Итак, применение переплавных и других новых методов в конечном счете приводит к повышению плотности литого металла, улучшению его макро-, микро- и субструктуры и обеспечивает большую его однородность и равновесность. Анализ показывает, что получаемые эффекты в определенной мере связаны с воздействиями на структуру расплава. Наблюдаемые изменения свойств расплава и соответственно твердого металла являются результатами совместного действия двух факторов: снижения содержания в расплаве разного рода примесей и изменения его структуры. Несмотря на зависимость структуры от состава, Эти факторы целесообразно рассматривать в отдельности, так как при неизменном составе расплава структура может быть различной: более или менее равновесной. Это подтверждается, в частности, тем, что в ряде воздействий на расплав состав металла не меняется, а служебные свойства заметно улучшаются.
Требования, предъявляемые к металлическим материалам, зависят от назначения последних, от характера нагружения и вида возможного нарушения прочности. Так, к машиностроительным материалам предъявляются три главных требования: прочность - сопротивление деформации; надежность - устойчивость к неожиданным разрушениям; долговечность - сопротивление постепенным разрушениям. Важно также, чтобы разрушение материала при температурах его эксплуатации не было хрупким, а носило бы вязкий характер. Задача повышения прочностных характеристик при отсутствии хрупкости выполняется в ходе термической обработки тем успешнее, чем более пластичным является литой металл после его кристаллизации.
Качество металла во всех случаях оценивается совокупностью различных характеристик. В упругой области наиболее употребительной из них является модуль упругости; при переходе в пластическую область - предел текучести. Это основной показатель механической прочности материала, по которому ведутся конструкторские расчеты и определяется сечение и вес деталей машин. В пластической области сопротивление деформации оценивается временным сопротивлением при растяжении (пределом текучести) или, приближенно, твердостью при вдавливании шарика.
Вопросы прочности, пластичности и механизма разрушения твердых тел интенсивно разрабатываются. Однако теории механического поведения материалов, особенно в применении к реальным кристаллам, еще далеки от завершения. В зависимости от возникающих задач рассмотрение и решение их производится на самых различных уровнях. Там, где нет точных решений, используются приближенные модели, а где нет моделей или они сложны, обращаются к экспериментальным данным. Не вызывает сомнений лишь то обстоятельство, что механические характеристики реальных кристаллических материалов определяются в первую очередь наличием в них дефектов решетки, пространственное распределение и взаимодействие которых обусловливает особенности поведения данного материала под нагрузкой. Несмотря на незначительную концентрацию Этих дефектов, они оказывают на многие свойства существенное, а на некоторые - решающее влияние.
Например, пластичность металла определяется в основном концентрацией, распределением и условиями движения в нем дислокаций и вакансий. Кстати, эти дефекты влияют не только на механические, но и на оптические, электрические, магнитные и другие свойства. Это связано с тем, что развитие большинства процессов в металле протекает локально и неравномерно. В основе их лежат элементарные акты, происходящие на атомном уровне и зависящие от взаимосвязанных структурных и химических неоднородностей. В качестве примера роли элементарных процессов приведем описание общей картины разрушения твердых тел. По мнению ее авторов, приложение к телу внешней нагрузки вызывает напряжение межатомных связей. При этом за счет гетерогенности строения реальных тел на уровне надатомных размеров внешняя нагрузка распределяется неравномерно по связям и возникают локальные перенапряжения. В этих местах энергия активации межатомных связей понижается особенно сильно. Именно здесь наиболее интенсивно идут процессы термофлуктуационного разрыва напряженных связей и формируются очаги разрушения, развитие которых заканчивается распадом тела на части.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.