1.5.4 Дополнительные характеристики сопротивления разрушению

Для быстрой оценки предела прочности без разрушения изделия часто используют пробу на твердость. Твердость - способность материала противостоять проникновению в него другого тела. Твёрдость определяют методом царапания или методом вдавливания каленого шарика, алмазного конуса или алмазной пирамидки. Метод царапания характеризует твердость по шкале Мооса, которая включает десять минералов. Самый мягкий из них - тальк (номер один), а самый твердый - алмаз (номер десять). Каждый минерал с большим порядковым номером оставляет царапины на минералах с меньшим порядковым номером. Твердость по этой методике характеризуют лишь качественно, т.е. номером минерала, но иногда это удобно, особенно для геологов. В инженерной практике используют пробу Бринелля, вдавливая в поверхность каленый шарик. Твердость по Бринеллю НВ= F/S, где F - максимальное значение приложенной нагрузки, a S - площадь сферической поверхности отпечатка. Для сталей σ_пч = 0,36 НВ.

Для особо твердых материалов, вдавливая алмазный конус, используют пробу Роквелла (см. табл. 4.3).

За сравнительную характеристику сопротивления материала разрушению при динамическом нагружении принимают ударную вязкость а_н, т.е. отношение работы, затраченной на разрушение образца, к площади излома или к объему образца; определяют а_н ударных копрах, например маятникового типа.

Способность материала сопротивляться постепенному поверхностному разрушению путем отрыва и удаления мелких частиц называют истираемостью. Ее оценивают при заданном давлении по потере массы образца, отнесенной к единице площади истирания и к единице пути истирания.

Сопротивление износу - способность материала сопротивляться одновременному действию истирания и ударов. Обычно испытания проводят во вращающемся барабане.

Морозостойкость - способность насыщенного водой материала выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание (термоциклирование) без значительного снижения предела прочности. Основная причина разрушения влажного материала при замораживании - увеличение объема воды на 9 % и давление на стенки крупных пор. В мелких порах и тонких капиллярах из-за сил притяжения к поверхности, захватывающих большую часть объема воды, она не замерзает полностью даже при -70 ⁰С. Замкнутые поры служат как бы резервными емкостями, куда отдавливается часть воды. При изготовлении искусственных камней на основе минерального вяжущего, при твердении которого неизбежна пористость, стремятся увеличить мелкую замкнутую пористость.

Термостойкость - стойкость к термическим ударам, т.е. сопротивление разрушению от напряжений при быстрой смене температур. Оценивают ее по числу термоциклов, необходимых для разрушения или допустимого повреждения образца. Химстойкость - стойкость против коррозии. Характеризуют либо массой вещества, претерпевшей химическое изменение за какое-то время, либо изменением других свойств. Иногда выделяют стойкость против биологического воздействия, т.е. сопротивление разрушению микроорганизмами, в частности, грибками.