§ 285. Твердость. Кроме прочности, в технике еще различают материалы по их твердости. Из двух материалов тот считается более твердым, который царапает другой. Проведем краем осколка стекла по медной пластинке. Мы получим царапину. Наоборот, проводя краем медной пластинки по стеклу, не заметим никакой царапины. Следовательно, стекло тверже меди. Резцы и сверла для резания металлов должны обладать большей твердостью, чем обрабатываемый металл. Для меди, латуни, железа можно употреблять стальные закаленные резцы. В современной технике для резцов и сверл широко употребляют так называемые сверхтвердые сплавы.
Сверхтвердые сплавы состоят из мельчайших зерен карбидов вольфрама или титана, сцементированных кобальтом.
Рис. 475. Обработка металлического вала резцом, армированным пластинкой из сверхтвердого сплава (показана черным)
Они изготавливаются прессованием порошков карбидов при высокой температуре, при которой, однако, еще не происходит плавления, вследствие чего зерна карбидов сохраняют свою исключительную твердость. Резцы, сделанные из таких сплавов (рис. 475), сохраняют свою режущую способность при температурах до 700—800 °С. Так как именно
526
потеря режущих свойств при высоких температурах ограничивала скорость резания металлов (при работе на больших скоростях резцы сильно разогреваются), то ясно, что применение сверхтвердых сплавов позволило повысить эту скорость. Создан также другой тип сверхтвердых резцов — минералокерамичесте резцы, основной составной частью которых является окись алюминия, получаемая из минерала боксита. Минералокерамические резцы сохраняют режущую способность до температур 1100 °С и выше. Эта особенность позволила увеличить скорость резания металлов до неслыханного ранее значения — свыше 50 м/с. Из природных материалов наибольшей твердостью отличается алмаз. В настоящее время технические сплавы по своей твердости приближаются к алмазу.
?285.1. Испытайте на твердость имеющиеся под рукой материалы (сталь, свинец, стекло, дерево, ноготь и т. д.) и расположите их в ряд по убывающей твердости.
§ 286. Что происходит при деформации тел. Исследование строения тел посредством рентгеновских лучей (§266) показало, что при упругих деформациях кристалла происходит только небольшое искажение его решетки. Например, ячейки решетки, показанной на рис. 444, в случае деформации кристалла из кубиков превращаются в слегка наклонные параллелепипеды. По снятии деформирующих сил решетка возвращается к прежней форме. В поликристаллических телах эти временные изменения решеток в отдельных кристалликах могут быть различными. Упругие деформации в аморфных телах тоже связаны лишь с небольшими смещениями положений равновесия молекул. Совсем по-иному меняется при упругой деформации строение каучукообразных тел (об этом было рассказано в § 272). Этим и объясняется громадное различие в значениях упругих растяжений, которые могут иметь место в резиновой нити и, например, в стальной проволоке. далее