Виды механических испытаний и природа разрушения металлов

Министерство образования РФ

Уфимский государственный нефтяной технический

университет

Кафедра нефтегазопромыслового оборудования

РЕФЕРАТ

по предмету «Физическая природа разрушения»

Выполнил: студент группы МП-00-01                     А. С. Дунин

Проверил:                                                                   М. М. Закирничная

Уфа 2003

Содержание

1 Ведение

2 Упругая и пластическая деформация. Несовершенство решетки и прочность металлов

3 разрушение

4 Методы определения механических свойств

5 Наклёп

6 Влияние нагрева на строение и свойства деформированного металла (рекристаллизационные процессы)

Заключение

Список использованной литературы

1 ВВЕДЕНИЕ

Из бесчисленного количества свойств, которыми могут обладать материалы, механические свойства в большинстве случаев являются важнейшими.

Все наиболее ответственные детали и изделия изготавливают из металлов, а не из стекла, пластмасс или камня, чтобы обеспечить им необходимую надежность.

Для металлов характерна металлическая связь, когда в узлах кристаллической решетки расположены положительно заряженные ионы, окруженные электронным газом.

Для всех неметаллов характерна ионная или ковалентная связь. Эти виды связи жесткие, обусловленные электростатическим притяжением двух разнородно заряженных ионов.

Наличие металлической связи придает материалу (металлу) способность к пластической деформации и к самоупрочнению в результате пластической деформации. Поэтому, если внутри материала есть дефект или форма детали такова, что имеются концентраторы напряжений, то в этих местах напряжения достигают большой величины и может возникнуть даже трещина. Но так как пластичность металла высока, то в этом месте, в том числе в устье трещины, металл пластически продеформируется, упрочнится и процесс разрушения приостановится.

У неметаллов этого не наблюдается. У них не будет пластической деформации и самоупрочнения — произойдет разрушение, как только в устье дефекта напряжения превзойдут некоторую величину.

Этими обстоятельствами и обусловлено то, что металлы являются надежными конструкционными материалами, которыми никогда не смогут быть неметаллические материалы в силу своей природы.

2.УПРУГАЯ И ПЛАСТИЧЕСКАЯ ДЕФОРМАЦИЯ. НЕСОВЕРШЕНСТВА РЕШЕТКИ И ПРОЧНОСТЬ МЕТАЛЛОВ

Приложение к материалу напряжения вызывает деформацию.

Деформация может быть упругой, исчезающей после снятия нагрузки, и пластической, остающейся после снятия нагрузки.

Сколь бы ни было мало приложенное напряжение, оно вызывает деформацию, причем начальные деформации являются всегда упругими и величина их находится в прямой зависимости от напряжения.

На кривой, приведенной на диаграмме рис. 1, упругая деформация характеризуется линией ОА и ее продолжением (пунктир).

Рисунок 1 Деформация в зависимости от напряжения

Выше точки А нарушается пропорциональность между напряжением и деформацией. Напряжение вызывает уже не только упругую, но и остаточную, пластическую деформацию.

Выше было дано формальное определение упругой и пластической деформаций, но упругая и пластическая деформации имеют глубокое физическое различие.

При упругом деформировании под действием внешней силы изменяется расстояние между атомами в кристаллической решетке. Снятие нагрузки устраняет причину, вызвавшую изменение межатомного расстояния, атомы становятся на прежние места и деформация исчезает.

Пластическое деформирование представляет собой совершенно другой, значительно более сложный процесс.

При пластическом деформировании одна часть кристалла перемещается (сдвигается) по отношению к другой. Если нагрузку снять, то перемещенная часть кристалла не возвратится на старое место; деформация сохранится. Кроме того, пластическое деформирование сопровождается дроблением блоков мозаики внутри зерен, а при значительных степенях деформации наблюдается также заметное изменение формы зерен и их расположения в пространстве, причем между зернами (иногда и внутри зерен) возникают трещины.

Таким образом, видим глубокое различие между упругой и пластической деформациями.

Представленная на рис. 1 зависимость ОАВ между приложенным извне напряжением (σ) и вызванной им относительной деформацией (ε) характеризует механические свойства металлов:

наклон прямой ОА показывает жесткость металла, или характеристику того, как нагрузка, приложенная извне, изменяет межатомные расстояния, что в первом приближении характеризуют силы межатомного притяжения.

Тангенс угла наклона прямой ОА пропорционален модулю упругости (Е), который численно равен частному от деления напряжения на относительную упругую деформацию (Е=σ/e); напряжение σ_Α соответствует моменту появления пластической деформации. Чем точнее метод измерения деформации, тем ниже лежит точка А. В технических измерениях принята характеристика, именуемая пределом текучести σ_0,2 (напряжение, вызывающее остаточную деформацию, равную 0,2% от длины — или другого размера — образца, изделия);