ХРУПКОСТЬ

Свойство материала разрушаться при небольшой (преим. упругой) деформации под действием напряжений, средний уровень к-рых ниже предела текучести. Образование хрупкой трещины и развитие процесса хрупкого разрушения связано с образованием малых локальных зон пластич. деформации (см. ПРОЧНОСТЬ). Относит. доля упругой и пластич. деформации при хрупком разрушении зависит от св-в материала (характера межат. и межмол. связей, микро- и кристаллич. структуры) и условий его работы. Приложение растягивающих напряжений по трём главным осям (трёхосное напряжённое состояние), концентрация напряжений в местах резкого изменения сечения детали, понижение темп-ры и увеличение скорости нагружения, а также повышение запаса упругой энергии нагруженной конструкции способствуют переходу материала в хрупкое состояние. Напр., существенно упругий материал — мрамор, хрупко разрушающийся при растяжении, в условиях несимметричного по трём гл. осям сжатия ведёт себя, как пластичный материал; чем выше концентрация напряжений, тем сильнее проявляется X. материала, и т. д. Поэтому X. следует рассматривать в связи с условиями работы материала.

Условием роста хрупкой трещины явл. нарушение равновесия между освобождающейся при этом энергией упругой деформации и приращением полной поверхностной энергии (включая и работу пластич. деформации тонкого слоя, примыкающего к краю трещины). Хрупкая прочность элемента с трещиной обратно пропорц. ?l, где l — полудлина трещины.

Склонность материала к хрупкому разрушению оценивают обычно по температурным зависимостям работы разрушения или хар-к пластичности, позволяющих определить критич. темп-ру хрупкости Ткр, т. е. темп-ру перехода из пластич. состояния в хрупкое. Чем выше Tкр, тем более материал склонен к хрупкому разрушению.

При рассмотрении макроскопич. закономерностей хрупкого разрушения необходимо учитывать две независимые хар-ки — сопротивление пластич. деформации (предел текучести ss) и сопротивление хрупкому разрушению (хрупкая прочность, сопротивление отрыву Sот). При понижении темп-ры испытания, введении надрезов — концентраторов напряжения, увеличении скорости деформации ss возрастает быстрее, чем Sот, вследствие чего происходит переход от вязкого разрушения к хрупкому (рис.).

Схема перехода каменной соли из вязкого состояния в хрупкое при понижении темп-ры испытания на растяжение (по А. Ф. Иоффе).

Представление о возникновении хрупкого разрушения как результате небольшой предварительной пластич. деформации лежит в основе дислокац. теории разрушения. Зарождение хрупких трещин связывают с плоским скоплением линейных дефектов крист. решётки — дислокаций — перед к.-л. препятствием, к-рым могут служить границы зёрен или субзёрен, различные включения и т. п. При этом возникает высокая концентрация напряжений, пропорциональная касательному напряжению от внешней нагрузки и длине скопления дислокаций.