разрушение; при— вязкое. Наиболее удобно характеризовать вязкое и хрупкое состояние материала в конкретных условиях сравнительными величинамиS0Т, Sk, Т.
Влияние температуры нагружения.На рис. 45 приведена схема, поясняющая переход материала из вязкого в хрупкое состояние. Схема предложена А. Ф. Иоффе и развита Н. Н. Давиденковым. Линия 1 на схеме показывает сопротивление материала отрыву S0Т с изменением температуры, кривая 2 - изменение предела текучести т гладкого образца, кривая 3 — изменение предела текучести т образца с надрезом при изменении температуры. Когда нагружение гладкого образца происходит при температуре выше Ткl, раньше достигается предел текучески т, и в материале происходит пластическая деформация, которая при дальнейшем росте напряжений приведет к вязкому разрушению. Когда температура и нагружения ниже Tkl — раньше достигается сопротивление материала отрыву, и происходит хрупкое разрушение. Переход материала в хрупкое состояние обусловлен быстрым возрастанием предела текучести и малой зависимостью сопротивления отрыву от температуры. Аналогично влияет на характеристики т. и S0Т увеличение скорости нагружения. На рис. 45 видно, как влияют на температуру перехода в хрупкое состояние концентраторы напряжений.
№ 22. Как происходит разрушение образца с надрезом при температуре ниже Тк2, рис. 45? Ответ (см на с. 60): 1) хрупко; 2) вязко. В ряде случаев, особенно, когда изделие работает при низких температурах, порог хладноломкости определяет возможность использования материала.
На температурный порог хладноломкости влияют:
а) величина зерна, рис. 46. Видно, что с увеличением размера зерна температура хладноломкости резко повышается;
б) скорость нагружения. С повышением скорости нагружения порог хладноломкости повышается. Так температура хладноломкости стали с 0,2% углерода при скорости нагружения 6,2 104 м/сек около —80 °С, а при скорости 83,3 м/сек около +20 °С;
в) масштабный фактор. С увеличением сечения образца порог хладноломкости повышается;
г) концентраторы напряжений. С увеличением остроты и глубины надреза температурный порог хладноломкости повышается;
д) химический состав металла, влияние которого будет рассматриваться ниже.
е) характер напряженного состояния. Большое влияние на сопротивление материала хрупкому и вязкому разрушению оказывает характер напряженного состояния. С уменьшением коэффициента жесткости нагружения склонность к хрупкому разрушению увеличивается. Это более сильно выражено для материалов с повышенной твердостью.
ж) тип кристаллической решётки. Следует отметить, что склонность к охрупчиванию при низких температурах проявляется у материалов с о.ц.к. и г.п.у. решетками. Материалы с г.ц.к. решеткой в большинстве случаев не проявляют склонности к хрупкому разрушению.
з) состояние поверхности. Поверхностно-активные среды, которые уменьшают коэффициент поверхностного натяжения, резко уменьшают хрупкую прочность материала (Эффект Я. М. Ребиндера). Как следует из вышеизложенного, наиболее часто хрупкость металлов должна проявляться в условиях севера при температурах ниже нуля.