Фрактография в материаловедении
Шрифт:
4. Виды изломов
4.1. Исследование макростроения изломов
Исследование макростроения изломов устанавливает:
• вид и характер разрушения металла по признакам, характеризующим качество металла;
• структурные элементы поверхности разрушения, отличающиеся от оптимального строения излома;
• дефекты структуры, приводящие к уменьшению свойств (неметаллические включения);
• макронесплошности, имеющиеся в металле (флокены, поры, расслоения);
• величину
С помощью количественного анализа определяют количество, размеры и распределение элементов строения поверхности, отличающихся от оптимальных, а также степень их отрицательного воздействия на свойства металла.
При проведении макроскопического анализа излом оценивают и классифицируют по следующим основным признакам: ориентация поверхности разрушения; макрогеометрия; степень пластической деформации; шероховатость, цвет, блеск.
Ориентация поверхности излома определяется характером нагружения, действием нормальных и касательных напряжений, вызывающих разрушение.
Макроскопическое исследование строения изломов в большинстве случаев позволяет определить характер разрушения (хрупкое, вязкое) и вид нагружения, при котором произошло разрушение (кратковременное, длительное, усталостное и др.).
Исследование строения изломов называется фрактографией, а методы исследования – фрактографическими.
Анализ строения изломов имеет большое научное и практическое значение по следующим причинам:
1. В строении излома находит четкое отражение процесс разрушения, и поэтому анализ строения изломов является единственным методом, с помощью которого после окончания разрушения можно получить сведения о протекании этого процесса.
2. Излом выявляет зоны, где наиболее неблагоприятно сочетаются условия нагружения и свойства материала, его способность к локальному разрушению, так как излом – это след магистральной трещины, оказавшейся решающей для разделения тела.
3. Строение излома отображает локальные условия разрушения в тонкой, примыкающей к поверхности излома зоне, характеристика вида излома (хрупкий или вязкий) оценивает степень пластической деформации, прошедшей в процессе разрушения в тонком слое вблизи поверхности раздела тела.
4.2. Понятия и термины, используемые при описании поверхностей разрушения
Излом – поверхность раздела, возникающая при разрушении объекта.
Макростроение (макрорельеф) излома – набор элементов поверхности разрушения, используемых для идентификации излома и различимых при визуальном рассмотрении или с небольшим увеличением (<= 50x).
Макростроение (на примере усталостного излома лопатки компрессора) приведено на рис. 8. На изломе хорошо видны усталостные линии.
Рис. 8. Макростроение (макрорельеф) излома
Схема излома
Зона излома – участок поверхности разрушения, характеризующийся строением, отличным от строения других частей излома.
Очаг разрушения (рис. 9, а, б) – место зарождения разрушения, оцениваемое на изломе.
Рубцы (рис. 9, б– 2) – линии на изломе, представляющие собой следы слияния отдельных, близко расположенных соседних трещин, распространяющихся в одном направлении (как правило, от очага разрушения).
Зона долома (рис. 9, б-5) – участок излома, соответствующий конечной стадии разрушения.
Рис. 9. Схема и очаг разрушения:
1 – очаг разрушения; 2 – ступеньки и рубцы; 3 – усталостные линии; 4 – зона ускоренного развития трещины; 5 – зона долома
Магистральная трещина – трещина, приводящая к окончательному разрушению.
Ступенька (рис. 9, б) – след слияния двух трещин, распространяющихся в различных направлениях, при образовании магистральной трещины.
Усталостные линии (рис. 9, б-3) – линии на усталостном изломе, близкие по форме к концентрическим, образующиеся в процессе роста усталостной трещины и представляющие собой расходящиеся от очага разрушения отметки фронта трещины на определенной стадии ее развития.
Расслоение – (рис. 10) несплошности, образующиеся вдоль границ структурных элементов, ориентированные по направлению деформации.
Микростроение (микрорельеф) излома – набор элементов поверхности разрушения, используемых для идентификации излома, разрешаемых методами световой, электронной микроскопии (при увеличении > 50x).
Фасетка – элемент поверхности разрушения с четкими границами, лежащий в одной или близких плоскостях.
Фасетка скола (рис. 11 а, б) – фасетка, образующаяся в результате разрушения по определенным кристаллографическим плоскостям (плоскостям скола), в пределах которой разрушение развивается в одном направлении.