ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАЗРУШЕНИЯ МЕТАЛЛОВ

Теоретические расчеты показывают, что разрушение идеально твердого тела, представляющее собой отрыв атомных плоскостей, должно происходить при напряжении , где Е - модуль нормальной упругости. На практике разрушение кристаллических тел происходит при гораздо меньших напряжениях . Попытка объяснить расхождение между теоретической прочностью и прочностью, наблюдаемой в опытах, была сделана Гриффитсом. Он предположил, что низкая прочность обусловлена наличием в теле микротрещин, которые играют роль концентраторов напряжений. Зарождение микротрещин при сравнительно низких значениях напряжений объяснялось наличием дефектов кристаллической решетки, среди которых обычно выделяют точечные (вакансии и межузельные атомы), линейные (дислокации), поверх­ностные (субмикротрещины), объемные (микропоры). Существенным недостатком энергетической теории Гриффитса и его последователей является то, что она не учитывает влияния на разрушение пластической деформации.

Важную роль пластической деформации в разрушении кристаллов отметил А. В. Степанов. Изменяя условия протекания деформации, ему удалось «путем устранения разрыхляющего действия пластической де­формации на прочность» добиться увеличения практической прочности каменной соли в 25 раз. Дальнейшую конкретизацию идея А. В. Степанова получила в работах, рассматривающих вопросы развития разруше­ния в условиях пластической деформации.

Важное значение имеют опыты, проведенные В. А. Павловым в Институте физики металлов Уральского научного центра, по изучению возникновения и развития микроскопических трещин при пластической деформации аморфных (плексиглас) и кристаллических (алюминий) веществ.

Было обнаружено, что при равномерном, однородном растяжении образцов плексигласа образование микроскопических трещин происходит совершенно равномерно по всей поверхности образца. В. А. Павлов искусственно вызывал локализацию пластической деформации и наблюдал, что микроскопические трещины возникают преимущественно в наиболее деформированных местах.

Он обнаружил, что при деформировании алюминия микроскопические трещины сосредоточиваются в следах скольжения, и каждая трещина ориентируется приблизительно перпендикулярно направлению действия максимальных растягивающих напряжений, не зависимо от ориентации следов скольжения. При больших деформациях между этими микроскопическими трещинами возникают трещины, ориентированные вдоль следа скольжения, появление которых В. А. Павлов объясняет разрыхляющим действием пластической деформации и, как следствие ее действия, значительным уменьшением прочности на отрыв по плоскости скольжения.

Рис. 1.1. Схема возникновения межзеренных трещин в результате