Несплошности материала

С другой стороны, адсорбционная теория опирается на тот факт, что большинство металлов, подчиняющихся определению 1, являются.переходными металлами в периодической системе (т. е. они имеют электронные вакансии или неспаренные электроны в d-оболочках атома). Наличие неспаренных электронов объясняет образование сильных связей с компонентами среды, особенно с О2, который также содержит неспаренные электроны (что приводит к появлению парамагнетизма) и образует ковалентные связи в дополнение к ионным. Кроме того, переходные металлы имеют высокую температуру возгонки по сравнению с непереходными, что благоприятствует адсорбции компонентов окружающей среды, так как атомы металла стремятся остаться в кристаллической решетке, а образование оксида требует выхода из нее. Образование химических связей при адсорбции кислорода переходными металлами требует большой энергии, поэтому такие пленки называются хемосорбционными, в отличие от низкознергетических пленок, называемых физически адсорбированными. На поверхности непереходных металлов (например, меди и цинка) оксиды образуются очень быстро и любые промежуточные хемосорбционные пленки являются короткоживущими. На переходных металлах хемосорбированный кислород термодинамически более стабилен, чем оксид металла [22]. Многослойная адсорбция кислорода, характеризующаяся ослаблением связей с металлом, приводит с течением времени к образованию оксидов. Но подобные оксиды менее существенны при объяснении пассивности, чем хемосорбционные пленки, которые продолжают образовываться в порах оксида.

В газообразном состоянии никель имеет конфигурацию 3d84s2, что соответствует двум d-электронным вакансиям или двум неспаренным d-электронам в третьей оболочке атома (максимальное число размещенных d-электронов равно 10, например у атома меди: 3d104s). В процессе конденсации, затвердения и образования металлических связей неспаренныё электроны каждого атома никеля стремятся спариться с неспаренными электронами соседних атомов. Это приводит к уменьшению числа электронных вакансий в твердом никеле по сравнению с газообразным, чем и объясняется определенное значение: 0,6 вакансий или 0,6 неспаренных электронов на атом никеля. Если принять, что спаривание d-электронов возрастает со сближением атомов в сплаве и является линейной функцией от концентрации никеля, то число вакансий на атом никеля можно считать равным 2—(2 — — 0,6) ат. % Ni/ЮО, что соответствует двум вакансиям при нулевом содержании Ni и 0,6 вакансиям при 100 % Ni. Сплав теряет характеристики переходного металла, имея такой состав, при котором общее число d-вакансий равно числу неспаренных, до-норных (один на атом меди) или:

Растворимость газов в металлах. Жидкие и твердые металлы, а также системы, образованные в результате металлической связи, могут растворять в себе газы только в атомарном состоянии, причем те, которые имеют в атомах непарные электроны (Н; N), но не образующие ионных связей с металлами, как это .характерно для активных окислителей (F, C1). В малоактивных металлах кислород может растворяться без образования оксидов (Аи; Ag). Инертные газы, атомы которых не имеют неспаренных электронов, в металлах растворяться не могут. Кислород растворяется в металлах в виде "своих соединений, обладающих металлообразным характером (субоксиды d-металлов, низшие оксиды d-металлов, обладающие металлической проводимостью) .

РАДИКАЛЫ ХИМИЧЕСКИЕ, радикалы свободны е,— частицы, к-рые образуются при отщеплении атомов или атомных групп от молекул химических соединений, гл. обр. органических. Р. х. могут возникать под действием тепла, катализаторов, УФ света, радиац. излучения. Характерная особенность Р. х. — высокая хим. активность, обусловл. наличием свободных валентностей (неспаренных электронов). Большинство Р. х. обладает чрезвычайно малой продолжительностью жизни; напр., для простейшего Р. х.— метила (СН3—) она составляет 4 мс. Известны также относительно устойчивые Р. х., напр, трифенилметил [(С6Н5)3С—]. Р. х. играют важную роль в гетерогенном катализе, ферментативных процессах в живых организмах, в реакциях горения и взрыва, в важнейших пром. процессах — •крекинге, пиролизе, полиме-ризации.

Следует отметить, что на частотах v <^ Есв /h активное сопротивление сверхпроводника очень мало. Кроме того, оно уменьшается с понижением температуры, так как уменьшается концентрация неспаренных электронов.

ляются парамагнетики. Поэтому рассмотренный резонанс неспаренных электронов называют электронным парамагнитным резонансом <ЭПР). Первые удачные опыты по ЭПР были проведены Завойским в 1944 г. На рис. 11.19, б показана принципиальная схема установки для наблюдения этого явления. Образец помещается в постоянное магнитное по4е Я0, созданное наконечниками электромагнита NS. На образец накладывается созданное генератором высокочастотное электромагнитное поле, магнитный вектор которого дерпеидикуля-рен полю Н0. Изменяя частоту со электромагнитного поля или напряженность ростоянного поля Н0, можно .достичь резонансного поглощения высокочастотной энергии образцом.

Катодный процесс при коррозии в кислых средах сводится, в основном к выделению водорода, протекающего через стадию разряда ионов гидроксония . При подходе к поверхности металла ионы гидроксония в растворе, содержащем сероводород, будут встречать слой его хемосор-бированных молекул, которые прочно связаны с поверхностью (возможно, благодаря взаимодействию за счет свободных неспаренных электронов серы). Происходит электростатическая и специфическая адсорбция ионов гидроксония по слою молекул сероводорода, так как поверхность металла заряжена отрицательно, а нейтральные молекулы сероводорода не устраняют электростатического влияния электрического поля (рис. 7, о). Следующим этапом является протонизация молекул сероводорода подошедшими ионами гидроксония с образованием ионов сульфония (рис. 7,6).

Таким образом, наличие в стали карбидов различных составов может существенно влиять на ее коррозионную стойкость. Если элемент образует карбиды менее стойкие, чем цементит, то стойкость цементита, легированного этим элементом, уменьшается из-за ослабления прочности связи между металлом и углеродом. Та же зависимость наблюдается и для карбидов других типов. Это объясняется тем, что перенос электрона с атома углерода на атом металла приводит к увеличению числа неспаренных электронов в d-оболочке атома металла и, сле-довательно, к усилению взаимодействия ионов в том случае, если число электронов в d—оболочке атома данного металла меньше пяти, и к обратному результату, если число атомов в
Авторами работы [59, с. 77] изучено влияние флюенса (вплоть до 7-Ю21 нейтр./см2) при температуре 100 — 535° С на параметры сигнала ЭПР в графите марки ГМЗ. Увеличение интенсивности сигнала ЭПР, измеренного при температуре жидкого азота, указывает на локализованность неспаренных электронов, которые могут быть захвачены дефектами решетки. В общем виде соотношение между флюенсом, температурой облучения и числом созданных в единице массы парамагнитных центров имеет вид

Здесь точки над молекулами означают наличие неспаренных электронов.

образуют пары; в атомах этих элементов нет неспаренных электронов, что и обусловливает их инертность. Атомы всех остальных элементов имеют неспаренные электроны, чем и обусловлена их химическая активность.

нитного поля при наличии несплошности материала. Наибольшая эффективность метода проявляется у немагнитных материалов при контроле усталостных трещин. Чувствительность метода определяется чувствительностью дефектоскопа, характером трещины (несплошности), свойствами материала детали и условиями контроля.

Морфологические особенности излома формируются при вязком внутризеренном разрушении как результат пластической деформации, развивающейся в зоне разрушения непосредственно в процессе образования несплошности. Увеличение интенсивности пластической деформации и расширение объемов, где она протекает, увеличивает затраты энергии на распространение трещины. Страгивание трещины от несплошности материала при внешнем воздействии будет зависеть не только от условий нагружения, но и от степени стеснения пластической деформации в вершине несплопшости. Исследования разрушения образцов из стали с пределом прочности 430-570 МПа при различных параметрах надреза круглого образца показали [36], что по мере изменения жесткости напряженного состояния меняется соотношение между размерами ямок на начальном этапе развития страгиваемой трещины. Испытаны на растяжение круглые образцы с разным диаметром (4r)min B минимальном сечении и радиусом надреза р в этом сечении. В случае острого надреза 0,2 мм начальное разрушение имело место у надреза, а с мягким радиусом более 1 мм разрушение начиналось в центральном сечении образца. При указанном остром надрезе ширина ямок 20-40 мкм у надреза и далее — 40-80 мкм, тогда как у мягкого радиуса ширина ямок составила 10-20 мкм. Жест-

Вдоль фронта усталостной трещины развитие разрушения связано с каскадом скачков в момент увеличения размера несплошности материала, реализуемых в разных условиях по напряженному состоянию материала. Одинаковый скачок трещины может быть на рассматриваемой длине трещины при разных условиях внешнего воздействия, как это было показано в главе 2.

Очагом зарождения усталостной трещины в основании галтельного перехода в картере № 3 явился каскад поверхностных несплошностей материала общим размером 4x1 мм (рис. 13.11). Выявленные в очаге поверхностные несплошности были покрыты слоем грунта и эмали, что свидетельствовало об их производственном происхождении. Несплошности материала образовали на поверхности детали "козырек" под углом около 45°

Рис. 13.27. Рельеф поверхности вскрытой несплошности материала в виде волосовины на участке № 2 с растрескиванием материала

несплошности материала

Содержащие хлорид меди травители имеют и другое достоинство, заключающееся в том, что образующийся на поверхности шлифа слой меди защищает участки несплошности материала от воздействия просачивающихся из пустот остатков травителя. После удаления поверхностных слоев меди еще сохранившиеся остатки травителя нейтрализуют аммиаком. Анализируя структуру границ аустенитных зерен, можно исследовать распространение трещин при коррозии под напряжением или закалочных

Дефекты типа несплошности материала сварных соединений разделяют на производственно-технологические и эксплуатационные (табл. 5.1).

Эталонный образец МО-2 (см. рис. 6.15) предназначен для оценки работоспособности дефектоскопов полюсного намагничивания с применением соленоида или кабеля, намотанного на объект в виде соленоида. Образец представляет собой стальной брусок с размерами 120 х 30 х 10 мм, на котором выполнен один дефект в виде плоской несплошности материала.

скопа проверяют перед началом каждой рабочей смены, а в полевых условиях перед каждым применением дефектоскопа. При этом используют контрольные образцы с искусственными дефектами, детали с эксплуатационными, технологическими дефектами или другими типами дефектов несплошности материала.

не, по виду излучения звука (непрерывное или импульсное излучение) и по действию несплошности материала (или граничной поверхности). Способы представлены в таблице пока лишь кратко; ниже они описываются более или менее подробно в соответствии с их практическим значением.