Железо теоретическая прочность

Учитывая, что Е у твердых тел имеет порядок величины 10 —10 Н/м (10 —10 кгс/мм ), теоретическая прочность у них должна составлять 10 —10 Н/м (10 —10 кгс/мм ). В качестве примера в табл. 1.2 приведены прочностные характеристики меди, железа, стекла и каменной соли. [c.54]

Полученные по этой зависимости теоретические величины критического сопротивления сдвигу для железа и ряда других металлов в сопоставлении с реально наблюдаемыми значениями на чистых металлах, приведены в табл. 1. Там же даны теоретические величины, полученные по формуле Хкр = С/ЗО, выведенной на основании иной концепции. Для оценки теоретической прочности металлов принята [39] функциональная зависимость предела текучести от модуля сдвига по формуле <тг = <э/5. [c.34]

Изложенные выше данные свидетельствуют о необычайно высокой прочности чистых бездефектных кристаллов. Прочность, измеренная на нитевидных кристаллах, приближается к теоретической прочности идеальных кристаллов, определяемой межатомными силами связи. Для железа эта прочность находится на уровне 1350—1500 кГ мм и в 60—80 раз превышает прочность обычного технического железа. [c.36]

Важными особенностями аморфных металлов являются их высокие твердость и прочность. В табл. 8.2 приведены типичные значения этих величин для различных аморфных сплавов. Как твердость, так и прочность сильно изменяются в зависимости от химического состава сплава. Например, в сплавах на основе элементов подгруппы железа (Fe, Со, Ni) твердость HV может достигать значений >1000, а прочность — выше 4,0 ГН/м Эти значения больше, чем максимальные значения прочности и твердости используемых в настоящее время металлических материалов. Так, прочность проволоки из некоторых аморфных сплавов на железной основе примерно на 1,0 ГН/м выше прочности так называемой рояльной проволоки, что видно по диаграммам деформации, представленным на рис. 8.3. Значения <т/ для аморфных сплавов равны 0,02—0,03, что составляет почти половину от значения i t/ = 0,05, отвечающего теоретической прочности. Это существенно выше, чем для наиболее прочных из используемых ныне металлических материалов, для которых afE составляет всего лишь 10- —Например, прочность рояльной проволоки, как наиболее прочного из известных в настоящее время стальных изделий, приближается к 3,0 ГН/м . Поскольку ее модуль Юнга равен 210 ГН/м то получается, что а IE составляет не более 0,015. Далее, как видно из табл. 8.2, отношение твердости к прочности HV/ t составляет 2,5—3,0, что близ-Таблица 8.2. Твердость и прочность некоторых аморфных сплавов [c.226]

Дислокации, находящиеся на плоскостях скольжения, перемещаются постепенно и требуют для этого небольшого усилия одновременного разрыва атомных связей при этом не происходит. Поэтому наивысшей, приближающейся к теоретической, прочностью будут обладать Металлы или совсем без дислокаций или с заторможенными и не размножающимися дислокациями, т. е. нитевидные кристаллы или уск . Например, можно вырастить нитевидный кристалл железа толщиной около мк и длиной 2,5 мм при восстановлении водородом или цинком его хлористых или бромистых солей при этом рост такого кристалла будет происходить вокруг единственной дислокации, расположенной в центре вдоль его оси, которая по окончании роста может из него выйти. [c.62]

В реальном кристалле всегда имеются дефекты строения. Установлено, что реальная прочность любого металла намного меньше прочности, полученной на основе теоретических расчетов. Например, известно, что предел прочности железа практически составляет около 300-10 Па (30 кгс/мм ). Однако теоретические расчеты показывают, что если у железа соблюдена закономерность расположения атомов, то для его разрушения необходимо приложить нагрузку 10-13 тыс. МПа (1000-1300 кгс/мм ). Причиной столь значительного расхождения между реальной и теоретической прочностью металлов является наличие у реальных кристаллов большого количества структурных дефектов. В результате этого связи между атомами нарушаются, и в сопротивлении действию внешних сил принимают участие не все атомы, составляющие данный кристалл, а только часть их. При отсутствии дефектов все атомы принимали бы участие в сопротивлении действию внешних сил, и тогда разрушить металл было бы значительно труднее. [c.8]

Необходимо также напомнить, что теоретическая прочность железа, рассчитанная впервые Я М Френкелем, составляет около 13000 МПа Такие же значения прочности получены экспериментально на нитевидных кристаллах (усах) железа Следовательно, реальная прочность железа на два порядка меньше его теоретической прочности [c.43]

Расчетное усилие для смещения одной части кристалла относительно другой оказалось на 2-3 порядка выше фактически затрачиваемого при пластической деформации металла. Так, теоретическая прочность железа составляет около [c.12]

Как указывалось в гл. IV, раздел 3, теоретическая прочность кристаллов во много раз превышает реальную. Это несоответствие можно понять, если учесть, что реальные кристаллы содержат микротрещины, радиус закругления которых соизмерим с межатомным расстоянием и развитие которых происходит по механизму Гриффитса [13] таким образом, что существует баланс между высвобождаемой потенциальной энергией и поверхностной энергией, необходимой для разрыва атомных связей у вершины трещины. Приняв для железа модуль Юнга равным 200 ГН/м , поверхностную энергию 2Дж/м и типичное разрушающее напряжение 1ГН/м (см. рис. 96), вычислим критический размер трещиноподобного дефекта [c.177]

Теория дислокаций позволила объяснить, почему реальная прочность металлов [для технически чистого железа Ств = 2,5—3,0 МН/м (МПа)] разительно отличается от теоретической прочности (подсчитанной с учетом сил межатомного взаимодействия), которая для железа составляет около 200 МН/м (МПа). [c.63]

Расчетное усилие для смещения одной части кристалла относительной другой оказалась на 2—3 порядка выше фактически затрачиваемого при пластической деформации металла. Так, теоретическая прочность железа составляет около 13 ООО МПа, а фактическая — всего 250 МПа. [c.59]

Хотя достигнутая в лабораторных опытах прочность стали (ав = 300 кгс/ /мм ), все же достигнутый уровень прочности составляет лишь часть от теоретической. Возможности создания высокопрочных материалов (точнее, материал + технологический процесс упрочнения) еще достаточно широки. По некоторым прогнозам, в будущем промышленность будет располагать спл,тва-мн а основе железа с Оо,2 = 280 гс/мм и Об = 320 кгс/мм=. [c.397]

Известно [49], что водород ослабляет межатомные связи в кристаллической решетке железа вследствие перераспределения электронов на У-уровнях [35] при этом могут снизиться разрушающие напряжения и возможно понижение уровня эффективной работы разрушения 7 . На основании этого становится ясно, почему при сравнительно низком давлении водорода в дефектах сказывается его влияние на общий уровень прочности материала [54, с. 66—85]. Необходимо отметить, что гипотеза, объясняющая облегчение деформации и разрушения металла в присутствии водорода вследствие снижения силы межатомных связей металла, пока не нашла достаточно убедительного теоретического обоснования и экспериментального подтверждения. [c.19]

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И ПРАКТИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ ЖЕЛЕЗА [c.33]

Прочность кристаллов железа, близкая к теоретической, получается на очень малых образцах толщиной несколько микрон и длиной несколько миллиметров. Однако эта характеристика в сильной степени д зависит от их размеров толщины и дли- [c.36]

В настоящее время удалось получить кристаллы, практически не содержащие дислокаций. Эти нитевидные кристаллы небольших размеров (длиной 2—Ш мм и толщиной 0,5—2,0 мкм), называемые усами , обладают прочностью, близкой к теоретической. Так, предел прочности нитевидных кристаллов железа составляет 13 000 МПа, меди 3000 МПа и цинка 2250 МПа, по сравнению о пределом прочности технического железа 300 МПа, меди 260 МПа и цинка 180 МПа. [c.111]

Аморфные сплавы нередко хрупки при растяжении, но сравнительно пластичны при изгибе и сжатии. Могут подвергаться холодной прокатке. Установлена линейная связь между пределом текучести и твердостью (НУ = 3,20т) для сплавов на основе железа и кобальта. Прочность аморфных сплавов близка к теоретической Р/От яй 50. Это объясняется, с одной стороны, высоким [c.372]

Первый из этих знаменитых инженеров опубликовал результаты испытаний проволоки, примененной в постройке первого французского висячего моста ). Исследования Ламе имели своей задачей изучение механических свойств русского железа ), между тем как Вика выступил, сторонником испытаний на длительное загружение, которые могли бы согласно его взглядам гарантировать материал от последствий ползучести, явления, которое впервые было замечено им ). Вика изучал также сопротивление различных материалов скалыванию и непосредственным опытом показал, что в коротких балках влияние поперечной силы на прочность приобретает весьма большое значение. Так как он работал именно с короткими балками и пользовался такими материалами, как естественный камень или кирпич, которые не следуют закону Гука, он имел дело с условиями, при которых пользоваться простой теорией изгиба недопустимо. Ценность его работ в теоретическом отношении оказалась поэтому невысокой, если не считать того, что они привлекли внимание к важной роли поперечных сил в балках. [c.104]

В среднем для 10 наиболее употребимых металлов а — 0,7. При разрушении металла, т. е, при напряжении, равном пределу прочности согласно теоретическим представлениям, плотность дислокаций должка быть близкой к 10" см" . В соответствии с экспериментальными данными в среднем для 10 металлов при напряжении, равном пределу прочности, плотность дислокаций составляет 3,1 см" . Для сплавов на основе железа при напряжении, равном пределу прочности, деформация близка к 0,5 (8 = 0,5). Плотности дислокаций и деформаций в первом приближении связаны следующей зависимостью [c.583]

В последние десятилетия наряду с традиционными материалами появились новые искусственные материалы — так называемые композиты. Строго говоря, термин композитный материал или композит следовало бы относить ко всем гетерогенным материалам, состоящим из двух или большего числа фаз. Сюда относятся практически все сплавы, применяемые для изготовления элементов конструкций, несущих нагрузку. Соединение хаотически ориентированных зерен пластичного металла и второй более прочной, но хрупкой фазы позволяет в известной мере регулировать свойства конечного продукта, т. е. получать материал с необходимой прочностью и достаточной пластичностью. Усилиями металлургов созданы прочные сплавы на основе железа, алюминия, титана, содержащие различные. тегирующие добавки. Достигнутый к настоящему времени предел прочности составляет примерно 150 кгс/мм для сталей, 50 кгс/мм для алюминиевых сплавов, 100 кгс/мм для титановых сплавов. Эти цифры относятся к материалам, из которых можно путем механической обработки получать изделия разнообразной формы. Теоретический предел прочности атомной решетки металла, представляющий собою верхнюю границу того, к чему можно в идеале стремиться, по разным моделям оценивается по-разному, в среднем это 1/10—1/15 от модуля упругости материала. Так, для железа теоретическая прочность оценивается значением примерно 1400 кгс/мм что в десять раз выше названной для сплава на железной основе цифры. В настоящее время существуют способы получепия тонкой металлической проволоки или ленты с прочностью порядка 400—500 кгс/мм , что составляет около одной трети теоретической прочности. Однако применение таких проволок пли лент в конструктивных элементах неизбежным образом ограничено. [c.683]

Для плотных металлических решеток дробь ajb близка к единице. Отсюда теоретическое усилие теоретическая прочность) для осуществления сдвига (пластической деформации) примерно в б раз меньше модуля сдвига. Для железа теоретический предел текучести должен быть равен 1300 кгс/мм , тогда ак в действительности для мягкого железа составляет пример1Ю 151кгс/мм2, т. е. в 100 раз меньше. [c.66]

Сопротивление отрыву для железа, по данным различных авторов, теоретическое - 12000.. 100000 1 /[Па, реальное - 300 МПа. Теоретическая прочность соответствует идеальной бездефектной кристаллической решетке металла (рис. 19). При определенном количестве дефектов металл имеет минимальную прочность (точка 1).С уменьшением количества дефектов прочность возрастает. Прочность нитевидных бездислокационных кристаллов усов приближается к теоретической. Оки имеют почти идеальную поверхность без шероховатостей (не обнаруживается при увеличениях в десятки тысяч раз). Так, ус железа толщиной 1 мкм имеет- предел прочности порядка 1,35 МПа, т.е. почти теоретическуто прочность, однако пока длина уса не превыпгает 15 мм, и практическое применение их ограничено, например, армирование сапфировыми или графитовыми усами тугоплавких метал- [c.25]

В определенном интервале температур механизм вязкого разрушения изменяется. Как указывалось вьш1е, остановка в распространении трещины обусловлена уменьшением значений коэффициента концентрации напряжений, так как размер а растет медленнее, чем Ь, и дефект превращается в округлую пору. Если же размера увеличивается быстрее, чем 6, концентратор становится более действенным, напряжение в его устье возрастает. В пределе, в устье дефекта напряжение может достигать теоретической прочности (для стали, т. е. для любого сштава железа 0,1 [c.26]

Значительно более заманчивым является использование левой ветви этой кривой, отвечающей получению бездефектных кристаллов. В настоящее время в этом направлении сделаны первые шаги — получены тонкие нитевидные кристаллы, обладающие почти идеальной внутренней структурой. Их называют часто усами . Толщина усов колеблется обычно от 0,05 до 2 мкм, длина — от 2—3 мм до 10 мм. Замечательным свойством таких кристаллов является исключительно высокая прочность, близкая к теоретической величине. Так, у нитевидных кристаллов железа предел прочности оказался равным 1,3 10 Н/м (1300 кгс/мм ), у меди 0,3 10 Н/м (300 кгсм/см ) ИТ. д., в то время как обычные кристаллы этих металлов обладают пределом прочности, равным соответственно 3 10 Н/м (30 кгс/мм ) у железа и 2,6 10 Н/м (25 кгс/мм ) у меди. Упругая деформация у нитевидных кристаллов достигает нескольких процентов по достижении этой деформации кристаллы хрупко разрушаются. Напомним, что у обычных кристаллов уже при деформации в сотые доли процентов начинается заметное пластическое течение. Это свидетельствует о том, что у нитевидных кристаллов из-за отсутствия дислокаций сдвиг по плоскостям скольжения протекает в форме жесткого смещения одной части решетки относительно другой с преодолением связи одновременно у всех атомов плоскости скольжения. Необычно высокая упругая деформация усов обусловлена отсутствием легко подвижных дислокаций, которые у обычных кристаллов вызывают пластическую деформацию уже при очень низких напряжениях. [c.53]

Техническая (реальная) прочкость твердых тел. Прочность per альных кристаллов и твердых тел, используемых в технике, называется реальной или технической прочностью Ор. В качестве примера в табл. 1.2 приведена ар для меди, железа, стекла и каменной соли и отношение СТо < р- Из данных табл. 1.2 видно, что техническая прочность твердых тел на два и более порядков ниже их теоретической прочности. [c.54]

Известно, что прочность технического железа на разрыв составляет всего 25—30 кт/ъlм , тогда как его теоретическая прочность —не менее 2200 кг/мм . Когда удалось получить монокристальные усы железа длиной от долей миллиметра до нескольких миллиметров с диаметром несколько тысячных долей миллиметра, то их прочность оказалась ошеломляющей— 1340 кг/м м . [c.65]

В настоящее время трудно назвать единый общепризнанный подход к определению критического давления. Так в [86], в рамках предположения, что критическое давление прессования соответствует давлению, необходимому для истечения максимально упрочненного металла в микропоры, получено для порошков железа значение 1500 МПа. М. Ю. Бальшин [83] считает эту величину заниженной и полагает, что она должна быть близка к теоретической прочности железа - 10 000 МПа. Для практических расчетов в [83] используются значения критического давления, равные твердости по Бринелю. При этом отмечается, что на первой стадии прессования используются значения твердости исходного ненаклепанного порошка. Границе между второй и третьей стадиями соответствует [c.93]

Создание теории дислокаций позволило объяснить многие явления, происходящие в металлах. Например, теоретическая прочность железа равна примерно 14 Гн м (1400 кПмм ). Однако реальная прочность чистого железа достигает всего 0,20— [c.17]

В исследованиях последних лет установлены расхождения меяаду теоретическими и фактическими значениями прочности кристаллов. Так, для монокристалла железа наименьшая теоретическая прочность сопротивления сдвигу равна 230 кГ/лии (2300 Мн1м ), а фактическая 4 кГ/мм (40 Мн/м-), т. е. почти в 100 раз меньше. Для алюминия фактическая прочность почти в 500 раз меньше теоретической. [c.61]

Несовершенства кристаллического строения металлов несомненно снижают большую прочность поликристаллов, так как скопления их создают очаги, где в первую очередь, уже при небольших приложенных усилиях начинается разрушение. К тому же для большинства металлов пластическое течение начинается при напряжениях, которые в несколько раз ниже теоретических. Может показаться, что само определение теоретической прочности ошибочно и не представляет практического интереса. На самом деле это не так. В специальных условиях удается выращивать нитевидные монокристаллы многих металлов, в том числе и железа, с правильным кристаллическим строением, близким к идеальному. Эти кристаллы, часто называемые в литературе усами , имеют диаметр несколько микрометров и длину — несколько миллиметров. Нитевидные кристаллы, отличающиеся почти идеальной правильностью строения, показали при испытаниях на растяжение весьма высокую прочность. Для чистых металлов были получены следующие значения о, кПмм Ре—1337 Си—311 Ag—176 1п—225. и значения сравнимы с теоретическими. Из сопоставления теоретической и технической прочности становятся очевидными неисчерпаемые возможности повышения прочности металлов и сплавов. [c.31]

При сравнении механических свойств с данными теоретических расчетов получается, что тсорстинсскаи прочность во много раз превышает практическую прочность металлов. Так, например, теоретический предел прочности железа, полученный расчетным путем (исходя из сил сцепления и теплоты сублимации), равен 56000 МПа, в то время как практический предел прочности железа равен 280 МПа, т.е. превышает в 200 раз, а для некоторых тугоплавких ме1аллов превышает даже в 1000 раз. [c.25]

Разработка дислокациотой теории объясняет, почему реальная прочность сталей и сплавов в 70-100 раз ниже теоретической. Так, реальная прочность чистого железа близка к 0,2 Па, в то время как расчетная его прочность составляет 14 Па. Основная причина такого большого расхождения — наличие в металлах дислокаций. Характерно, что полученные в лабораторных условиях чистейшие монокристаллы железа, свободные от дислокаций, имеют реальную прочность, близкую к расчетной, она равна 13 Па. Если бы удалось получить технические стали с прочностью, близкой к расчетной, то экономический эффект от снижения расхода металла бьш бы значительным. [c.12]

Однако изучение прочности при растяжении нитевидных кристаллов (усов), проведенное в последнее время, показывает, что они обладают прочностью, приближаюш,ейся к теоретической — от 0,7-10 до 1,4-10 кгс/мм . Например, прочность при растяжении нитевидных кристаллов (усов) железа составляет 1336 кгс/мм , меди — 302 кгс/мм , цинка — 225 кгс/мм , прочность тех же металлов, полученных обычными методами соответственно доставляет 30, 22 и около 18 кгс/мм . [c.8]

Однако увеличение прочности материала путем уменьшения числа дислокаций более эффективно. Именно этот путь мол ет привести к созданию сверхпрочных металлов. Ученые, работающие над этой проблемой, в своих лабораториях уже получили образцы чистого железа без дислокаций, обладающего прочностью более 1 400 кгЫм , почти в 100 раз превосходящей прочность обычного железа. А ведь это только начало науки о сверхпрочных материалах, ее первые шаги, направленные по пути к управлению дислокациями и приближению практической прочности к теоретической, которая, [c.143]

Физическая прочность кристаллического железа, не имеющего дефектов в решетке, определяется межатомными силами связи. При этом учитывается одновременное участие всех атомов кристалла в сопротивлении отрыву. Теоретические расчеты показывают необычайно высокие значения физической прочности металлов, в десятки и сотни раз иревосходящие величины, получаемые на технических материалах. [c.33]

ООО до 100 ООО МН/м (от 1200 до 10 ООО кгс/мм ), теоретическое сопротивление срезу 2300—ПОООМН/м . (230— 1100 кгс/мм ). Техническую прочность железа характеризуют следующими данными пределом прочности 300 МН/м (30 кгс/мм ), сопротивлением отрыву So, = 800 1000 МН/м" (804-100 кгс/мм ), реальным сопротивлением сдвигу 29 МН/м (2,9 кгс/мм ). Такое большое различие [c.126]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...