Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Строительные материалы

Книги по строительству и ремонту

Механизм разрушения стали зависит   от структуры сплава. Под влиянием нагрузки искажается форма отдельных кристаллов и в особенности наиболее слабых— феррита. Если нагрузка не перешла определенного предела и будет снята, то форма кристалла примет свой первоначальный вид (упругость). Если нагрузка привела к межкристаллическим сдвигам, то наступает предел пропорциональности — перлитовые прослойки начинают разрушаться, а энергия в зернах феррита обеспечивает общий сдвиг (текучесть). Площадка текучести характерна для малоуглеродистых сталей (до 0,3 % С), в которых перлита еще мало и его сдерживающее влияние не сказывается.

При последующем увеличении нагрузки зерна феррита взаимно смещаются, пронизываются кристаллами перлита, в результате чего возрастает сопротивление нагрузкам (упругопластическое состояние).

Разрушение металла наступает, когда связь между атомами отдельных кристаллов нарушается. Разрушение стали может быть пластичным в результате внутрикри-сталлических сдвигов и хрупким в результате преодоления сцепления между атомами.

Большое значение в решении вопроса о прочности металлов принадлежит теории «дислокации», выражающейся в том, что в кристаллах металла имеются дефекты особого рода, а именно: строгое положение атомов в узлах кристаллической решетки оказывается нарушенным. Благодаря этому сдвиг в кристаллах происходит не одновременно по всей плоскости, а в результате постепенного перемещения дислокаций. Таким образом, пластическая деформация кристалла, содержащего дефекты, происходит под действием силы, значительно меньшей, чем это необходимо для одновременного сдвига по всей плоскости. В лабораториях выращены «усы» из монокристаллов (d=l...2 мкм), где дислокаций нет, а потому прочность их достигает 10 000 МПа и более.

 Наклепом называют упрочнение металла и изменение его свойств под влиянием пластической деформации в холодном состоянии. Основные изменения свойств металла происходят из-за искажения кристаллической решетки, в результате вытягивания в направлении деформации (волочения проволоки, штамповки листов, изгиба, деформации арматуры и т. п.). В строительстве для повышения предела текучести арматуры железобетонных конструкций пользуются наклепом, для чего ее скручивают или вытягивают в холодном состоянии. Наряду с повышением прочности наклепанного металла происходит снижение пластических свойств (уменьшаются Относительное удлинение и ударная вязкость).

Явление наклепа неустойчиво. В металле, упрочненном наклепом, даже при комнатной температуре очень медленно, но самопроизвольно начинают протекать процессы, приводящие к снятию искажений в решетке и форме зерен. Для ускорения этих процессов повышают температуру.

 Возвратом называют процесс ускорения восстановления кристаллической решетки, т. е. снятие искажений путем нагрева малоуглеродистой стали до 200...400°С, что приводит к некоторому снижению твердости и прочности и повышению пластичности. Полное восстановление свойств металла достигается дальнейшим повышением температуры до 600 °С. Этот процесс сопровождается перекристаллизацией деформированных зерен в новые равновесные структуры и называется рекристаллизацией.

 Старение — процесс деформирования металла. При наличии в сплаве частиц оксидов и нитридов железа последние при деформировании кристаллической решетки выделяются по плоскостям скольжения, что приводит к значительному снижению пластических свойств стали и даже к образованию трещин. В обычных условиях процесс старения идет очень медленно, с повышением температуры ускоряется. Старению способствует вибрационная нагрузка, например, в мостах. Замедлить старение можно путем введения присадок (алюминия, титана), связывающих вредные примеси.