שבר דוקטיל הוא מצב הכישלון הדומיננטי במכות הנדסיות רבות וסגסוגת, המאופיינים על ידי עיוות פלסטיק נרחב של מאקרוסקופי לפני קרע.בניגוד שבר שבירה, אשר מתפשט באופן קטסטרופלי עם אזהרה מינימלית, דיקטילי מספק רמזים גלויים - צוואר, סגסוגת משטח, משטח ייצור חומרים שברים, והיאריים - המאפשרים החלפת או תיקון.

גורמים מבניים המשפיעים על דוקטריון Fracture

הרגישות של מתכת לשבירת דוקטרילי אינה רק רכוש גדול; היא מופיעה מההתנהגות הקולקטיבית של תכונות מיקרו-רסאליות.גורמי המפתח כוללים גבולות דגנים, חלקיקים אחרים-phase, רשתות פירוק, מורפולוגיה שלב, וכיוון קריסטלוגרפיה.

גודל גרלין ו-Girin Boundary Character

גודל גרנין מפעיל השפעה חזקה על שבר דוקטריליות.עבור רוב המתכות, צמצום גודל הדגנים גדל דוקטריות ונוקשות, אפקט שנתפס על ידי יחסי הול-פטרון עבור כוח אבל גם החל על טיהור מבנים. דגנים יפים לספק יותר אזור גבול דגנים נפח, אשר מעכב את רמת הצמיחה והפיכות גבוהה יותר על ידי ריכוז מתפתל, corse מאפשר דגנים קצרים יותר, 000 טווח מוקדם יותר, 000 של גבולות של חיכוך גבוה יותר, או חיכוך גבוה יותר, 000 ביעילות, 000.

חלקיקים ו- Second-Phase Particles

הכללות לא-מטאליות - סולידים, תחמוצות, ניטרידס, אחמיסים - וחלקים אחרים-phase (carbides, intermetallics) הם אתרים עיקריים עבור nucleation .גודל החלקיקים, צורה, הפצה מרחבית, וחוזקות אג"ח בין-גזעית חזקה להכתיב את המתח הקריטי עבור רִיקְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְטְ

הכחשה ומבנה משנה

חסרונות הם נושאי עיוות פלסטי, ואת צפיפותם וסידורים לקבוע את היכולת לעבוד קשה ושיקום מאוחר יותר. נחיתות פירוק גבוה מגביר את לחץ זרימת הדם, אבל גם להרחיב את טווח המתח מעל אשר צמיחה רִיק יכול להתרחש. במהלך deformation, פירוק צפיפות עצמית לתוך תאים, קירות, ו subgrains. ובכן, מבנים תאים מלוטשים בתוך מול מקוטב (F) כגון מתחמי מתכת, כגון ירידה עצמית נמוכה יותר, ירידה במשקל סגור.

שלב הפצה ומיקרו-אורטוריות

Multiphase microstructures - התנהגות שברים מפרה-pearlite, martensite-austenite, כפול-phase פלדה -exhibit כי משקף את התכונות ואת הסדר המרחבי של כל שלב.החומרים (רשמי, bainite) לשאת לחץ גבוה יותר, אבל יכול לפצח מוקדם מדי או מתפתל, בעוד שלבים רכים (פר) ו-tostamttottottotto detextextial) כדי לקדם את האפקטים פשוטים, באופן אוטומטי.

טקסט קריסטלגרפי ו Anisotropy

אוריינטציה גבישית מועדפת (טקסטורה) משפיעה על האנתרוטרופיה הפלסטית של מתכות, המשפיעה על כיוון התפתחותי ודרמוסמנטים משטח שבר.בגלי אלומיניום עם מרקם קוביה חזק, רִיק מחלחל לאורך הכיוון המתגלגל, המוביל לפיצול לאורך כיוון ההפוך תחת עומסי לחץ דם (HCP) ו- zirconium, קובע את הפעלת הבכיבות של מטושטשים או מיפוי חומרים מקודמים (אפקטים מתקדמים) באמצעות מיפוי אלקטרונים) באמצעות מיפוי (אפקטים).

טמפרטורה ואפקטים סטרין

התנהגות שבר דונטאלי אינה קבוע מיקרו-מבנה; זה תלוי בתנאי פיזור.בטמפרטורות הומולוגיות נמוכות, תנועה של פירוק מופעלת תרמי מעכב, קידום מתחים זרימה גבוהים יותר ומאוחר יותר מהירויות ריקות. בטמפרטורות ביניים, התאוששות דינמית מפחיתה את העבודה קשה יותר, מרחיבה את המתח עד רדיפת דינמי מציגה רגישות דגנים.

מכניזם של דוכסי פלאקטל במיקרוסקאיה

תהליך השבעה הדלקטינים ברמת המיקרו-מבנה מתפתח בשלושה שלבים נפרדים: טיהור ריק, צמיחה נטולת חלל ופירוק של פחם.כל שלב נשלט על ידי מתח מקומי, מתח ואדריכלות מיקרו-מבנה.

Void Nucleation

הוואידים מתמלאים כאשר לחצים מקומיים עולים על הכוח הבין-גזעי של חלקיק הכללה או חלקיק השני-phase, או על ידי decohesion מן הממטריקס או על ידי שבר חלקיקים.הלחץ הקריטי של decohesion תלוי בגודל חלקיקים, צורה וכוח אג"ח, כמו גם את חומר ההכללה הניטרלית של המדינה Void מתרחש בדרך כלל במתח נמוך יחסית (1030% של ריצוף) ומעדיף את החלקים המשתנים, במיוחד.

Void growth

ברגע שנקיון, ריקנים גדלים תחת השפעת זן פלסטיק ולחץ הידרוסטטי פלורנסטי.מודל רייס-טרסי מתאר את קצב הצמיחה כתפקוד אקספוננציאלי של הדחיסות (לחץ מופץ על ידי מתח שווה ערך) בטריקוקסיאליות נמוכה (למשל, מתח לא-שי), מחלישים גדלים לאט באופן מפואר; בטמפרטורות גבוהות יותר (כמו קיבולת של צמיחה נמוכה).

Void Coalescence

הצטברות של ריקנות היא השלב הסופי המוביל לשברים. מנגנונים מרובים מתרחשים: (1) צוואר פנימי של הligament בין שני ריקות, ייצור פצעון אופייני; (2) תנופה ישירה כאשר ריקנים גדלים יחד לאחר צמיחה ממושכת מאוחרת; (3) הפללה על ידי הירוד פחמתי אפילו על ידי הירקורד פחם כאשר קבוצה של צורות עזות בין ריקות, לעתים קרובות בקנה מידה של כמה מיקרונים.

שיטות ניתוח מיקרו-מבנה

תכונות מיקרו-מבנה ותפקידן בשבר דוקטרילי דורש חבילה של טכניקות משלימות.

אופטי ואלקטרון Microscopy

מיקרוסקופית אופטית של חלקים אלקטרו-קויים ונטושים חושפת את גודל הדגנים, הפצה שלב, מורפולוגיה והלהקהing. Scanning מיקרוסקופית אלקטרונים (SEM) מספקת הדמיה של משטחים השבבים (fractography) וקטעים מתכתיים (ניתוח תמונות סמי-מיקודמי) הסמוך, נפח של דיסקלציה, גודל, וצורה של הכללות ושלבים שני.

בדיקות Situ

בבדיקה מכנית של SEM, TEM, או סנכרון beamlines מספק התבוננות בזמן אמת של nucleation וצמיחה. . תמונה דיגיטלית קורלציה (DIC) במפות מגדל גבוה על פני השטח, חושף אזורים של ריכוז אינטנסיבי כי precede sated sulf היווצרות. Synchrotron X-raytomography (X) מציעה 3D) הדמיה של פיסול פנימי של פיסול פנימי לעתים קרובות מפונקציה, כי יש מפוכחת צוואר הרחם שלהם התגלות לעתים קרובות מפוכחת לעתים קרובות.

מטאפורוגרפיה Quantitative ואנליזה סטטיסטית

החלת סטטיסטיקות מיקרו-structural לקשידות השבורות דורשת מדידות כמותיות. שיטות דירוג של Inclusion (למשל, ASTM E45, ISO 4967) מביעות את מידת היווצרות המחרוזת וההכללה של טוהר גודל Grain, בין חלקיקים, ומרחקים הקרובים ביותר למינוי חלקיקים אחרים המשפיעים על התנהגות של פיזור פחם.

מחקרים ויישומים

בקרת פייפס ו- Inclusion Control

בשפל גבוה של צינורות צינורות HSLA (HSLA) פלדה, התנגדות שבר דוקטרילי הוא קריטי לבטיחות תחת לחץ פנימי. רמות גופרות מסורתיות של 0.02–0.04 wt% לייצר מ"נS מיצרים אשר להפחית באופן דרסטי את אנרגיית ההשפעה של Charpy בכיוון ההפוך.מודרני פלדה להפחית את הנפיחות מתחת ל 0.005% ומוסיפה כדי לשנות את ה- CanSritesicers לתוך צורה נוספת.

אלומיניום אליפס לחלל

סגסוגת אלומיניום כגון 2024 ו 7075 מסתמכים על דגנים מפוזרים מראש (למשל, CuAlphcioFLT:02FLT:1, MgZnearspaces du Scotable סגסוגת 3) עבור כוח, אבל אלה precipitates לפעול גם כמו אתרי ניקוי תחת לחץ גבוה.

פלדה גבוהה-Strength Steels

פלדות TRIP-A-Autosted עם metastable שמרו על תצוגת דוקטריות מוגברת באמצעות אפקט הפלסטיות המושרה הטרנספורמציה.השינוי האנתטי-ל-ל-עשר גדל באופן מקומי כוח ועיכובים צוואר. Void מתרחשת בתחילה באיים של פחמן או חלקיקים של עבודה מבוזרת, אך השינוי המועיל באתרי ריכוז יכול לעצור צמיחה מיקרו-תרבותית בעיצוב אלה מתמקדת חום אחידה (RCC) לעתים קרובות ריכוזית חום חזק יותר ויותר (Rical Retense) באופן קבוע).

מסקנה

שבר דוטלי במכות נשלט על ידי היררכיה של תכונות מיקרו-תרבותיות המשפיעות על טיהור, צמיחה ומחזור פחם. גודל Grain, שליטה על הכללות וגודל חלקיקים דו-פקוד השני, מניפולציה של פירוק תת-מבנה באמצעות עיבוד תרמומניסטי, ועיצוב של מערכות שיפור משקל בסגסוגת multiphase הם הניתוק העיקרי זמין למהנדסים מתקדמים.

לקריאה נוספת על מנגנוני ההכללה והשבר הדוקטרי, ראה את המדריך הטכני של ה-ASM International על השבר הדלונות FLT:1 (ההדרכה המעשית של דירוג הכלל זמינה ב-FLT:2Modern Inclusion Standards for SteelsFLT 3: for a review of situization Technique, מתייחס ל-LT:4 (הסטנדרטים האחרונים על מתכות ריקות) ב-Fact:5impact:5impiversation in the high-Fact in the following in the high-Fimpiversal:5impivation Technique in the high-Fimpivation in the high-Fimpivation in SteelsFimpivation in SteelsFimpivation in the britivation in SteelsFimpivation in SteelsFimpivation in Steel: 5R.