Условием роста хрупкой трещины является нарушение равновесия между освобождающейся при этом энергией упругой деформации и приращением полной поверхностной энергии (включая и работу пластической деформации тонкого слоя, примыкающего к краям трещины). Хрупкая прочность элемента с трещиной обратно пропорциональна , где l — полудлина трещины. В линейной теории механики упругого разрушения вводится константа материала K1c (вязкость разрушения), характеризующая сопротивление развитию трещины в условиях плоской деформации. Хрупкая трещина распространяется с большой скоростью (около 1000 м/сек в стали, что составляет примерно 1 /5 от скорости распространения упругой волны сдвига).
Склонность материала к хрупкому разрушению оценивают обычно по температурным зависимостям работы разрушения или характеристик пластичности, позволяющих определить критическую температуру хрупкости Ткр , т. е. температуру перехода из пластического состояния в хрупкое. Чем выше Ткр , тем более материал склонен к хрупкому разрушению.
При рассмотрении макроскопических закономерностей хрупкого разрушения необходимо учитывать две независимые характеристики — сопротивление пластической деформации (предел текучести ss ) и сопротивление хрупкому разрушению (хрупкая прочность, сопротивление отрыву Soт ). При понижении температуры испытания, введении надрезов — концентраторов напряжения, увеличении скорости деформации ss возрастает быстрее, чем Soт , вследствие чего происходит переход от вязкого разрушения к хрупкому (рис. ).
Представление о возникновении хрупкого разрушения как результате небольшой предварительной пластической деформации лежит в основе дислокационной теории разрушения. Зарождение хрупких трещин связывают с плоским скоплением линейных дефектов кристаллической решётки — дислокаций — перед каким-либо препятствием, которым 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.
Характерной особенностью хладноломких переходных металлов (см. Переходные элементы , Хладноломкость ) является резкий рост предела текучести при понижении температуры ниже 0,2 от температуры плавления и при повышении скорости деформации. Увеличение сопротивления пластической деформации затрудняет релаксацию напряжений в металле под нагрузкой как на стадии возникновения трещины (перед скоплением дислокаций), так и на стадии её развития (в пластической зоне перед кончиком растущей трещины), способствуя переходу металла в хрупкое состояние.
Вместе с тем Х. — структурно-чувствительное свойство. Неоднородности структуры и состава металлов, рост размеров зёрен, содержание вредных примесей, выделение хрупких фаз, особенно по границам зёрен, повышают Ткр . Атомы элементов, образующие твёрдые растворы внедрения, взаимодействуют с дислокациями, уменьшая их подвижность и способствуя переходу вещества в хрупкое состояние. Очистка металлов от атомов внедрения (С, О, N) понижает Ткр . Легирование может как повышать, так и понижать Ткр вследствие изменения фазового состава и структуры металлов, а также в результате влияния на подвижность дислокаций в металле. Облучение металлов частицами высоких энергий вызывает увеличение сопротивления движению дислокаций, повышает степень закрепления последних и приводит к возрастанию Ткр . Упорядочение в расположении атомов также обусловливает повышение Ткр .
Исследования поверхности разрушения (фрактография) указывают на то, что трещина хрупкого разрушения в металлах и сплавах распространяется вдоль простых кристаллографических плоскостей (скола) либо по границам зёрен. Последний случай обусловлен адсорбционным обогащением границ зёрен вредными примесями (Р, S, Sb и др. элементами в сталях), резко снижающими силы сцепления между зёрнами.
Специфические виды Х. — водородная Х. и замедленное разрушение стали и сплавов — проявляются только при очень низких скоростях нагружения или при длительном воздействии статической нагрузки ниже предела текучести. Металл в этих случаях может не обнаруживать повышенной склонности к хрупкому разрушению при обычных ударных испытаниях. Разрушение развивается в три стадии — инкубационный период, стадия медленного роста хрупкой трещины и быстрый долом после достижения трещиной критической длины. Медленный скачкообразный рост хрупкой трещины в закалённой стали связан с тем, что при закалке возникают упругие микронапряжения, облегчающие рост трещины при невысоких напряжениях, приложенных извне. Облегчение же роста трещины в случае водородной Х. вызывается диффузией Н в область напряжённого состояния перед растущей трещиной.
Лит.: Дроздовский Б. А., Фридман Я. Б., Влияние трещин на механические свойства конструкционных сталей, М., 1960; Атомный механизм разрушения, пер. с англ., М., 1963; Черепанов Г. П., Механика хрупкого разрушения, М., 1974.
С. И. Кишкина, В. И. Саррак.
Схема перехода каменной соли из вязкого состояния в хрупкое при понижении температуры испытания на растяжение (по А. Ф. Иоффе).
Хрусталёв Петр Алексеевич
Хрусталёв Петр Алексеевич (настоящая фамилия — Носарь Георгий Степанович) (1879, Переяслав, ныне Переяслав-Хмельницкий, — 1919, там же), российский политический деятель. В 1906—09 член РСДРП, меньшевик. Летом 1905 член «Союза освобождения» , выступал за создание беспартийной либеральной рабочей организации, был арестован, В октябре 1905 как беспартийный избран председателем Петербургского совета, в ноябре арестован, в 1906 сослан в Сибирь. В 1907 бежал из ссылки за границу; делегат 5-го съезда РСДРП. В годы реакции 1907—10 ликвидатор , затем отошёл от политической деятельности. В 1914 вернулся в Россию. В 1918 сотрудничал с П. П. Скоропадским и С. В. Петлюрой ; расстрелян за контрреволюционную деятельность.
Хрусталик
Хруста'лик, чечевицеобразное прозрачное тело (двояковыпуклая линза), расположенное внутри глазного яблока, позади радужной оболочки , против зрачка ; часть светопреломляющего (диоптрического) аппарата глаза позвоночных животных и человека. Структурно Х. делится на передний эпителий и тело, состоящее из волокон и межклеточного цементирующего вещества. Снаружи Х. одет капсулой — эластичной пластинчатой оболочкой. В Х. различают переднюю и заднюю поверхности и соответственно передний и задний полюса, через которые проходит оптическая ось глаза. Экватором Х. называется максимальная окружность по боковой поверхности в плоскости, перпендикулярной оптической оси. В зоне экватора к капсуле прикреплена круговая циннова связка; изменение её натяжения меняет кривизну поверхности Х., в результате чего у высших позвоночных осуществляется аккомодация . У рыб и земноводных Х. подвешен на связке и при аккомодации отодвигается или придвигается к сетчатке с помощью специальной мышцы. В эмбриональном развитии Х. образуется из покровного эпителия под индуцирующим влиянием зачатка глаза. Вода в Х. составляет около 65%, белки 35%. Х. позвоночных растет в течение всей жизни. В результате склерозирования Х. происходит возрастное ослабление аккомодации (см. Пресбиопия ). Наиболее распространённое патологическое изменение Х. — его помутнение (катаракта ).
О. Г. Строева.
Хрусталь
Хруста'ль (от греч. krýstallos — кристалл), особый вид стекла , в состав которого входит в значительных количествах окись свинца (или бария). Название «Х.» было дано по аналогии с горным Х. Способы украшения изделий из Х. — гравировка, огранка, резьба, шлифовка. Благодаря содержанию свинца и определённому подбору углов, образуемых гранями изделия из Х. отличаются необыкновенно яркой, многоцветной игрой света.
Набор хрустальных ваз (с алмазной гранью). 1968. Художник С. Раудвеэ. Стеклозавод «Неман» (БССР).
Хрусталь горный
Хруста'ль го'рный, см. Горный хрусталь .
Хрустальная трава
Хруста'льная трава', растение семейства аизовых; то же, что ледяная трава .
Хрустальное
