Пластичное состояние

• Различают пластичное (вязкое) и хрупкое разрушение металлов. Характерная особенность пластичного разрушения — большая предшествующая пластическая деформация, составляющая десятки и даже сотни процентов относительно поперечного сужения или удлинения. Высокопластичные материалы разрушаются путем среза (соскальзывания) под действием максимальных касательных напряжений (рис. 13.38, а), менее пластичные получают разрушение типа «конус-чашечка» (рис. 13.38, б). Излом имеет матовый оттенок и волокнистый характер. Пластичное разрушение требует затрат большого количества энергии, поэтому при эксплуатации конструкций случается сравнительно редко.

пластичное разрушение перемычек между трещинами с образованием гребней (рис. 5.2). Поскольку эти перемычки разрушаются под действием сдвиговых напряжений, иногда удается наблюдать разрушение их путем слияния пор (рис. 5.1, е).

Третий переходный интервал (Т* —Т*), который не наблюдается в однофазных сплавах и сплаве МТА [430], характерен тем, что пластичное разрушение путем слияния пор происходит после сравнитель-

Таким образом, в дисперсноупрочненных сплавах переход от хрупкого разрушения к пластичному совершается в три этапа: на первом этапе скол вытесняется хрупким межзеренным разрушением; на втором — механизмом слияния пор. На третьем этапе скол более не наблюдается, разрушение носит пластичный характер, по вследствие локализации пластической деформации в узком слое пластичность сплавов незначительна. Полностью пластичное разрушение в дисперсноупрочненных сплавах начинается в области температур, при которых становится возможным обход дислокациями частиц путем поперечного скольжения и появляется пластичность у самих частиц второй фазы.

В качестве примера на рис. 5.17 приведена карта механизмов разрушения для молибдена [435]. Отметим, что при разрушении ОЦК-ме-таллов в интервале от абсолютного нуля до температуры плавления Эшби различает семь механизмов разрушения: скол, межзеренное разрушение, низкотемпературное пластичное разрушение, внутри-зеренное разрушение при ползучести, межзеренное разрушение при ползучести, разрыв и динамическое разрушение. В разрушении сколом Эшби выделяет три вида: скол / — разрушение сколом, когда не наблюдается общая пластичность, хотя микропластичность в вершине трещины может быть, скол / — это скол от существующих дефектов;

Низкотемпературное пластичное разрушение — разрушение путем слияния пор, зародившихся в процессе пластической деформации, предшествующей разрушению.

Весьма вероятна различная последовательность изменения в процессе развития трещины характера разрушения при мак-рохрупком и макропластичном изломе. При макрохрупком разрушении в очаге излома наблюдается наиболее значительная (для данного излома) степень пластической деформации, по мере роста трещины пластичность уменьшается. При макропластичном разрушении в очаге излома мы имеем наименее (для данного излома) пластичное разрушение, по мере распространения разрушения степень пластической деформации увеличивается.

раторами напряжений, что привело к снижению разрушающей нагрузки при однократных испытаниях на 10% (глубина каверн 0,2—0,6 мм при 6 = 3,5 мм). Коррозия развивалась вследствие того, что бак хранился в течение месяца наполненным водопроводной водой без хромпика. Питтинговая коррозия имела место в основном в участках механической зачистки сварных швов. При испытании очагами разрушения явились каверны (рис. 13). Часто пластичное разрушение под действием однократной нагрузки происходит при ослаблении детали усталостными трещинами. В некоторых случаях дефекты материала или усталостные трещины могут ослабить сечение детали, но не явиться очагами возникновения этого разрушения. Так, при исследовании преждевременного разрушения детали из стали ЗОХГСНА были обнаружены усталостные трещины, возникновению которых способствовали неудаленные с поверхности механической обработкой дефекты типа заковов, трещины хотя и не явились очагами дальнейшего статического разрушения, но все же ослабили сечение детали. Разрушению от статической нагрузки способствовала также недостаточная чистота материала — в изломе наблюдалось большое количество крупных неметаллических включений (рис. 14).

Вязкость разрушения. При испытаниях вязкости разрушения основного материала и сварных соединений при комнатной температуре и 77 К наблюдалось пластичное разрушение по типу отрыва без каких-либо признаков нестабильного разрушения. При проведении на диаграмме нагрузка — раскрытие трещины линии, наклон которой на 5 % меньше, чем наклон линейной части диаграммы, признаков роста трещины не обнаружено, и истинные значения критического коэффициента интенсивности напряжений /Cic определить было невозможно. Оба материала настолько вязки, что просто не хватает толщины образца для того, чтобы накопленная упругая энергия могла вызвать даже незначительное увеличение роста трещины. Проведенные ранее исследования плит сплава 5083-0 и сварных соединений, выполненных с присадкой проволоки сплава 5183, [7] показали, что при испытаниях изгибом надрезанных образцов размером 203X203 мм толщины образца недостаточно для обеспечения условий плоской деформации в материале. Было установлено, что такие условия обеспечиваются на образцах толщиной 305 и шириной 610 мм.

Рис. 2. Влияние температуры отпуска на изменение твердости и прочности стали У 7 при кручении и растяжении (С. И. Ратнер) О — хрупкое разрушение; • — пластичное разрушение.

Вид кривых деформации для усов различных ориентации и при различных температурах различен. Ниже 1100—1300° С усы всех ориентации разрушались хрупко. На рис. 163 показана диаграмма деформации нитевидного кристалла типа С (см. рис. 159) диаметром 5 мкм, испытанного при 1200° С. Диаграмма типична для хрупкого разрушения. Выше 1100—1300° С разрушение пластичное. На рис. 164 показана диаграмма деформации пластинки типа А\ (см. рис. 159) при растяжении при температуре 1600° С. Здесь видны зуб текучести и область легкого скольжения, соответствующая прохождению двух полос сдвига через кристалл. Следует отметить, что пластичное разрушение наблюдается только на усах типа А\ и А2 (см. рис. 159), так как только в них могут работать две системы скольжения сапфира — базисная и призматическая. В кристаллах С базисная плоскость перпендикулярна к оси действия нагрузки, поэто-

Технологический процесс изготовления резиновых технических деталей состоит из отдельных последовательных операций: приготовления резиновой смеси, формования и вулканизации. Процесс подготовки резиновой смеси заключается в смешении входящих в нее компонентов. Перед смешением каучук переводят в пластичное состояние многократным пропусканием его через специальные вальцы, предварительно подогретые до температуры 40—50 °С. На-

Термостабильные соединения при нагревании не переходят в пластичное состояние и мало изменяют физические свойства вплоть до температуры их термического разложения. 1\ таким соединениям относятся вещества с высокоориептировапной структурой линейных макромолекул и вещества, имеющие сетчатую или пространственную структуру макромолекул, например политетрафторэтилен, полиэфирные смолы и др.

Целлопласты. Ацетилцеллюлозные этролы являются прессмасса-ми на основе вторичной ацетилцеллюлозы, пластификаторов (диметил-и дибутилфталата), наполнителей (каолина, сажи и др.) и пигментов. Это — химически устойчивые пластики. При температурах 100° С они переходят в пластичное состояние, однако горючи, применяют-

Термопластичному упрочнению подвергают преимущественно детали из легких сплавов, обладающих комплексом необходимых в данном случае свойств: высоким коэффициентом линейного расширения, малым пределом текучести и низкой температурой перехода в пластичное состояние. Упрочняют, например, роторы, выполненные из легких сплавов. Задача заключается в том, чтобы уравновесить растягивающие напряжения от центробежных сил, имеющих максимальную величину в ступице ротора. Еще более высокие растягивающие напряжения возникают в ступице, если ротор при работе нагревается с периферии, а также если ступица посажена на вал на прессовой посадке.

Пластмассы подразделяются на термопластичные и термореактивные по реакции на теплоту. К термопластичным относятся пластмассы с линейной или разветвленной структурой полимеров, свойства которых обратимо изменяются при многократном нагревании и охлаждении. К термореактивным пластмассам относятся полимеры, в которых при термическом воздействии возникают реакции химического связывания цепных молекул друг с другом с образованием сетчатого строения. Такие пластмассы не могут переходить в пластичное состояние при повышении температуры без нарушения пространственных связей в структуре полимера.

Как видно из табл. 19, изменение величины U в ряду Si—Ge—InSb— GaAs—GaP (в такой же последовательности происходит и увеличение ионной составляющей в силах связи) не носит закономерного характера, тогда как приведенная энергия активации перемещения дислокации Е закономерно уменьшается. В то же время приведенная температура перехода в пластичное состояние практически одна и та же для всех указанных веществ, за исключением GaP, где вклад ионной составляющей в силах связи наибольший. Принимая во внимание общность характера двух высокотемпературных участков, описываемых в принципе соотношениями (46) и (47), можно предположить, что в первом высокотемпературном участке пластическая деформация осуществляется двойникованием. Действительно, поскольку этот вид деформации происходит путем образования ,и движения перегибов на частичных дислокациях, то к этому процессу должны быть применимы уравнения (46) и (47), что и наблюдается в действительности. Напряжение Пайерлса при низких температурах для деформации двойникованием ниже, чем для скольжения. Это

(р е а к т о п л а с т ы) — полимеры, к-рые под действием нагревания первоначально переходят в пластичное, а затем в твердое, неплавкое и нерастворимое состояние. Процесс отверждения Т. и. необратим, т. е. при повторном нагреве они не переходят в пластичное состояние, а остаклся

скоростях нагружения (молот, копер и т. п.) темп-pa перехода хрома из хрупкого в пластичное состояние заметно повышается с одновременным повышением сопротивления деформированию (ан, «к, Рк). Это затрудняет деформацию хрома на молотах и др. видах быстродействующего оборудования. В связи с этим деформацию хрома следует проводить с пониженной скоростью (гидравлич. пресс, ста-тпч. растяжение образцов и т. п.).

Для проверки невозникновения предельного состояния в материале балки в соответствующей точке необходимо применить теории прочности или условия пластичности, в зависимости от того ожидается ли хрупкое или пластичное состояние материала. Напомним формулы для главных напряжений в общем случае плоского напряженного состояния, используя индексы, соответствующие плоскости Oyz

Эбонит (полисульфид каучука) — продукт вулканизации каучука с большим количеством серы (до 60%) — твердое вещество с плотностью 1,1—1,25 в/еж5; пределом прочности при растяжении 300—600 кГ/см* при относительном удлинении 1—4%. При повышении температуры до 65—100° С он переходит в пластичное состояние, позволяющее осуществлять штамповку. Эбонит хорошо обрабатывается точением, фрезерованием и т. д. Эбонит широко используют в качестве электротехнических деталей благодаря высоким диэлектрическим свойствам. Для этой цели выпускают (ГОСТ 2748—53) поделочный эбонит марок А и Б в виде: листов от 0,5 до 32 мм; круглых прутков диаметром от 5 до 75 мм и трубок с внутренним диаметром от 3 до 50 мм с толщиной стенок от 1 мм (для малых диаметров) до 20 мм (для больших диаметров). Из эбонита изготовляют моноблоки для аккумуляторов (ГОСТы 6980—54, 9298—59 и различные ТУ) и детали для них, стойкие к кислоте. В кислотах, щелочах, органических растворителях эбонит практически не растворяется, лишь набухает в бензоле, сероуглероде и других растворителях, поэтому его применяют в химическом маши ностроении в качестве стойких к агрессивным средам деталей, труб, сосудов, насосов и т. д.

Эбонит (полисульфид каучука) — продукт вулканизации каучука большим количеством серы (до 50%)—твердое вещество с плотностью 1,1— 1,25 г/см3; пределом прочности при растяжении 300—600 кгс/см2 при относительном удлинении 1—4%. При повышении температуры до 65—100° С эбонит переходит в пластичное состояние, позволяющее осуществлять штамповку. В твердом состоянии хорошо обрабатывается точением, фрезерованием и т. д. Эбонит широко используют в качество электротехнических деталей благодаря высоким диэлектрическим свойствам. Для этой цеди выпускают (ГОСТ 2748—77) эбонит марок: А — для высокой электрической изоляции, Б — для общей электрической изоляции и В — в качестве поделочного материала в виде пластин толщиной от 0,8 до 32 мм; круглых прутков диаметром от 5 до 75 мм и трубок с внутренним диаметром от 5 до 50 мм с толщиной стенок от 1 мм (для малых диаметров) до 20 мм (для больших диаметров). Из эбонита изготовляют моноблоки для аккумуляторов (ГОСТ 6980—76, ГОСТ 9298—77 и по различным ТУ) и детали для них, стойкие к кислоте. В кислотах, щелочах, органических растворителях эбонит практически не растворяется, лишь набухает в бензоле, сероуглероде и других растворителях, поэтому его широко применяют в химическом машиностроении в качестве стойких к агрессивным средам деталей, труб, сосудов, насосов и т. д.