руйнування металу

Механізм руйнування стали залежить від структури сплаву. Під впливом навантаження спотворюється форма окремих кристалів і особливо найбільш слабих- фериту. Якщо навантаження не перейшла певної межі і буде знята, то форма кристала прийме свій первісний вигляд (пружність). Якщо навантаження призвела до межкристаллической зрушень, то настає межа пропорційності - перлітові прошарку починають руйнуватися, а енергія в зернах фериту забезпечує загальний зсув (плинність). Майданчик плинності характерна для маловуглецевих сталей (до 0,3% С), в яких перліту ще мало і його стримуючий вплив не позначається.

При подальшому збільшенні навантаження зерна фериту взаємно зміщуються, пронизуються кристалами перліту, в результаті чого зростає опір навантаженням (пружнопластичне стан).

Руйнування металу настає, коли зв'язок між атомами окремих кристалів порушується. Руйнування стали може бути пластичним в результаті внутрікрі-сталліческіх зрушень і тендітним в результаті подолання зчеплення між атомами.

Велике значення у вирішенні питання про міцність металів належить теорії «дислокації», що виражається в тому, що в кристалах металу є дефекти особливого роду, а саме: суворе положення атомів у вузлах кристалічної решітки виявляється порушеним. Завдяки цьому зрушення в кристалах відбувається не одночасно по всій площині, а в результаті поступового переміщення дислокацій. Таким чином, пластична деформація кристала, що містить дефекти, відбувається під дією сили, значно меншою, ніж це необхідно для одночасного зсуву по всій площині. У лабораторіях вирощені «вуса» з монокристалів (d = l. 2 мкм), де дислокацій немає, а тому міцність їх досягає 10 000 МПа і більше.

Наклепом називають зміцнення металу і зміна його властивостей під впливом пластичної деформації в холодному стані. Основні зміни властивостей металу відбуваються через спотворення кристалічної решітки, в результаті витягування в напрямку деформації (волочіння дроту, штампування листів, вигину, деформації арматури і т. П.). У будівництві для підвищення межі текучості арматури залізобетонних конструкцій користуються наклепом, для чого її скручують або витягають в холодному стані. Поряд з підвищенням міцності наклепаного металу відбувається зниження пластичних властивостей (зменшуються Відносне подовження і ударна в'язкість).

Явище наклепу нестійкий. У металі, зміцненому наклепом, навіть при кімнатній температурі дуже повільно, але мимоволі починають відбуватися процеси, що призводять до зняття спотворень в решітці і формі зерен. Для прискорення цих процесів підвищують температуру.

Поверненням називають процес прискорення відновлення кристалічної решітки, т. Е. Зняття спотворень шляхом нагрівання маловуглецевої стали до 200. 400 ° С, що призводить до деякого зниження твердості і міцності і підвищення пластичності. Повне відновлення властивостей металу досягається подальшим підвищенням температури до 600 ° С. Цей процес супроводжується перекристалізацією деформованих зерен в нові рівноважні структури і називається рекристалізацією.

Старіння - процес деформування металу. При наявності в сплаві частинок оксидів і нітридів заліза останні придеформування кристалічної решітки виділяються по площинах ковзання, що призводить до значного зниження пластичних властивостей сталі і навіть до утворення тріщин. У звичайних умовах процес старіння йде дуже повільно, з підвищенням температури прискорюється. Старіння сприяє вібраційне навантаження, наприклад, в мостах. Уповільнити старіння можна шляхом введення присадок (алюмінію, титану), що пов'язують шкідливі домішки.