Торможение трещины, или как обеспечить вязкость

Каждому знаком хрестоматийный пример: если надо сломать проволоку иликусок жести, то их следует несколько раз согнуть взад-вперед. Сперва металлдеформируется легко, затем немного упрочняется и, наконец, ломается хрупкимобразом.

Металл, упрочненный деформацией, может быть возвращен в исходное мягкоесостояние путем отжига, то есть нагревом его до полной или частичной рекристаллизации,при этом большинство избыточных дислокаций исчезает. Так, медные трубыследует отжигать после гибки, в противном случае они будут хрупкими.

nature-879__1490263572__300h

Неметаллы

Торможение трещины, или как обеспечить вязкость

Плиний старший (23-79 гг. н.э.) в своей весьма путаной “Естественнойистории” указывает способ, с помощью которого можно отличить неподдельныйалмаз. Он советует положить предполагаемый алмаз на наковальню и ударитьего тяжелым молотом как можно сильнее. Если камень не выдержит, он не настоящийалмаз. Надо думать, так было уничтожено немало драгоценных камней — ведьПлиний путает здесь твердость и вязкость. Алмаз — самый твердый из всехвеществ, и его твердость очень полезна в тех случаях, когда необходиморезать, царапать или шлифовать; в этом состоит его главное применение втехнике. Но алмаз, как и другие твердые драгоценные камни, довольно хрупок;и если бы даже его добывали большими кусками и в больших количествах, широкораспространенным конструкционным материалом он бы не был.

Самый тяжкий грех конструкционного материала — не недостаток прочностиили жесткости, которые, конечно, совершенно необходимы, а недостаток вязкости,иными словами — недостаточное сопротивление распространению трещин. Можнопримириться с недостатком прочности или жесткости и учесть их в процессеконструирования, но бороться с трещинами, которые оказываются очень опасными,застигая инженера врасплох, намного труднее.

Большинство металлов и пород дерева, резина, стеклопластики, кости,зубы, одежда, канаты, нефрит — вязки. Большинство минералов, стекла, посуднаякерамика, канифоль, бакелит, бетон, печенье — хрупки. Хрупким можно назватьи обычное желе, это легко проверить за столом, наблюдая, как распространяютсяв нем трещины от ложки или вилки. Вещества, которые мы перечислили в каждомиз списков, имеют довольно мало общего, вот почему не так просто выявитьто, что делает одни вещи вязкими, а другие — хрупкими. В то же время различиемежду хрупкостью и вязкостью очень осязаемо. Обожженная глина и кусок жестиимеют примерно одинаковую прочность на разрыв. Но если вы уроните на полглиняный горшок, он разлетится вдребезги, а с упавшей консервной банкойничего не случится — в худшем случае на ней появится небольшая вмятина.Прочность на разрыв обычных стекол и керамик может быть довольно большой,но никому не придет в голову делать из них, например, автомобиль. Причинаясна — очень уж они хрупки. Здравый смысл подсказывает это каждому из нас.Но почему? Что же такое хрупкость на самом деле?

Комментарии закрыты.