сферический выступ и отпечаток изменят кривизну так, что их радиусы (рис. 41, б) по срор муле Герца будут связаны соотношением

где Е — модуль упругости.

При этом между выступом и пластинкой появится зазор [г, на расстоянии х от оси выступа равный:

Если по Д. Тэйбору допустить, что данный металл в узле схватывания может растянуться без разрушения на гкр, то радиус окружности хКр, в пределах которой возможно для этого металла сохранение неразрушенных узлов схватывания после снятия Р, определится из формулы

Таким образом, узлы схватывания могут разрушаться (за пределами х хкр) в результате деформаций, возникающих после снятия внешней нагрузки. С. Б. Айнбиндер с сотрудниками [3], рассматривая процессы холодной сварки с учетом этих явлений, отмечают влияние запаса упругой энергии, накапливаемой в деформируемом образце, на условия сохранения узлов схватывания после снятия нагрузки. С уменьшением толщины материала холодная сварка облегчается [6]. Роль остаточных напряжений убедительно подтверждается в процессе так называемой «грушевидной» холодной сварки [99], при которой форма соединения, по существу, исключает возможность его разрушения после снятия сварочного усилия; этот процесс позволяет сваривать сталь без особых затруднений.

В действительности при сварке имеется не один, а много выступов, вдавливание которых можно представить схемой на рис. 41, в. Вероятность получения прочного соединения по всей поверхности должна увеличиваться при уменьшении расстояния 2а между соседними выступами (если а С.хкр, то всегда г Сгкр и узлы схватывания после снятия нагрузки не должны разрушаться) и при увеличении гКр.

Выполнение первого условия связано с технологией сварки. Величину а можно уменьшить лучшим выравниванием поверхности за счет увеличения степени деформации. Величина гКр в основном зависит от свойств свариваемого металла. Очевидно, что субмикроскопические узлы схватывания в соединении могут чередоваться с соизмеримыми с ними несваренными участками, являющимися острыми концентраторами остаточных напряжений, возникающих при снятии нагрузки Это создает опасность хруп-70

ею разрушения, вероятность которого увеличивается из-за наклепа в зоне сварки. Поэтому чем более склонен материал к хрупкому разрушению, тем меньше гКр и хКр и, как следствие, тем больше должно быть ет1п, обеспечивающее неравенство с =^ хКр-Склонность к хрупкому разрушению можно характеризовать температурой хладнохрупкости: чем она выше, тем вероятнее хрупкое разрушение материала, и как следствие, тем труднее должна быть его холодная сварка.

Изложенная рабочая гипотеза позволяет объяснить: а) почему холодная сварка перлитной стали, армко-железа и очень пластичного карбонильного железа затруднена: нелегированный феррит имеет относительно высокую температуру хладнохрупкости (даже для карбонильного железа около —40° С); б) почему холодная сварка глубокоаустенитной стали, несмотря на высокую степень легирования, легче, чем перлитной; она остается чистоаустенитной при значительной деформации и пластична вплоть до 20е К; в) почему алюминий, медь, золото, серебро хорошо свариваются в холодную: они пластичны практически до 1° К; хорошо свариваемый вхолодную ниобий высокой чистоты пластичен почти до 20° К [1331; г) почему легирование (в частности, алюминия) повышает ет1п: оно ведет к охрупчиванию сплава; однако при сварке с подогревом до Т^Трекр (см. рис. 28) етш для Д16 приближается к ет1п для алюминия — при таком нагреве уменьшаются остаточные напряжения и материал становится менее хрупким [33].

Таким образом, свариваемость (при холодной сварке) можно связать с пластичностью материала, однако не с его технологической пластичностью, оцениваемой удлинением при комнатной температуре [11], а со склонностью к хрупкому разрушению в неблагоприятных условиях (при остром надрезе и наклепе).

По современным представлениям склонность к хрупкому разрушению металла тем больше, чем выше напряжение (ст8. „), необходимое для движения в нем дислокаций. При большом ст8. „ велика вероятность разрушения до начала пластической деформации, т. е. хрупкого разрушения. Напряжение ав_п можно рассматривать как сумму [143]:

о-& п = о* + 2стпр + о л,(14)

где оп — напряжение, необходимое для перемещения единичной дислокации в кристалле, свободном от других дефектов строения (так называемое напряжение Пайерлса); 2стпр — напряжение, необходимое для преодоления сил торможения движения дислокации, создаваемых концентрирующимися у дислокации примесными атомами внедрения (облаком Котрелла); сл — сопротивление движению дислокации, связанное с тормозящим действием других дислокаций (параллельных, пересекающихся), имеющихся в металле.