5. Металдардың механикалық қасиеттері

Металдардың механикалық қасиеттеріне беріктік, қаттылық, созылғыштық және серпімділік жатады. Қатты денеге сырттан түсірілген күш онда кернеу мен деформация тудырады. Кернеу деп түскен күштің көлденең қимасы ауданына қатынасын айтамыз, МПа:

, (1.1)

мұндағы, Р-түсетін күш, МН;

F-көлденең қимасының ауданы, мм².

Металдағы кернеу нәтижесінде деформация пайда болады. Деформация-күш түскендегі дененің формасы мен мөлшерлерінің өзгеруі. Деформация серпімді және пластикалық болып екі түрге бөлінеді.

Серпімді деформация деп сыртқы күштің әсері тоқталғаннан кейін дененің пішіні, құрылысы және қасиеттері бастапқы күйіне келетін деформацияларды айтады. Серпімді деформация кезінде кристалдық торда атомдар шамалы қайтымды ығысады, ал кристалдық блоктар бұрылыстар жасауы мүмкін. Сыртқы күштің әсерінен монокристалл созылғанда, атомдардың ара қашықтығы артады, ал сығылғанда кемиді. Атомдардың тепе-теңдік күйінен мұндай ауытқуы электростатикалық тартылыс және тебіліс күштерінің теңгерілуін бұзады, сондықтан сыртқы күштің әсері жойылғанда ығысқан атомдар тартылыс және тебіліс күштерінің әсерінен бұрынғы тепе-теңдік күйіне қайтып келеді, ал кристалдар өзінің бастапқы пішінін және құрылысын сақтап қалады.

Пластикалық деформациялар кезінде жанама кернеулер белгілі мәннен (серпімділік шегінен) асып кететіндіктен, деформациялар қайтымсыз деп саналады. Сыртқы күштің әсері тоқталғанда тек деформацияның серпімді құраушысы ғана жойылады, ал пластикалық құраушысы қалып қалады.

Күш мөлшері асқан сайын серпімді деформация пластикалық созылғыш деформацияға айналып, күш әсері тым өскенде метал сынып кетеді.

Беріктік - қатты дененің статикалық немесе динамикалық күштер түскендегі қирамай қарсылық көрсету. Беріктікті созу, сығу, ию және бұрау сияқты статикалық күштер түсіру арқылы анықтайды.

Нақты металда дислокациялар саны өте көп. Дислокациялардың пайда болуы біраз энергияны қажет етеді, бірақ олар өте жеңіл орын ауыстырады.

Динамикалық күш түскендегі беріктік соғу тұтқырлығымен анықталады:

, (1.2)

Мұндағы, А- үлгіні қиратуға жұмсалған жұмыс, Дж;

F-үлгінің тілінген ауданы, м².

Қаттылық – металдың ішкі қабатына сыртқы дененің енуіне, металдың көрсететін қарсы әсер күші.

Созылғыштық - материалдың қирамай, пішіні мен мөлшерінің өзгеру қабілеті.

Серпімділік - металдардың күш түскенде өз пішінін өзгертіп, күш қайтқанда бұрынғы қалпына келу қабілеті.

6. Кристалдық тор турлері ....

Барлық металдардың қалыпты жағдайда атомдары белгілі тәртіппен орналасып кристалл тор құрайды. Осыдан металдар атомдары бей-берекет орналасқан аморф денелерден ерекшеленеді. Жазықтықта металл атомдары белгілі тәртіппен орналасқан сүзгіні, ал кеңістікте атомдық кристалдық торды құрайды (1.2 суретті қара).

1.2 сурет - Кристалдық тордың жазықтықтағы және кеңістіктегі көріністері

Сызбада сызықтар көршілес атомдарды қосып тұр. Шын мәнісінде ешқандай сызықтар болмайды, әрбір атом кристалдық торда өзінің тепе-теңдік нүктелері айналасында тербеліп отырады.

Кристалдық тор түрлері әрқилы болады. Қарапайым тор кристалдың түзілу ерекшеліктерін сипаттайды. Тордың қабырғаларын а, b, с және қабырға арасындағы бұрыштарын α, β, γ деп белгілейік (1.3 суретті қара). Сонда жеті түрлі кристалдық жүйе келесідей тор түрлеріне сәйкес келеді:

8. Триклинді а≠b≠с және α≠β≠γ≠90⁰;

9. Моноклинді а≠ b≠с және α=γ=90⁰; β≠90⁰;

10. Ромбалы а≠ b≠с және α=β=γ=90⁰;

11. Гексаногалды а=b≠с және α=β=90⁰; γ=120⁰;

12. Ромбоэдрлі а=b=с және α=β=γ≠90⁰;

13. Тетрагоналды а=b≠с және α=β=γ=90⁰;

14. Кубтық а=b=с және α=β=γ=90⁰.

1.3 сурет - Кристалдық тор сұлбасы

Кристалдың негізгі параметрлері:

- Қарапайым тор қабырғасының өлшемдері, а, b, с – тор периоды, бір-біріне жақын орналасқан атомдардың ара қашықтығы. Тор периоды – бұл қарапайым тор қабырғасы бойынша орналасқан атомдардың ара қашықтығы, нанометрмен өлшенеді (1 нм = 10^-9 м = 10 Å).