תגית: Brittle Fracture

שבר בריטל במכות הוא מצב של כשל פתאומי וקטסטרופלי המתרחש עם מעט עד כה לא עיוות פלסטיק גלוי.בניגוד לשבר דוקטרי, הכולל ספיגה משמעותית של אנרגיה באמצעות צוואר ודמיע, סדקים שופעים מתפשטים במהירות, לעתים קרובות במהירויות של צליל עמוק בחומר.חוסר אזהרה הופך מסוכן במיוחד ביישומים מבניים, כגון גשרים, כלי לחץ, צינורות, ותופעה של אטומית מושפעת מאוד.

מתכת שבדרך כלל מציגה התנהגות דוקטרלית בטמפרטורת החדר יכול להיות מתפתל בתנאים מסוימים - טמפרטורות נמוכות, שיעורי מתח גבוהים, או נוכחות של ממריצים מתח.זה מעבר דוקטרילי-לברי (DBTT) הוא שיקול עיצוב קריטי לבדיקת פלדה ferritic בשימוש באקלים קר או בשירות Cryogenic.

תכונות מיקרו-מבנה המשפיעות על בריטל Fracture

גודל Grain Size

גודל גרנין הוא אחד הפרמטרים המיקרו-מבנה המשפיעים ביותר המשפיעים על התנהגות השבעה.על פי מערכת היחסים של הול-פטרצ', עלייה בנפח הדגנים הגורמת לחוזק, ובגבולות מסוימים, גם משפר את הקשידות. דגנים יפים מספקים יותר שטח גבול דגנים לנפח יחידה, אשר למעשה מעכב את הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת השבר (בטווח) על ידי העלאה מהירה יותר של חום-D) לטמפרטורה יעילה יותר, במיוחד, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, היא הקלה יותר, כלומר, הפחתת טווח קירור יעיל יותר, כלומר, כלומר, הפחתת טווח קירור יעיל יותר, לטמפרטורה של מחסומים (בגדילה של דחיסות לחץ דם יעיל יותר, כדי להפחית את טווח פלדה (בטווח) לטמפרטורה של דחיסות (בטווח) על ידי הגדלת טווח קירור יעיל יותר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, באופן יעיל יותר, באופן יעיל יותר, כדי להפחית את טווח קירור יעיל יותר, כדי להפחית את טווח קירור יעיל יותר, כדי להפחית את טווח קירור יעיל יותר, לטמפרטורה של מחסומים (בטווח) עבור מעבר יעיל יותר, כלומר, כלומר, הפחתת טווח קירור יעיל יותר, ירידה של מחזור הדם (B

עם זאת, גודל דגנים לבדו אינו מכתיב התנגדות שבר.הפצה של גדלים דגנים - נוכחות של מבני דגנים דו-ממדיים או heterogeneous - יכול ליצור אזורים מקומיים שבהם סדקים יוזמים מוקדם. דגנים אולטרה-פין (סולם רב-מיקרוני) עשויים גם להציג אתגרים כגון קיבולת הפחתת העבודה הקשה, אשר יכול לשנות מנגנונים כישלון.

גרלין Boundaries

גבולות גרלין משמשים הן מכשולים והן מסלולים פוטנציאליים עבור סדקים. דגנים גבוהים גבולות, עם ערפל גדול מ 15 מעלות, בדרך כלל לפעול כחסמים יעילים להגדלת טיהור זחלות כי המטוס הפצח חייב להיות מסוגל להתאים את מחסנים קריסטלים ( ⁇ ) כי דגנים מועדפים פחות, כגון דגנים חלשים) עלולים להיות גבולות סגסוגת פחות.

חלוקת האופי של גרנין (GBCD) הנדסה - הפחתת האוכלוסייה של גבולות סבך גבוה ו CSL - יכול לשפר את ההתנגדות לשבר בין-גרידי.עבור superalloys מבוסס ניקל ו-Austenitic נירוסטה, שליטה במבנה גבול דגנים מופחתת את הרגישות ללחץ קריקט מקולורגמנט ומילאימנט.

בתי מלון ו- Inclusions

הכללות לא-מטאליות (למשל, sulfides, תחמוצות, סיפטים), ועומסים משניים של שלב ראשון (למשל, carbides, nitrides, intermetallics) הם תכונות מיקרו-תרבותיות נפוצות שיכולים לגרום שבר מתפתל על ידי הפעלת ריכוזים מתוחים.

החלקיק והספא של הכללות הם קריטיים. אוכלוסייה צפופה של הכללות מעוקלות מאוד מפחיתה את הלחץ הקריטי עבור סדקים, כמו מיקרו-חלל יכול להתחבר בקלות רבה יותר.בפלדות גבוהות, הכללות חד-חמצני מתהליכי הדה-חמצן הם מזיקים במיוחד אם הם עולים על גודל סף מסוים (בדרך כלל > 5 מיקרומטר).

השלב השני והמוצרים הטרנספורמציה

בסגסוגת רב-phase, את ההפצה ואת המאפיינים המכניים של שלבים בודדים למשול שבר.למשל, בפלדות דקפלקס אל-חלד, שלב הפרוטקט עשוי להיות יותר נוטה לנקב בטמפרטורות נמוכות בהשוואה לאוסטנטי, כך שתוכן גבוה נוטה להגביר את DBTT. בפלדת פחמן, נוכחות של ביאט או מנטה כמו שלב החלפת יכול גם להגביר את רמות לחץ הדם הקשיחות, אבל גם כן, אם לא ניתן להגדיל כראוי של חומר ניקוי חזק.

חלקיקים בין-מטאליים, כגון שלב של sigma בפלדות אל-חלד או שלב Laves בסופר-כלוי, הם בדרך כלל מתפתלים ויכולים לפעול כמשטנים סדק אם הם יוצרים ברשתות רציפות.בקרת חום טיפול כדי להימנע ממשקעים מופרזים של שלבים מתפתלים כאלה חיונית לשמירה על התנגדות שבר.

מנגנונים של Brittle Fracture

קלבב Fracture

קלבאז קובע את מנגנון השברים הנפוץ ביותר ב BCC ו- hexagonal קרוב ארוז (HCP) מתכות.It ממשיך על ידי הפרדה לאורך מטוסים גבישיים ספציפיים, בדרך כלל FLT:0;0 (100) 1 מטוסים דגנים 1 מחסנים 1 ב BCC ו- {000} מטוסים מרכזיים ב HCP. קלוואאז מתרחשת כאשר הלחץ הרגיל למטוסים אלה עולה על פני השטח הסגורים, אשר לעתים קרובות, לאחר שלעתים קרובות, כלומר, תכונות מיקרוסקופיות מיקרוסקופיות אופייניות של מחזוריות.

כמה דגמים, כולל התיאוריה גריפית והמודל סמית לריצוף דגנים מושרה, מתייחסים לפרמטרים מיקרו-מבנה ללחץ השבעה של ה-Kircipera ומודל סמית' לסדקים של אורך (FLT:0acioFLT:1) יפיץ כאשר הלחץ החל מגיע ערך קריטי לסלע של האנרגיה המחולקים על ידי המרחקים:0aphreative של חומרת הדם הקטן יותר מאשר החלקה של העבודה הפלסטיתמטית, לעתים קרובות, הוא למעשה, גבוה יותר, כאשר הלחץ השבריריבית של העבודה הפלסטי, הוא גבוה יותר, הוא למעשה, הוא למעשה, כלומר, השבריריתיתיתיתית, כאשר הלחץ השבריריתית, הוא גבוה יותר, כאשר הלחץ השבריריבית, הוא למעשה, הוא גבוה יותר, כאשר הלחץ החל ממרחק של חומר פלסטיק, הוא גבוה יותר, כאשר הלחץ החל ממרחק של חומר זה, לעומת זאת, הוא למעשה, הוא למעשה, לעומת זאת, לעומת זאת, באופן משמעותי, לעומת זאת, כאשר הלחץ החל ממרחק של חומר השבר, לעומת זאת, באופן משמעותי, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, הוא למעשה, לעומת זאת, לעומת זאת, הוא למעשה, הוא הופך להיות יותר, באופן קבוע, באופן קבוע, כאשר הלחץ החליקטיבי

« « ריבועים

שבר ביןגרנרי מתרחש כאשר קידוד עוקב אחר גבולות דגנים ולא נתיבים transgranular.מנגנון זה קשור בדרך כלל להתגלמות גבול עקב הפרדה של אלמנטים של אי-השוויון (למשל, sulfur, זרחן, tin) או נוכחות של אטומי דגנים הגבול התחתון (Ricial) עם גבולות דגנים (Ricial) מאפשר גם להפחתה דרמטית של גבולות דגנים (75) עם מגבלות מהירות נמוכה יותר.

בקרה מיקרו-מבנה למנוע שבר בין-גרנראלי כוללת רמות של זיהומים, באמצעות אלמנטים מתפתלים (למשל, molybdenum לקשור זרחן), החל קירור מהיר דרך טווחי טמפרטורה מתפתלים, ולהגדיל את גודל הדגנים כדי להגדיל את שטח הגבול הכולל של דגנים, אשר מלוטש ריכוז גבוה-סבך הם רגישים יותר להפרדה נמוכה יותר מאשר גבולות סבך מסוים, אבל CSL).

תנאי איכות הסביבה והפעלה

טמפרטורה ו- Strain Rate

לטמפרטורה יש השפעה עמוקה על התגובה המיקרו-מבנהית ללחץ. בטמפרטורות נמוכות, הפעלה תרמית של תנועת פירוק מופחתת, עושה עיוות פלסטי קשה יותר.זה מעלה את כוח התשואות ומפחית את הדלקטיות.עבור מתכות BCC, DBTT הוא פונקציה של גודל דגנים, תוכן בין-יסודי, וסגסוגת.קצב לחץ מהיר נוסף מדכא פלסטיק, משמר את DBTT לטמפרטורות גבוהות יותר.

בפועל, מבחן ההשפעה של Charpy משמש למדידת האנרגיה נספגת במהלך שבר מהיר על פני מגוון של טמפרטורות. עקומת המעבר היא sigmoidal, ואת המיקרו-מבנה של החומר משפיע ישירות על הצורה והמיקום של עקומה זו. פלדה עם עגבת spheroidized carbides להראות DBTT נמוך יותר ואנרגיה גבוהה יותר מאשר coarseg מוטבע עם עגבתים עם carbslibs.

מדינת מתח ו Notches

שבר בריטל מקודמת על ידי מתחים פילקסיאליים, המדכאים את זרימת הפלסטיק. Notches, חורים, שינויים פתאומיים בסעיף יוצרים ריכוזים מתחים שמעלים את הלחץ המקומי מעל ללחץ התשואות העולמי.תחת תנאים כאלה, החומר עלול להיכשל על ידי פינות מתפתלות אפילו אם הלחץ הדומיניאלי הוא מתחת לחוזק הניברסאלי.

שיטות ניתוח מיקרו-מבנה

מיקרוסקופיות אופטית

מיקרוסקופיה אופטית היא הכלי הראשון קו ראשון להערכת גודל דגנים, תוכן הכללה, וחלוקת שלב. שיטות סטנדרטיות (ASTM E112) מאפשר מדידה כמותית של גודל דגנים ממוצע באמצעות הפלט או שיטת Planimetric. Inclusion תרשימים (למשל, ASTM E45) לספק הערכה אנטי-כטיבית של סוגים וחומרה. Optical microscopys יכול לחשוף את המורל של שלב, זיהוי וזיהוי של פניני, וזיהוי, בשילוב עם נוכחות רטיקולקטיבית.

סורק אלקטרון מיקרוסקופיה (SEM)

SEM הוא חיוני לניתוח פורנוגרפי. משטחים Fracture מכשלים מלוחים להציג פרצות ריצוף, סימוני הנהר, תכונות intergranular, וסדקים משניים. Energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) בשילוב עם SEM מזהה שילוב של כימיה ו-Sgregants. Backscatterated אלקטרונים (BSE) מדגיש את המספר האטומי, מה שהופך את האוריינטציה שימושית לאלקטרומגנטית (Dreative) ל-LORSDient) הוא יעיל יותר.

Transmission Electron Microscopy (TEM)

TEM מציע את ההחלטה הגבוהה ביותר עבור חקר פירוק, precipitates בסדר גודל, ואת מבנה גבול דגנים. במחקרים שברים פורצי לב, TEM יכול לחשוף את אתרי הניקוי של microcracks, interfacial debonding, ואת האופי של סרטים גבול דגנים.Dolion אזור נבחר (SAD) מזהה את הקריסטלוגרפיה של חלקיקים קטנים.

X-Ray Diffraction (XRD)

XRD משמש כדי לקבוע מתחים שאריות, נשמר שברירי אוסטיאט, ומרקם.בפלדה, נשמר austenite יכול לשפר את הקשידות באמצעות הפלסטיות המושרה טרנספורמציה (TRIP), בעוד אינטנסיביות מרקם גבוהה עשויה להשפיע על האנתרוטרופיה של קשיחות שבורה. קו הרחבת ניתוח מפסגות XRD מספקת מידע על צפיפות וגודל גבישי, אשר תואם עם כוח וערות.

השלכות על עיצוב חומרי

הבנת השורשים המיקרו-מבניים של שבר גליץ מעצימה את מהנדסי החומרים לעצב ⁇ עם אמינות גבוהה. Grain הזיכוך באמצעות גלגול מבוקר, התחדשות, או עיוות פלסטיק חמור הוא אחת האסטרטגיות היעילות ביותר.שלב גרגר עם microalloying (למשל, תוספות של niobium, וניל, או טיטניום) מקדם precipitatesatesates precipitateing כדי למקם את ה-Dretated בלחץ גבוה.

הנדסה של פיזור היא חשובה באותה מידה. שיטות ייצור נקי, כגון argon מעורר, טיפול ואקום, וזרקת סידן, להפחית את המספר ולשנות את המורפולוגיה של הכללות.הורדת תוכן sulfur עד מתחת 0.005% ממזער את sulfide sulfide sulfide sulfide sulfide sulfide sulfide sulfide , Spheroidization של carbidion דרך annealing משפר קשיחות גבוהה פחמן דו-חמצני עבור עמידות .

לבסוף, כלים חישוביים כגון שלב-שדה מודלים ושיטות יסוד סופיות של הפלסטיות יכולים לדמות את ההשפעה של מיקרו-מבנה על התנהגות שבר.מודלים אלה, אשר אושרו על ידי נתונים ניסיוניים, להנחות את אופטימיזציה של רכיבי הרכב והעיבוד כדי למזער את הסיכון של כשל פענוח.

מסקנה

שבר בריטל במכות הוא ביסודו תופעה מיקרו-מבנה.גודל גרנין, אופי גבול דגנים, האופי של טרמפטים והכללות, והפצה של השלבים קובעים אם חומר ייכשל באופן קטסטרופלי, שברירי או סופג אנרגיה באמצעות דטריעת דטריון, אפילו מניקוי הנדסי נמוך, עלולים לגרום לשילוב של טכניקות אלקטרואופטיות, אשר עלולות להיות ממוקדות באמצעות סגסוגת מתכתית, ואפקטיביות, אשר יכולות להיות מקודדות מהירות, תוך כדי סגסוגת מהירה, תוך כדי בקרה מהירה, תוך כדי בקרה מתקדמת, ואפקטים, ואפקטים, תוך כדי שימוש בטכניקות מיקרוסקופיות מהירות גבוהה, אשר יכולות להיות ממתכתיות, אשר יכולות להיות ממתכתיות, כדי סגסוגתיות, כדי סגסוגת מתכתית, כדי ⁇ , ואפקטיביות, כדי ⁇ , כדי ⁇ , כדי סגסוגת מתכתית, ואפקטיביות, כדי סגסוגת מתכתית, כדי ⁇ , כדי ⁇ , כדי ⁇ , כדי ⁇ , למנוע ⁇ , כדי ⁇ , כדי ⁇ , כדי ⁇ , למנוע ⁇ , למנוע ⁇ , כדי ⁇ , סגסוגת מהירה, כדי ⁇ , לחץ דם מהירה, כדי ⁇ , כדי