3) Измерение ударной вязкости.

Вязкость– способность материала поглощать энергию развивающейся в ней трещины.

Чем выше вязкость, тем меньше скорость роста трещины.

Ударная вязкость – КС

КС = Е_разр./F_{излома.}

E_разр.– энергия, необходимая для разрушения образца

F_излома– площадь поверхности излома

КС = [Дж/м²]

Схема испытания на КС.

тело массойm

образецF_излома

Е_разр. = mg(H-h)

В зависимости от вида образца различают 3 вида ударной вязкости:

а) KCU

ρ=1 мм

б) KCV

ρ=0.25

в)

трещина

ρ=0.1 мм

Измерение ударной вязкости, получаемой на образцах разного типа служат основой для получения ударной вязкости материала.

КС_ист– КС материала

Значение ударной вязкости сильно зависит от температуры (смотри схему ниже):

• при повышении Т ударная вязкость увеличивается;

• при понижении Т ударная вязкость уменьшается.

Для каждого материала существует пороговое значение температуры (Т),

при котором происходит переход от хрупкого разрушения к вязкому

Эта предельная температура называется порогом хладноломкости(Т_хл).

Кристаллическое строение металлов.

Металлы (Ме) являются поликристаллическими веществами, т.е. они состоят из большого числа кристаллов.

Кристаллическое состояние– твердое состояние вещества.

Кристалл– атомно-молекулярная структура, отличающаяся фиксированным упорядоченным расположением атомов.

Кристаллическая решетка– группа атомов, упорядоченно расположенных относительно друг друга. В кристалле ячейки повторяются многократно по всем направлениям.

Тип ячейки определяет строение и свойства кристалла в целом, а свойства каждого из этих кристаллов определяет свойства всего кристалла в целом.

Строение идеальных кристаллов.

Между атомами в металле существует особая металлическая связь. В узлах решетки расположены положительно заряженные ионы, а между атомами располагается электрический газ, состоящий из обобществленных электронов всех атомов кристалла в целом.

Некоторые типы и характеристики

кристаллических решеток.

Тип решетки Схема Количество атомов в решетке

1. Кубическая 1

2. ОЦК 2

(объемно-центр.

кубическая)

2. ГЦК 4

(гране-центр.

кубическая)

Геометрические характеристики ячеек определяют размер и форму ячеек (важный показатель!).

Количество атомов и размер ячейки определяют плотность упаковки атома. Плотность упаковки атома вдоль разных атомных плоскостей внутри кристалла различна.

1. Рассмотрим ABCD:

a

Количество атомов n=1

S_ABCD=a²

S_{удельн.}=S/n=а²

2. Рассмотрим ABGH:

Количество атомов n=2

ПлоскостьABGH является более плотноупакованной по сравнению с ABCD, т.к.S_{уд ABCD}> S_{уд ABGH}.

Деформация кристаллов происходит за счет сдвига атомных плоскостей друг относительно друга. Сдвиг происходит легче всего по направлению наиболее плотноупакованных плоскостей.

Для идеального кристалла сдвиг атомных плоскостей даже на один атомный порядок связан с необходимостью одновременного разрыва всех атомных связей в этой плоскости. Прочность идеальных кристаллов очень велика.

Реальное строение кристаллов.

Внешние условия и неоднородность кристаллизующейся жидкости приводят к возникновению деффектов в кристаллической решетке.

1. Точечные (размерность 0):

а) вакансия;

б) внедренные атомы;

в) межузельные атомы;

Вакансия– отсутствие атома в одном из узлов кристаллической решетки.

внедренный атом

вакансия

межузельный атом

Точечная деформация оказывает влияние на кристаллическую решетку расстоянии в несколько порядков.

2. Линейные (размерность 1):

а) краевые дислокации– оборванный край атомной плоскости внутри кристалла, искажающие кристаллическую решетку на несколько периодов;

б) винтовая дислокация – это ось, проходящая внутри кристалла, вокруг которой закручиваются атомные плоскости при формировании кристалла. Искажение происходит на расстоянии в несколько атомных порядков вокруг нее.

в) объемные дислокации

• микротрещины

• микропоры (возникают из-за слияния нескольких вакансий)

• газовые пузырьки и т.п.

ВЫВОД:наличие деформаций в кристалле сильно изменяет его свойства.

Роль дислокаций в формировании кристалла.

Дислокации облегчают сдвиг атомных плоскостей, создавая эффект «бегущей волны».

Усилия перемещения дислокаций смещение атомных плоскостей на один атомный порядок.

В результате усилия по деформации уменьшаются.

1. Общее количество дислокаций в кристалле велико.

2. Под действием усилия дислокации не только двигаются но и возникают.

Под действием значительной пластической деформации число дислокаций может сильно возрасти они мешают движению друг друга возникает дислокационная структура кристалла, которая называется «лес дислокаций» явление упрочнения (см. диаграмму).

1. Упругое деформирование (дислокации неподвижны)

2. Пластическое деформирование (движение дислокаций)

3. Упрочнение (возникновение «леса дислокаций»)

Кривая Одинга

Выражает зависимость σ_в(предел прочности) от количества дислокаций (n, [1/мм³]).

n= 0 – идеальный кристалл