Súhrn režimov lomu kovov a analýza povrchu lomu

Ⅰ Úvod

Kovové materiály často čelia scenárom zlyhania, ako sú zlomeniny, korózia, opotrebovanie a deformácie v rôznych aplikáciách. Spomedzi nich je zlomenina považovaná za jeden z najnebezpečnejších typov porúch a vždy sa jej venovala široká pozornosť. Keď sa kov rozdelí na dva alebo viac kusov pod tlakom (niekedy tiež ovplyvnený teplom alebo korozívnym médiom), označuje sa to ako úplný zlom. Keď sú v kove praskliny, nazýva sa to neúplná zlomenina.

Ⅱ Typy kovových zlomenín

1. Klasifikácia podľa stupňa plastickej deformácie pred zlomeninou

Pieskovanie využíva stlačený vzduch ako silu na rozprašovanie abrazívnych materiálov (ako je medená ruda, kremenný piesok, korund, železný piesok, hainanský piesok atď.) vysokou rýchlosťou na povrch obrobku. Nárazom a rezným pôsobením brusiva sa mení povrch obrobku, čím sa dosahuje určitá úroveň čistoty a rozdielna drsnosť.

Tvárna zlomenina

Tiež známy ako tvárny lom alebo plastický lom.

Charakteristika povrchu lomu:Makroskopicky lomová plocha tvárneho lomu vykazuje výraznú plastickú deformáciu, zmeny veľkosti lomu, prítomnosť vláknitých a strižných oblastí a matnú farbu. Mikroskopicky vykazuje jamkové vzory, vláknité štruktúry, lúčovité a rybie kosti.

Stanovenie:Vo všeobecnosti je definované, že ak je zmenšenie plochy hladkej ťahovej vzorky väčšie ako 5 %, považuje sa to za tvárny lom.

▲ Makroskopický povrch tvárneho lomu

▲ Mikroskopický povrch tvárneho lomu

Krehká zlomenina

Charakteristiky zlomeniny:Charakteristikou krehkého lomu na makroskopickej aj mikroskopickej úrovni je nedostatok výraznej plastickej deformácie a relatívne hladké, lesklé povrchy. Tieto vlastnosti vznikajú, pretože materiál neprechádza dostatočnou plastickou deformáciou počas lomu, čo spôsobuje, že sa trhliny rýchlo šíria a vytvárajú čisté, hladké lomové povrchy. Na mikroskopickej úrovni kroky štiepenia, vzory riek a vzory jazyka ďalej odhaľujú mechanizmy lomov a cesty šírenia trhlín krehkých zlomenín.

Nebezpečenstvo:Vo všeobecnosti neexistujú žiadne predchádzajúce príznaky a vyskytuje sa náhle, čo často vedie k vážnym následkom.

Stanovenie:Zníženie plochy prierezu o menej ako 5 % v hladkých vzorkách v ťahu môže naznačovať minimálnu rovnomernú plastickú deformáciu, ktorá sa považuje za krehký lom.

▲ Makroskopický povrch krehkého lomu

▲ Makroskopický povrch krehkého lomu

2. Klasifikácia podľa cesty šírenia trhlín

Transgranulárna zlomenina

Charakteristika:Trhlina sa šíri vnútrom zŕn.

Príroda:Môže byť buď ťažný alebo krehký.

▲ Schéma transgranulárnej zlomeniny

▲ Mikrosnímka transgranulárnej zlomeniny

Intergranulárna zlomenina

Charakteristika:Trhlina sa šíri pozdĺž hraníc zŕn.

Príroda:Väčšinou krehké zlomeniny.

▲ Schéma medzikryštalickej zlomeniny

▲ Mikrosnímka medzikryštalickej zlomeniny

3. Klasifikácia podľa typu napätia a relatívnej polohy orientácie povrchu lomu k napätiu

Ťahová zlomenina

Orientácia povrchu lomu je kolmá na maximálne normálové napätie.

Príroda:Väčšinou krehký lom, ale môže vykazovať aj výraznú plastickú deformáciu.

Šmyková zlomenina

Orientácia povrchu lomu je v súlade so smerom maximálneho šmykového napätia, pričom s maximálnym normálovým napätím tvorí uhol 45 stupňov.

Príroda:Tvárny lom.

 

4. Klasifikácia podľa povahy záťaže a príčiny stresu

Únavová zlomenina

Definícia:Lom vyskytujúci sa v materiáloch pri striedavom zaťažení.

Mechanizmus:Výsledok kombinovaného účinku striedavého stresu a času.

▲ Únavová zlomenina spôsobená kombinovaným napätím a stlačením

Environmentálna zlomenina

Definícia:Nízkonapäťový lom materiálov spôsobený environmentálnymi faktormi.

Klasifikácia:Zahŕňa hlavne korózne praskanie pod napätím a vodíkové krehnutie.

▲ Zlomenina korózie

II. Metódy povrchovej analýzy kovových lomov

Trojstupňová metóda na analýzu povrchov lomov kovov je systematický proces zameraný na pochopenie príčin, mechanizmov a vlastností lomov materiálu pozorovaním a hodnotením povrchov lomov.

Krok 1: Makroskopické pozorovanie

Účel:Na vykonanie počiatočného pozorovania voľným okom, lupou alebo nízkovýkonným optickým mikroskopom na získanie makroskopických informácií o povrchu lomu.

Obsah

Prehľad pozorovania:Najprv pozorujte všeobecný vzhľad a vzájomné vzťahy rôznych oblastí povrchu zlomeniny voľným okom a šošovkami s nízkym zväčšením.

Analýza povahy zlomeniny:Urobte predbežné určenie povahy lomu, ako je tvárny lom, krehký lom atď.

Posúdenie pôvodu trhliny:Analyzujte miesto vzniku trhliny a smer šírenia trhliny.

Hodnotenie kvality metalurgického a tepelného spracovania:Na predbežné posúdenie metalurgickej kvality a kvality tepelného spracovania použite makroskopické pozorovanie.

Nahrávanie:Fotografujte a zaznamenávajte výsledky makroskopických pozorovaní pre následnú analýzu.

Krok 2: Mikroskopické pozorovanie

Účel:Vykonávať hlbšie pozorovanie pomocou vysokovýkonných mikroskopov (ako sú metalografické mikroskopy a skenovacie elektrónové mikroskopy) na získanie mikroskopických informácií o povrchu lomu.

Obsah

Priame pozorovanie povrchu lomu:Pozorujte mikroskopické morfologické charakteristiky povrchu lomu pomocou metalografických mikroskopov alebo rastrovacích elektrónových mikroskopov.

Pozorovanie profilu zlomeniny:Ďalej pochopiť mikroštruktúru, cestu šírenia trhlín a mechanizmus lomu.

Overenie makroskopických informácií:Na ďalšie overenie informácií získaných počas makroskopického pozorovania použite mikroskopické pozorovanie.

Určenie povahy zlomeniny:Presnejšie určiť povahu, rýchlosť šírenia a miesto pôvodu zlomeniny na základe výsledkov mikroskopického pozorovania.

Identifikácia príčiny zlomeniny:Pomocou komplexnej analýzy identifikujte príčinu a mechanizmus zlomeniny.

Krok 3: Kvantitatívna analýza

Účel:Vykonávať hlbší výskum na povrchu lomu prostredníctvom kvantitatívneho testovania a analýzy s cieľom získať presnejšie údaje o výkonnosti.

Obsah

Analýza chemického zloženia:Analyzujte chemické zloženie lomového materiálu vrátane obsahu hlavných prvkov, nečistôt a nekovových inklúzií.

Testovanie mechanických vlastností:Vykonajte skúšky ťahom, nárazom, tvrdosťou a inými mechanickými vlastnosťami materiálu lomu, aby ste vyhodnotili jeho pevnosť, húževnatosť a tvrdosť.

Morfologická analýza zlomeniny:Na kvantitatívnu analýzu morfológie lomu, ako je dĺžka, šírka, hĺbka trhliny atď., používajte nástroje, ako sú skenovacie elektrónové mikroskopy (SEM).

Hodnotenie mechanizmu lomu:Vyhodnoťte mechanizmus lomu, ako je tvárny lom, krehký lom atď., na základe výsledkov kvantitatívnych testov.

Komplexné hodnotenie:Kombinujte výsledky z makroskopického pozorovania, mikroskopického pozorovania a kvantitatívnej analýzy, aby ste mohli komplexne posúdiť vlastnosti materiálu.

Prostredníctvom trojstupňovej metódy povrchovej analýzy zlomenín kovu je možné získať komplexné a hlboké pochopenie príčin, mechanizmov a vlastností zlomenín kovových materiálov a poskytnúť dôležité referencie pre návrh, výrobu a použitie materiálov.