Фрактография в материаловедении

Рис. 18. Ступенька, РЭМ, ?3000

Рис. 19. Язычок, ПЭМ, ?5400

Усталостные бороздки (рис. 20) – элемент микрорельефа усталостного излома в виде повторяющихся удлиненных впадин и выступов, не пересекающихся между собой и ориентированных перпендикулярно локальному направлению развития трещины на данном микроучастке.

Плато (рис. 20) – плоские участки, вытянутые преимущественно в направлении локального распространения трещины, на которых располагаются усталостные бороздки.

Наличие плато и при отсутствии усталостных бороздок является одним из признаков усталостного разрушения.

Траковые следы (рис. 21) – элемент микрорельефа усталостного излома, образовавшийся в результате соприкосновения противоположных поверхностей разрушения.

Рис. 20. Усталостные бороздки на плато

Рис. 21. Траковые следы, РЭМ, ?1000

Зона вытягивания (рис. 22) – сглаженный (нередко бесструктурный) участок микрорельефа, отвечающий зоне страгивания трещины при наличии пластического затупления ее вершины при всех видах нагружения.

В усталостном изломе зона вытягивания – участок поверхности разрушения, ограниченный с одной стороны фронтом усталостной трещины и с другой – микрообразованиями хрупкого (скольного) или вязкого (ямочного) типа.

К микрофрактографическим признакам зоны вытягивания относятся также сдвиговые микрообразования и вытянутые ямки.

Рис. 22. Зона вытягивания, ПЭМ, ?5000

Механизм разрушения – механизм распространения трещины, оцениваемый на микроуровне.

Скол – механизм хрупкого разрушения, характеризующийся распространением трещины, путем разделения (раскалывания) металла по определенным кристаллографическим плоскостям (внутризеренный скол) или границам зерен (межзеренный скол), а также по границам субструктурных элементов, межфазным границам.

При разрушении путем скола образуется микрорельеф, состоящий из фасеток внутризеренного или межзеренного скола с ручьистым узором и язычками (или без них) и ступенек скола.

Квазискол – механизм внутризеренного квазихрупкого разрушения, характеризующийся распространением трещины преимущественно путем разделения металла по плоскостям, не совпадающим с кристаллографическими плоскостями зерен.

К особенностям рельефа при разрушении путем квазискола относятся фасетки квазискола, гребни, ступеньки, язычки.

Слияние микропустот – механизм внутризеренного или межзеренного вязкого разрушения путем разделения металла вследствие слияния микропустот, зарождение и рост которых происходит в процессе пластического течения металла.

Поверхность разрушения имеет ямочный микрорельеф с разной степенью развития ямок.

Расслоение – механизм разрушения (разделения) металла вследствие образования несплошностей вдоль границ структурных элементов.

Усталостный механизм – механизм разрушения под воздействием циклического нагружения, часто связанный с образованием при продвижении трещины усталостных бороздок путем микросдвига и микроотрыва.

Усталостное разрушение может также происходить путем образования фасеток межзеренного и внутризеренного разрушения.

Смешанный излом – поверхность разрушения, представляющая собой сочетание двух или более видов изломов, различающихся по механизму разрушения.

Внутризеренный излом (рис. 11, 12, 14) – излом, образующийся при разрушении по телу зерна.

Межзеренный (зернистый) излом (рис. 12) – излом, образующийся при разрушении по границам зерен (межсубзеренный – по границам субзерен).

Дефект в изломе – дефект строения металла, проявляющийся на поверхности разрушения.

4.3. Классификация основных видов изломов

Классификация основных видов изломов, их характерные признаки и особенности строения приведены в пп. 4.3.1–4.3.6.

4.3.1. Классификация изломов по макрогеометрии

Однородный излом – излом, характеризующийся морфологически единой поверхностью разрушения (без различимых геометрических зон).

Пример: кристаллический и волокнистый изломы.

Неоднородный излом – излом, характеризующийся наличием зон, отличающихся по макрорельефу.

Различные зоны могут соответствовать различным стадиям разрушения. Граница между зонами на макроуровне может быть выделена по изменению цвета и шероховатости излома при переходе от одной зоны к другой.

Излом звездочкой (рис. 23) – поверхность разрушения разрывного образца с наклонными площадками в виде радиальных лучей (образуется в ряде случаев при разрушении материала с пониженными пластическими свойствами в поперечном направлении).

Чашечный излом (рис. 24) – поверхность разрушения, характеризующаяся наличием центрального участка с шероховатой матовой поверхностью, перпендикулярного направлению растяжения, и наклонных под углом 30°– 60° скосов со сглаженной и блестящей поверхностью.

Рис. 23. Излом звездочкой

Рис. 24. Чашечный излом

Формирование такого макрорельефа обусловлено постепенным изменением вида напряженного состояния при продвижении от центра образца к его периферии (переходом от плоской деформации в центре образца к плоскому напряженному состоянию вблизи образующей цилиндра).

Шевронный излом (рис. 25) – поверхность разрушения, характеризующаяся наличием системы ступенек, имеющих гиперболическую конфигурацию и в совокупности образующих рисунок «елочки», или шеврона.

Рис. 25. Шевронный излом

(Стрелкой показано направление, в котором происходит разрушение)

Является признаком малой пластической деформации при разрушении. Образуется при растяжении с изгибом образцов и деталей прямоугольного сечения, труб, а также в зоне нестабильного роста усталостной трещины.

4.3.2. Классификация по морфологии поверхности разрушения

Кристаллический излом (рис. 26) – поверхность разрушения, состоящая из блестящих плоских участков (граней).

Кристаллический излом является признаком хрупкого разрушения; при рассмотрении на микроуровне выявляются фасетки скола и межзеренные фасетки.

Фарфоровидный излом (рис. 27) – сглаженная, с трудно различимой кристалличностью строения поверхность разрушения светло-серого цвета, похожая на поверхность разрушения фарфора.

При рассмотрении на микроуровне выявляются фасетки скола.

Рис. 26. Кристаллический излом

Расходящиеся рубцы указывают направление разрушения.

Рис. 27. Фарфоровидный излом