ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА РЕАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИХ УПРОЩЕННЫХ МОДЕЛЕЙ Строение и свойства реальных материалов из "Сопротивление материалов пластическому деформированию " У наиболее распространенных в технике металлов встречаются кристаллические решетки кубическая объем-ноцентрированная и кубическая гранецентрированная (железо, медь, алюминий и др.), а также плотно упакованная гексагональная решетка (цинк, магний, бериллий, титан и пр.) (фиг. 2). Если провести в пространственной кристаллической решетке различно направленные плоскости, то каждая из них будет характеризоваться различным числом атомов, приходящихся на единицу площади. [c.28] В реальных металлических зернах всегда имеются разнообразные дефекты (несовершенства) строения, выражаюш,иеся в наличии пустых, не заполненных атомами вакантных мест, в искажении решеток, искривлении плоскостей скольжения и пр., каждый из которых своеобразно сказывается на способности металла выявлять необратимую (пластическую) деформацию или ей сопротивляться. [c.29] Геометрически закономерное расположение атомов, образую-Ш.ИХ так называемую пространственную решетку, лежащую в основе строения каждого металлического зерна (кристаллита) предопределяет анизотропию его свойств, т. е. его разносвойствен-ность в отношении прочностных характеристик, упругости, тепло-и электропроводности и пр. Поскольку же кусок металла представляет собой конгломерат из отдельных сцементированных между собой зерен, т. е. является поликристаллом, то степень анизотропии такого куска металла зависит от того, в какой степени одинаково ориентированы в пространстве своими кристаллографическими осями отдельные составляющие его строение анизотропные кристаллиты. [c.29] Текстурирование (образование текстуры, волокнистого строения) поликристаллических металлов, а с ним и появление резко выраженной анизотропии их свойств происходит, как известно, главным образом за счет пластического формоизменения, в частности, за счет обработки металлов давлением. [c.29] Механические, коррозионные и другие свойства также различаются по разным направлениям. На этом основании построены и оправдываются предположения, что, управляя ориентировкой зерен в поликристаллическом металле в процессе его обработки давлением и термообработки, мы можем в известных пределах менять его свойства ( разбивать текстуру — делать изотропным или организовывать текстуру — делать анизотропным в нужном нам направлении). [c.30] Чрезвычайно интересен разработанный кафедрой металловедения того же института способ определения ориентировки зерен непосредственным наблюдением микроструктуры под микроскопом. В опубликованном [80] примере горячекатаные полоски стали (химический состав 0,23% С 0,51 % Si 0,40% Мп 0,039% S фосфора — следы 18,6% Сг 7,8% Ni) длиной 200 мм, шириной 17 мм и толщиной 3 мм подвергались термообработке и последующей холодной прокатке с восьмью различными вытяжками. [c.30] В табл. 1 приведены результаты холодной прокатки нескольких полос данной стали. [c.30] Текстура изучалась в сечениях, параллельных и перпендикулярных плоскости прокатки. При этом производилась зарисовка очертаний зерен, изменение площадей отдельных зерен и измерение углов наклона фигур травления к направлению прокатка (в град.). [c.30] Полученные после каждой вытяжки и обработанные микрошлифы позволяли изучить изменение ориентировки зерен в связи с резким нарастанием наклепа. [c.30] На фиг. 3 приведен примерный обработанный микрошлиф текстуры холодной прокатки в результате очередной вытяжки. [c.30] Здесь отдельные фигуры на полях зерен аустенита (условные фигуры травления) соответствуют плоскости куба, плоскости октаэдра и плоскости ромбододекаэдра. У каждой фигуры отмечен угол ее поворота (в град.) по отношению к оси проката. [c.30] Опытами установлено, что в результате каждого этапа холодной прокатки полосы происходит увеличение и уменьшение содержания каждой ориентировки зерен как в плоскости проката, так и в поперечном сечении ленты. В результате сравнения чередований различных ориентировок зерен аустенита устанавливается оптимальный режим обработки, при котором обеспечивается максимальная ориентировка ребра куба за счет общего понижения остальных ориентировок. [c.31] В дальнейшем мы увидим, что, говоря об основных характеристических показателях механических свойств (например о пределах текучести, прочности и др.) рассматриваемого металла в его исходном недеформированном состоянии, мы не будем в наших расчетах принимать во внимание вид предполагаемого формоизменения (например, растяжение или сжатие), полагая условно, что-численное значение предела текучести от вида деформации не зависит, так же как мы не будем в этом смысле считаться, например, у холоднокатаного листа с направлением проката [37]. [c.31] На допущении, что свойства материалов идеализированы (в данном случае на допущении идеальной изотропности — о чем будет говориться во второй главе) наряду с другими упрощениями, построены все инженерные расчеты сопротивления материалов пластическому деформированию. Вместе с тем, в ряде случаев. [c.31] Как это следует из приведенных в таблице данных, низко отпущенные стали обнаруживают более высокие пределы, текучести при сжатии. По своей структуре они представляют собой пересыщенные твердые растворы. В соответствии с одной из новейших теорий упрочнения металлов при пластической деформации низко-отпущенных сталей, происходит распад мартенсита с выделением карбидов по плоскостям скольжения. Такой распад сопровождается уменьшением объема, и из чисто термодинамических соображений следует ожидать, что при сжатии, характеризующемся уменьшением объема металла (во всяком случае на первых стадиях пластического формоизменения), процессы карбидообразования, ответственные за упрочнение, будут происходить интенсивнее, чем при растяжении, когда объем напряженного металла увеличивается. Материалы, обладающие стабильной при деформации структурой (например, высокоотпущенные стали), показывают, как известно, одинаковые пределы текучести при растяжении и сжатии. [c.32] В качестве второй иллюстрации сказанного приведем классический пример Баушингера, исследовавшего изменение сопротивления срезу прокатанного листа по сечениям, обозначенным на фиг. 4 цифрами /—VI (табл. 3). Вытянутость вдоль проката зерен и неметаллических включений (текстура) сказались на величине сопротивления срезу (при пределе прочности вдоль проката (т = 50 и поперек проката = 53 кГ/мм ). Наибольшая разность значений величин сопротивления срезу достигает 20%. [c.33] В заключение коснемся проблемы влияния на механические свойства металлов радиоактивного облучения. Схематично механизм облучения представляется следующим образом. [c.33] В процессе проникновения в кристаллическую решетку нейтрон сталкивается с атомами, причем скорость его движения замедляется, а траектория все более и более теряет свою первоначальную прямолинейность. Выбитые из своих мест атомы сталкиваются с другими атомами, выбивают их из узлов решетки, оставляя при этом узлы незаполненными (вакантными). В окрестности траекторий движения нейтронов большое количество атомов (до 5% всего числа) оказывается размещенным в междуузлиях решетки. Эти нарушения кристаллической решетки и являются причиной изменения упруго-пластических свойств металлов, образования внутренних напряжений и пр. [c.33] Обратимся к краткому рассмотрению строения пластических масс. Из органической химии известно, что по своему строению органические соединения отличаются по величине соответствующих молекул. Соединения, состоящие из небольших молекул, носят название низкомолекулярных, а из больших и, в частности из так называемых молекул-великанов, — высокомолекулярных. Между теми и другими нет резко очерченной границы, и в природе встречаются такие соединения, которые можно отнести к промежуточному классу. [c.34] На фиг. 5 представлены две схемы распределения молекул низкомолекулярных и высокомолекулярных веществ в растворах. Из правой схемы видно, что сравнительно небольшое число больших длинных и изогнутых молекул могут легко при своем движении зацепиться друг за друга. [c.34] Вернуться к основной статье