Пластическая деформация.

После снятия нагрузки мы имеем остаточную деформацию, основной состав-ляющей которой для технических металлов является пластическая деформация — остаточное изменение формы или размеров нагруженного тела, не сопровождающееся нарушением сплошности. Свойство материала претерпевать большую пластическую деформацию без разрушения называют пластичностью. Пластичность — весьма важ-ное свойство металлических материалов, так как благодаря пластичности, в местах расположения концентраторов напряжений напряжения перераспределяются, их наи-большие значения уменьшаются.

Металл в процессе пластической деформации упрочняется. Например, времен-ное сопротивление разрыву нержавеющей хромоникелевой стали путём пластической деформации может быть повышено с 600 до 1000 Н/мм². Упрочнение металла при пластической деформации сопровождается поглощением энергии, которая составляет 5–10 % от всей энергии, затраченной на деформацию.

Разрушение.

Всякий процесс деформации, как упругой, так и пластической, при достаточном повышении напряжений, а иногда и при длительном воздействии постоянного напряжения заканчивается разрушением материала.

Разрушение — это разделение материала на части, связанное с образованием и распространением трещин под действием напряжений. Свойство материала сопротивляться разрушению характеризует его надёжность.

Виды разрушения классифицируют по многим признакам.

1) По характеру силового воздействия — кратковременное однократное стати-ческое; длительное однократное статическое; усталостное разрушение.

2) По ориентировке макроскопической поверхности разрушения — отрыв и срез.

3) По структурному расположению поверхности разрушения — внутризеренное (транскристаллитное); межзеренное (интеркристаллитное); смешанное.

4) По пластической деформации, предшествующей разрушению — хрупкое раз-рушение; пластично-вязкое разрушение.

Наиболее рациональным, с инженерной точки зрения, является деление разрушения на хрупкое и вязкое. Каждый из указанных видов разрушения имеет свои особенности.

Хрупкое разрушение происходит путём образования и распространения "хрупкой" трещины. Начиная с некоторой стадии, рост трещины идёт с большой скоростью, поскольку запасённой энергии оказывается достаточно как для образования новых поверхностей, так и для пластической деформации прилегающих к трещине объёмов металла. После хрупкого разрушения изломы имеют характерный кристаллический блеск.

Вязкое разрушение от хрупкого отличается тем, что ему предшествует пласти-ческая деформация больших объёмов металла, для роста "вязкой" трещины требуется непрерывный рост напряжения.

Вязкое разрушение развивается при напряжениях, превышающих предел текучести материала. Скорость роста вязкой трещины мала, а сам процесс её роста сопровождается значительной пластической деформацией. После вязкого разрушения изломы имеют волокнистое строение и характеризуются матовым оттенком.

По виду разрушения иногда материалы делят на хрупкие и вязкие. Технические металлы могут разрушаться и вязко и хрупко в зависимости от внешних условий наг-ружения и структурного состояния. Переходу от вязкого к хрупкому разрушению спо-собствуют понижение температуры, увеличение содержания примесей, выделение хрупких фаз по границам зёрен, увеличение скорости нагружения, наличие концентра-торов, которые ограничивают область пластической деформации.

На практике часты случаи, когда разрушение имеет смешанный характер, то есть начинается как вязкое, а затем переходит в хрупкое. Для протекания вязкого разруше-ния необходимы такие большие напряжения, которые в транспортных конструкциях не встречаются, поэтому наиболее тщательно изучается хрупкое разрушение метал-лических материалов.

Хрупкое разрушение начинается с образования трещин. Затем эти трещины постепенно подрастают, пока не достигнут критического размера. После достижения трещиной критической длины начинается её нестабильный с большой скоростью рост, на который расходуется запасённая энергия упругой деформации. Если металл спосо-бен легко пластически деформироваться во всех точках своего объёма, то зарождение трещины невозможно. Подрастание трещины связано с пластической деформацией у её вершины. Разрушение локализируется в небольшом объёме материала и, следова-тельно, характер разрушения определяется свойствами не всего объёма материала, а только той части, которая расположена по пути распространения трещин. Чем больше скорость распространения трещины, тем меньшие объёмы металла, прилегающие к трещине, деформируются.

Процесс заканчивается разделением тела на части. Стадию разрушения, когда трещина достигает критической длины, иногда называют "катастрофической" стадией. Абсолютная скорость роста трещин в катастрофической стадии достигает больших значений.

Скорость роста хрупких трещин возрастает с увеличением нагрузки, увеличением скорости приложения нагрузки, с понижением температуры. Максимальная экспериментально установленная скорость роста трещин составляет 2500 м/с.