Глава 5. Разрушение, прочность и сверхпрочность

В очередной раз мы просим читателя вернуться к диаграмме деформации, изображенной на рис. 13. Теперь речь пойдет о ее последнем участке, описывающем заключительную стадию взаимодействия материала с внешней силой, которая завершается его разрушением, разделением на части.

Во многих случаях мы стремимся вызвать разрушение, когда нам нужно просверлить отверстие, разрубить полено и т. д. Но часто разрушение - это беда, а иногда и трагедия; поэтому огромную роль в технике играет прочность - мера сопротивления материалов разрушению.

Есть два основных типа разрушения материалов - вязкое и хрупкое. Когда разрушение наступает после значительной пластической деформации, как на рис. 13, оно считается вязким. Вязкое разрушение наименее опасно, так как оно развивается сравнительно медленно, а главное - его приближение легко заметить по остаточным изменениям размеров изделия. Чаще всего уже сами эти изменения размеров делают деталь неработоспособной. В связи с этим в технике редко приходится сталкиваться с вязким разрушением, хотя в механизме этого процесса много интересного.

Мы уже говорили, что максимальное напряжение, которое может выдержать материал, соответствует верхней точке В диаграммы деформации и называется пределом прочности. Вплоть до этой точки процесс пластической деформации идет равномерно по всей длине стержня. Затем в каком-то месте возникает шейка. Диаметр стержня в шейке все более уменьшается, но процесс разрушения еще можно остановить. Для этого надо быстро разгрузить образец.

Рис. 79

Если срезать лишний материал по плоскостям, параллельным оси стержня, то обнажится сквозная полость, в которую можно даже просунуть тонкую бумажку (рис. 79). Если бы мы не остановили испытание, то рост этой полости в направлении поверхности стержня привел бы к его разрушению. Таким образом, вязкое разрушение при растяжении - это тот редкий случай, когда рост трещины начинается из глубины металла и заканчивается на его поверхности. Гораздо чаще все происходит наоборот, но главное - "вязкая" трещина растет медленно и ее можно остановить.

Рис. 80

Совсем по-другому происходит хрупкое разрушение, с которым до сих пор, к сожалению, приходится сталкиваться чаще.