Полиморфное превращение (см. Полиморфизм), при котором изменение взаимного расположения составляющих кристалл атомов (или молекул) происходит путём их упорядоченного перемещения, причём относительные смещения соседних атомов малы по сравнению с междуатомным расстоянием. Перестройка кристаллической решётки в микрообластях обычно сводится к деформации её ячейки, и конечная фаза М. п. может рассматриваться как однородно деформированная исходная фаза. Величина деформации мала (~1-10 %) и соответственно мал, по сравнению с энергией связи в кристалле, энергетический барьер, препятствующий однородному переходу исходной фазы в конечную. Необходимое условие М. п., которое развивается путём образования и роста областей более стабильной фазы в метастабильной, - сохранение упорядоченного контакта между фазами. Упорядоченное строение межфазных границ при малости барьера для однородного фазового перехода обеспечивает их малую энергию и высокую подвижность. Как следствие, избыточная энергия, необходимая для зарождения кристаллов новой фазы (мартенситных кристаллов), мала и при некотором отклонении от равновесия фаз становится сопоставимой с энергией дефектов, присутствующих в исходной фазе. Поэтому зарождение мартенситных кристаллов происходит с большой скоростью и может не требовать тепловых флюктуаций. Вследствие воздействия образовавшейся фазы на исходную фазу энергетический барьер для перемещения границы фаз существенно меньше, чем для однородного перехода; при небольших отклонениях от равновесия он исчезает - кристалл растет со скоростью порядка звуковой и без тепловой активации (превращение возможно при температурах, близких к абсолютному нулю).

Существенную роль при М. п. играют внутренние напряжения, возникающие из-за упругого приспособления кристаллических решёток, сопрягающихся по границам фаз. Поля упругих напряжений приводят к смещению точки равновесия взаимодействующих фаз относительно положения истинного термодинамического равновесия для изолированных, неискажённых фаз; соответственно, температура начала М. п. может значительно отличаться от температуры истинного равновесия. Стремление к минимуму упругой энергии напряжений определяет морфологию, внутреннюю структуру и взаимное расположение мартенситных кристаллов. Новая фаза образуется в форме тонких пластинок, определенным образом ориентированных относительно кристаллографических осей. Пластинки, как правило, не являются монокристаллами, а представляют собой пакеты плоскопараллельных доменов - областей новой фразы, различающихся ориентировкой кристаллической решётки (двойники). Интерференция полей напряжений от различных доменов приводит к их частичному уничтожению. Дальнейшее уменьшение упругих полей достигается образованием ансамблей из закономерно расположенных пластин. Таким образом, в результате М. п. образуется поликристаллическая фаза со своеобразным иерархическим порядком (ансамбли - пластины - домены) в расположении структурных составляющих.

Рост внутренних напряжений в процессе М. п. в определённых условиях приводит к установлению двухфазного термоупругого равновесия, которое обратимо смещается при изменении внешних условий: под действием механических нагрузок или при изменении температуры размеры отдельных кристаллов и их число изменяются.

Представленная картина, которой достаточно полно отвечают М. п. в сплавах цветных металлов, обычно в той или иной мере искажена процессами пластической релаксации - рождением и перемещением дислокаций. Релаксация внутренних напряжений делает М. п. существенно необратимыми, между прямым и обратным превращением возникает значительный гистерезис. «Оседание» дислокаций на межфазных границах уменьшает их подвижность и увеличивает их энергию, соответственно растет барьер для зарождения. Чем больше степень релаксации, тем при меньших отклонениях от точки истинного равновесия фаз может проходить превращение, но тем меньше его скорость и менее отчётливо проявляется закономерный характер продуктов превращения. В одном и том же материале, в зависимости от степени отклонения от точки истинного равновесия фаз и скорости релаксации, наблюдаются кинетически и структурно различные варианты превращения (быстрые «атермические» М. п., изотермические М. п., «нормальные», по кинетике подобные кристаллизации).

М. п. обнаружены во многих кристаллических материалах: чистых металлах, многочисленных сплавах, ионных, ковалентных и молекулярных кристаллах. Наиболее полно изучены М. п. в сплавах на основе железа, в частности в связи с закалкой стали (см. Мартенсит). Большие перспективы практического применения имеют возможность большого обратимого формоизменения при М. п. (например, создание «сверхупругих» сплавов и изделий, восстанавливающих первоначальную форму при нагреве после пластической деформации - «эффект памяти»), а также связь М. п. с появлением сверхпроводящих свойств в некоторых металлах. М. п. (часто в сочетании с диффузионным перераспределением компонентов и изменением атомного порядка) составляют основу многочисленных структурных превращений, благодаря которым с помощью термической и механической обработки осуществляется направленное изменение свойств кристаллических материалов. Значительный вклад в изучение М. п. внесли работы советских учёных (Г. В. Курдюмов и его школа).

Лит.: Курдюмов Г. В., Явления закалки и отпуска стали, М., 1960; Физическое металловедение, под редакцией Р. Кана, выпуск 2, М., 1968; Несовершенства кристаллического строения и мартенситные превращения. Сборник статей, М., 1972.

А. Л. Ройтбурд

Оформление технологических операций, при котором в упрощенной технологической карте (маршрутной карте) указывается лишь последовательность обработки детали (маршрут).

М. т. применяется в единичном и мелкосерийном производстве.

Физическая величина, одна из основных характеристик материи, определяющая её инерционные и гравитационные свойства. В СИ М. имеет размерность кг.

Соответственно различают М. инертную и М. гравитационную (тяжёлую, тяготеющую).

Понятие М. было введено в механику И. Ньютоном. В классической механике Ньютона М. входит в определение импульса (количества движения) тела: импульс p пропорционален скорости движения тела v,

p = m×v (1)

Коэффициент пропорциональности - постоянная для данного тела величина m - и есть М. тела. Эквивалентное определение М. получается из уравнения движения классической механики

f = m×a (2)

Здесь М. - коэффициент пропорциональности между действующей на тело силой f и вызываемым ею ускорением тела a. Определённая соотношениями (1) и (2) М. называется инерциальной массой, или инертной массой; она характеризует динамические свойства тела, является мерой инерции тела: при постоянной силе чем больше М. тела, тем меньшее ускорение оно приобретает, то есть тем медленнее меняется состояние его движения (тем больше его инерция).

Действуя на различные тела одной и той же силой и измеряя их ускорения, можно определить отношения М. этих тел: m₁ : m₂ : m₃ ... = a₁ : a₂ : a₃ ...; если одну из М. принять за единицу измерения, можно найти М. остальных тел.

В теории гравитации Ньютона М. выступает в другой форме - как источник поля тяготения. Каждое тело создаёт поле тяготения, пропорциональное М. тела (и испытывает воздействие поля тяготения, создаваемого другими телами, сила которого также пропорциональна М. тел). Это поле вызывает притяжение любого другого тела к данному телу с силой, определяемой Ньютона законом тяготения:

, (3)

где r - расстояние между телами, G - универсальная гравитационная постоянная, a m₁ и m₂ - М. притягивающихся тел. Из формулы (3) легко получить формулу для веса Р тела массы m в поле тяготения Земли:

Р = m · g (4)

Здесь g = G · M / r² - ускорение свободного падения в гравитационном поле Земли, а r » R - радиусу Земли. М., определяемая соотношениями (3) и (4), называется гравитационной массой тела.

В принципе ниоткуда не следует, что М., создающая поле тяготения, определяет и инерцию того же тела. Однако опыт показал, что инертная М. и гравитационная М. пропорциональны друг другу (а при обычном выборе единиц измерения численно равны). Этот фундаментальный закон природы называется принципом эквивалентности. Его открытие связано с именем Г. Галилея, установившего, что все тела на Земле падают с одинаковым ускорением. А. Эйнштейн положил этот принцип (им впервые сформулированный) в основу общей теории относительности. Экспериментально принцип эквивалентности установлен с очень большой точностью. Впервые (1890-1906) прецизионная проверка равенства инертной и гравитационной М. была произведена Л. Этвешем, который нашёл, что М. совпадают с ошибкой ~ 10^-8. В 1959-64 американские физики Р. Дикке, Р. Кротков и П. Ролл уменьшили ошибку до 10^-11, а в 1971 советские физики В. Б. Брагинский и В. И. Панов - до 10^-12.

Принцип эквивалентности позволяет наиболее естественно определять М. тела взвешиванием.

Первоначально М. рассматривалась (например, Ньютоном) как мера количества вещества. Такое определение имеет ясный смысл только для сравнения однородных тел, построенных из одного материала. Оно подчёркивает аддитивность М. - М. тела равна сумме М. его частей. М. однородного тела пропорциональна его объёму, поэтому можно ввести понятие плотности - М. единицы объёма тела.

В классической физике считалось, что М. тела не изменяется ни в каких процессах. Этому соответствовал закон сохранения М. (вещества), открытый М. В. Ломоносовым и А. Л. Лавуазье. В частности, этот закон утверждал, что в любой химической реакции сумма М. исходных компонентов равна сумме М. конечных компонентов.

Понятие М. приобрело более глубокий смысл в механике спец. теории относительности А. Эйнштейна, рассматривающей движение тел (или частиц) с очень большими скоростями - сравнимыми со скоростью света с » 3Ч10¹⁰ см/сек. В новой механике - она называется релятивистской механикой - связь между импульсом и скоростью частицы даётся соотношением:

(5)

При малых скоростях (v << с) это соотношение переходит в Ньютоново соотношение р = mv. Поэтому величину m₀ называют массой покоя, а М. движущейся частицы m определяют как зависящий от скорости коэфф. пропорциональности между р и v:

(6)

Имея в виду, в частности, эту формулу, говорят, что М. частицы (тела) растет с увеличением её скорости. Такое релятивистское возрастание М. частицы по мере повышения её скорости необходимо учитывать при конструировании ускорителей заряженных частиц высоких энергий. М. покоя m₀ (М. в системе отсчёта, связанной с частицей) является важнейшей внутренней характеристикой частицы. Все элементарные частицы обладают строго определёнными значениями m₀, присущими данному сорту частиц.

Следует отметить, что в релятивистской механике определение М. из уравнения движения (2) не эквивалентно определению М. как коэффициент пропорциональности между импульсом и скоростью частицы, так как ускорение перестаёт быть параллельным вызвавшей его силе и М. получается зависящей от направления скорости частицы.

Согласно теории относительности, М. частицы m связана с её энергией Е соотношением:

(7)

М. покоя определяет внутреннюю энергию частицы - так называемую энергию покоя Е₀ = m₀c². Таким образом, с М. всегда связана энергия (и наоборот). Поэтому не существует по отдельности (как в классической физике) закона сохранения М. и закона сохранения энергии - они слиты в единый закон сохранения полной (то есть включающей энергию покоя частиц) энергии. Приближённое разделение на закон сохранения энергии и закон сохранения М. возможно лишь в классической физике, когда скорости частиц малы (v << с) и не происходят процессы превращения частиц.

В релятивистской механике М. не является аддитивной характеристикой тела. Когда две частицы соединяются, образуя одно составное устойчивое состояние, то при этом выделяется избыток энергии (равный энергии связи) DЕ, который соответствует М. Dm = DЕ/с². Поэтому М. составной частицы меньше суммы М. образующих его частиц на величину DЕ/с² (так называемый дефект масс). Этот эффект проявляется особенно сильно в ядерных реакциях. Например, М. дейтрона (d) меньше суммы М. протона (p) и нейтрона (n); дефект М. Dm связан с энергией Е_g гамма-кванта (g), рождающегося при образовании дейтрона: p + n ® d + g, Е_g = Dm · c². Дефект М., возникающий при образовании составной частицы, отражает органическую связь М. и энергии.

Единицей М. в СГС системе единиц служит грамм, а в Международной системе единиц СИ - килограмм. М. атомов и молекул обычно измеряется в атомных единицах массы. М. элементарных частиц принято выражать либо в единицах М. электрона m_e, либо в энергетических единицах, указывая энергию покоя соответствующей частицы. Так, М. электрона составляет 0,511 Мэв, М. протона - 1836,1 m_e, или 938,2 Мэв и т. д.

Природа М. - одна из важнейших нерешенных задач современной физики. Принято считать, что М. элементарной частицы определяется полями, которые с ней связаны (электромагнитным, ядерным и другими). Однако количественная теория М. ещё не создана. Не существует также теории, объясняющей, почему М. элементарных частиц образуют дискретный спектр значений, и тем более позволяющей определить этот спектр.

В астрофизике М. тела, создающего гравитационное поле, определяет так называемый гравитационный радиус тела R_гр = 2GM/c². Вследствие гравитационного притяжения никакое излучение, в том числе световое, не может выйти наружу, за поверхность тела с радиусом R Ј R_гр. Звёзды таких размеров будут невидимы; поэтому их назвали «чёрными дырами». Такие небесные тела должны играть важную роль во Вселенной.

Лит.: Джеммер М., Понятие массы в классической и современной физике, перевод с английского, М., 1967; Хайкин С. Э., физические основы механики, М., 1963; Элементарный учебник физики, под редакцией Г. С. Ландсберга, 7 изд., т. 1, М., 1971.

Я. А. Смородинский

Модель промышленного изделия в натуральную величину, по которой выполняются формы для изготовления изделий или сами изделия.

Особо точный металлорежущий станок, на котором изготовляют для рабочих металлорежущих станков основные точные детали (винты, зубчатые колеса и др.), определяющие качество и точность станков.

Кузнечный штамп для изготовления горячей штамповкой рабочих штампов или их основных деталей (ручьевых вставок, пуансонов, матриц).

Применение М.-ш. снижает стоимость рабочих штампов, т. к. значительно уменьшает объем последующей механической обработки (фрезерования).

От нем. MaЯstab, от MaЯ - мера, размер и Stab - палка.

Отношение длины отрезков на чертеже, плане, аэрофотоснимке или карте к длинам соответствующих им отрезков в натуре.

Определяемый так численный М. - отвлечённое число, большее 1 в случаях чертежей мелких деталей машин и приборов, а также многих микрообъектов, и меньшее 1 в других случаях, когда знаменатель дроби (при числителе, равном 1) показывает степень уменьшения размеров изображения объектов относительно их действительных размеров. М. планов и топографических карт - величина постоянная; М. географических карт - величина переменная. Для практики важен М. линейный, то есть прямая линия, разделённая на равные отрезки с подписями, указывающими длины соответствующих им отрезков в натуре. Для более точного нанесения и измерения линий на планах строят так называемый поперечный М. Это линейный М., параллельно которому проведён ряд равноотстоящих друг от друга горизонтальных линий, пересечённых перпендикулярами (вертикали) и наклонными линиями (трансверсали). Принцип построения и использования поперечного М. ясен из рисунка, приведённого для численного М. 1 : 5000. Отрезку поперечного М., помеченному на рисунке точками, соответствует на местности линия 200 + 60 + 6 = 266 м. Поперечным М. называют также металлическую линейку, на которой очень тонкими линиями высечено изображение такого рисунка, иногда без каких-либо надписей. Это позволяет легко использовать её в случае любого численного М., применяемого на практике.

Рис. 1 Поперечный масштаб

Лит.: Инженерная геодезия, под общей редакцией П. С. Закатова, М., 1969; Чеботарев А. С., Геодезия, 2 изд., ч. 1, М., 1955.

Отношение численного значения физической величины в свойственных ей единицах измерения к длине отрезка в миллиметрах, изображающего эту величину на схеме, графике и т.п. Не следует путать понятия М. к. и масштаба. Последнее применимо в черчении и картографии.

Размерности наиболее употребительных в материаловедении М. к.:

сил - [m_P] = Н/мм или кгс/мм;

напряжений [m_s] = МПа/мм или кгс×мм^-2/мм;

удлинений [m _Dl] = м/мм или мм/мм;

деформаций [m_e] = 1/мм.

Б.П. Сафонов

Показатель расхода материала, вещества на единицу производимого изделия.

Понятие М. является важной характеристикой во всех случаях, когда «ядро» потребительской ценности изделия представляет не сам материал, из которого оно изготовлено (например, в пищевой промышленности), а его функциональные характеристики (в производств радиоаппаратуры, машиностроении). Наряду с оценкой М. изделия нередко применяют оценки М. производства, что характерно при малоотходных и безотходных технологиях. Наибольший экономический эффект снижения М. достигается в материалоемких производствах – металлургическом, кузнечно-прессовом, в строительстве. Количественно показатель М. представляет собой дробь, в числитель которой записываются фактические затраты материала, а в знаменатель – теоретически рассчитанное минимальное количество материала, необходимое для оптимального функционирования данного изделия.

М. один из основных показателей экономической эффективности общественного производства. М. характеризует удельный (приходящийся на единицу продукции) расход материальных ресурсов (основных и вспомогательных материалов, топлива, энергии, амортизации основных фондов) на изготовление продукции. М. может измеряться в стоимостном и натуральном выражении. Показатель М. используется при анализе производственно-хозяйственной деятельности промышленных предприятий, в частности себестоимости продукции, при сравнительном анализе удельных затрат в различных отраслях промышленности, а также при укрупнённых методах планирования материально-технических ресурсов, установления оптовых цен на новую продукцию и тому подобному.

В рамках народного хозяйства для исключения влияния повторного счёта М. надо исчислять по конечному продукту, то есть по той части совокупного продукта, которая характеризует результат процесса общественного производства. В зависимости от отрасли производства числовое выражение показателя М. изменяется: 0,54 — для торфяной промышленности, 0,807 — в среднем по всей промышленности СССР. Расчёт М. ведётся или по нормам (нормативная величина Мн) или по фактическим данным (фактическая величина Мф). Превышение показателя Мф над Мн показывает резервы снижения М. Уменьшение М. имеет большое народно-хозяйственное значение: оно обусловливает сокращение затрат труда, овеществленного в сэкономленных материальных ресурсах, и увеличение выпуска продукции при тех же производств, фондах, способствует снижению себестоимости, повышению рентабельности. Основные пути сокращения М. — применение наиболее экономичных сортов, размеров и марок материалов, их предварительная обработка (например, обогащение полезных ископаемых), уменьшение отходов в процессе производства (точные методы литья и штамповки), установление оптимальных запасов прочности при конструировании изделий и прочее.

Г. В. Теплов

Исходное сырье, материалы, комплектующие изделия, топливо (предметы труда), а также энергии машины, оборудование и приборы (средства труда), необходимые для производства какой-либо продукции.

М. р. измеряются в натуральных (шт., кг, Дж. и т.п.) или стоимостных (руб.) показателях. М. р. представляют собой прошлый овеществленный труд; экономия их при создании новой продукции является важнейшим резервом снижения материалоемкости и повышения эффективности общественного производства.