Теоретическая и практическая прочность железа

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И ПРАКТИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ ЖЕЛЕЗА [c.33]

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]

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]

Теоретически термической обработке первой группы могут быть подвергнуты любые металлы и сплавы, а термической обработке второй, третьей и четвертой групп только те металлы и сплавы, которые имеют фазовые превращения в твердом состоянии, а именно аллотропические превращения, частичный или полный распад твердых растворов. Возможность термической обработки данных сплавов можно определить по их диаграмме состояния. Однако практически не всегда эту возможность можно использовать, так как изменение свойств металлов при термической обработке бывает иногда незначительным. Например, железо имеет аллотропические превращения и может быть подвергнуто закалке, но величина его прочности и твердости после закалки увеличивается незначительно. [c.171]

Минимальную прочность имеют чистые, отожженные металлы при плотности дислокаций около 10 —10 см"2. С уменьшением количества дислокаций сопротивление деформированию, т. е. прочность металла, возрастает и может достигать теоретического значения. Убедительные доказательства справедливости этого положения были получены при исследовании металлических усов — нитевидных кристаллов толщиной 0,5—2 мкм и длиной до 10 мм с практически бездефектной (бездислокационной) кристаллической структурой. Усы железа толщиной 1 мкм имеют предел прочности ав 1350 кгс/мм , т. е. почти теоретическую [c.177]

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]

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]

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]

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]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...