Металлопрокат
Металлоконструкции
Обработка металла
Основными отличительными чертами твердого тела являются следующие:
1) атомы жестко закреплены в кристаллической решетке определенного типа или же в аморфном состоянии;
2) самопроизвольное сокращение поверхности у твердых тел или совершенно отсутствует или сведено к минимуму;
3) поверхность твердого тела имеет значительную шероховатость и вследствие этого размеры действительной поверхности твердого тела во много раз больше его геометрических размеров (табл. 1).
В кристаллической решетке твердого тела имеются атомы двух типов — глубинные и поверхностные. Различие между ними заключается в том, что глубинные атомы уравновешены другими атомами, а поверхностные не уравновешены, поэтому кристаллическая решетка в поверхностных слоях всегда несколько искажена. Процессы спекания протекают в основном за счет поверхностных атомов.
Взаимодействие твердых поверхностей в порошковых телах происходит в местах контактов и обязательно связано с их деформацией. В настоящее время нет единого мнения о характере деформации. Некоторые исследователи (Конторова) полагают, что контактные участки деформируются упруго; другие (Гольм, Боуден и Тейбор) считают, что они деформируются пластически. Пo-видимому, более правильным является утверждение, что характер деформации зависит от природы материала порошков и может быть как упругим, так и пластичным, и даже проявляться в хрупком разрушении.
Для контактной поверхности характерны следующие явления:
1) увеличение площади контакта при нагрузке всегда связано с необратимой деформацией контактных участков — пластическим или хрупким разрушением;
2) приложенная нагрузка вызывает не повышение давления па единицу площади, а увеличение контактной поверхности;
3) контактная поверхность всегда является напряженной.
Прочность контакта зависит от ряда факторов, главнейшими из которых являются степень чистоты и величина контактной поверхности.
В подавляющем большинстве случаев наличие поверхностных окислов уменьшает прочность контакта в тем большей степени, чем прочнее сам окисел. Имеют место случаи, когда наличие окислов способствует увеличению прочности контакта (например, схватывание двух кусков стали посредством образовавшейся ржавчины). Эти случаи обычно наблюдаются при образовании окислов на контактной поверхности во влажном состоянии. Прочность контакта тем выше, чем больше контактная поверхность.
Прочность контакта определяется тем усилием, которое необходим о затратить на то, чтобы разорвать контакт; эта прочность определяется следующей формулой:
где F — прочность контакта;
Sk — площадь контакта;
Pс.ц — сила сцепления, действующая на единицу площади контакта.
Образование контактной поверхности связано с производством определенной работы. Эта работа пропорциональна затрачиваемой нагрузке и образованной контактной поверхности.
Возможны два случая образования контактной поверхности:
1) путем роста уже имеющихся контактных участков (рекристаллизация, диффузия), в этом случае происходит расширение контактной площади;
2) путем образования новых мест контакта путем пластической деформации частиц или же их хрупкого разрушения и увеличения удельной поверхности порошков.