Sammendrag av metallbruddmoduser og bruddoverflateanalyse

Ⅰ Introduksjon

Metallmaterialer møter ofte sviktscenarier som brudd, korrosjon, slitasje og deformasjon i ulike bruksområder. Blant disse regnes brudd som en av de farligste svikttypene og har alltid fått bred oppmerksomhet. Når et metall deler seg i to eller flere deler under stress (noen ganger også påvirket av varme eller etsende medier), blir det referert til som fullstendig brudd. Når det er sprekker i metallet, kalles det ufullstendig brudd.

Ⅱ Typer metallbrudd

1. Klassifisering etter grad av plastisk deformasjon før brudd

Sandblåsing bruker trykkluft som kraft til å sprøyte slipende materialer (som kobbermalm, kvartssand, korund, jernsand, Hainan-sand, etc.) med høy hastighet på overflaten av arbeidsstykket. På grunn av slipemidlets støt og skjærevirkning endres overflaten på arbeidsstykket, og oppnår et visst nivå av renslighet og forskjellig ruhet.

Duktilt brudd

Også kjent som duktilt brudd eller plastisk brudd.

Bruddoverflateegenskaper:Makroskopisk viser bruddoverflaten til et duktilt brudd betydelig plastisk deformasjon, endringer i bruddstørrelse, tilstedeværelse av fibrøse og skjærende leppeområder og en matt farge. Mikroskopisk viser den fordypningsmønstre, fibrøse strukturer, strålende og fiskebeinsryggmønstre.

Besluttsomhet:Generelt er det definert at hvis reduksjonen av arealet til en glatt strekkprøve er større enn 5 %, anses det som et duktilt brudd.

▲ Makroskopisk overflate av duktilt brudd

▲ Mikroskopisk overflate av duktilt brudd

Sprø brudd

Bruddkarakteristikk:Egenskapene til sprø brudd på både makroskopisk og mikroskopisk nivå er mangel på betydelig plastisk deformasjon og relativt glatte, skinnende overflater. Disse egenskapene oppstår fordi materialet ikke gjennomgår tilstrekkelig plastisk deformasjon under brudd, noe som fører til at sprekker forplanter seg raskt og danner pene, glatte bruddflater. På mikroskopisk nivå avslører spaltningstrinn, elvemønstre og tungemønstre ytterligere bruddmekanismene og sprekkforplantningsveiene til sprø brudd.

Fare:Vanligvis er det ingen tidligere tegn, og det oppstår plutselig, noe som ofte fører til alvorlige konsekvenser.

Besluttsomhet:En reduksjon i tverrsnittsareal på mindre enn 5 % i glatte strekkprøver kan indikere minimal jevn plastisk deformasjon, som anses som sprø brudd.

▲ Sprø bruddmakroskopisk overflate

▲ Sprø bruddmakroskopisk overflate

2. Klassifisering etter sprekkforplantningsvei

Transgranulært brudd

Kjennetegn:Sprekken forplanter seg gjennom det indre av kornene.

Natur:Det kan være enten duktilt eller sprøtt.

▲ Skjematisk transgranulær fraktur

▲ Transgranulær frakturmikrograf

Intergranulært brudd

Kjennetegn:Sprekken forplanter seg langs korngrensene.

Natur:For det meste sprø brudd.

▲ Skjematisk intergranulær fraktur

▲ Intergranulær frakturmikrograf

3. Klassifisering etter spenningstype og relativ plassering av bruddoverflatens orientering til spenning

Strekkbrudd

Bruddoverflateorientering er vinkelrett på maksimal normalspenning.

Natur:For det meste sprø brudd, men kan også vise betydelig plastisk deformasjon.

Skjærbrudd

Bruddoverflateorientering er på linje med retningen for maksimal skjærspenning, og danner en 45 graders vinkel med maksimal normalspenning.

Natur:Duktilt brudd.

 

4. Klassifisering etter belastningsart og stressårsak

Utmattelsesbrudd

Definisjon:Brudd som oppstår i materialer under vekslende belastninger.

Mekanisme:Resultat av den kombinerte effekten av vekslende stress og tid.

▲ Tretthetsbrudd forårsaket av kombinert spenning og kompresjon

Miljøbrudd

Definisjon:Lavstressbrudd av materialer forårsaket av miljøfaktorer.

Klassifikasjon:Inkluderer hovedsakelig spenningskorrosjonssprekker og hydrogensprøhet.

▲ Korrosjonsbrudd

II. Metoder for overflateanalyse av metallbrudd

Tretrinnsmetoden for å analysere metallbruddflater er en systematisk prosess rettet mot å forstå årsakene, mekanismene og egenskapene til materialbrudd ved å observere og evaluere bruddflatene.

Trinn 1: Makroskopisk observasjon

Hensikt:For å utføre en første observasjon med det blotte øye, forstørrelsesglass eller laveffekt optisk mikroskop for å samle makroskopisk informasjon om bruddoverflaten.

Innhold

Oversiktsobservasjon:Observer først det generelle utseendet og innbyrdes sammenhenger mellom ulike områder av bruddoverflaten ved hjelp av det blotte øye og linser med lav forstørrelse.

Analyse av bruddets natur:Foreta en foreløpig bestemmelse av bruddets art, for eksempel duktilt brudd, sprøbrudd osv.

Bedømmelse av Crack-opprinnelse:Analyser plasseringen av sprekkopprinnelsen og retningen for sprekkforplantning.

Evaluering av metallurgisk og varmebehandlingskvalitet:Bruk makroskopisk observasjon for å foreløpig vurdere metallurgisk kvalitet og varmebehandlingskvalitet.

Innspilling:Fotografer og registrer resultatene av makroskopiske observasjoner for påfølgende analyse.

Trinn 2: Mikroskopisk observasjon

Hensikt:For å utføre en mer dyptgående observasjon ved hjelp av høyeffektmikroskoper (som metallografiske mikroskoper og skanningelektronmikroskoper) for å få mikroskopisk informasjon om bruddoverflaten.

Innhold

Direkte observasjon av bruddoverflate:Observer de mikroskopiske morfologiske egenskapene til bruddoverflaten ved hjelp av metallografiske mikroskoper eller skanningelektronmikroskoper.

Observasjon av bruddprofil:Forstå mikrostrukturen, sprekkforplantningsbanen og bruddmekanismen ytterligere.

Verifisering av makroskopisk informasjon:Bruk mikroskopisk observasjon for ytterligere å bekrefte informasjonen som er samlet inn under makroskopisk observasjon.

Bestemmelse av bruddart:Bestem mer nøyaktig arten, forplantningshastigheten og opprinnelsesstedet til bruddet basert på mikroskopiske observasjonsresultater.

Identifikasjon av bruddårsak:Gjennom omfattende analyse identifisere årsaken og mekanismen til bruddet.

Trinn 3: Kvantitativ analyse

Hensikt:Å utføre mer dyptgående forskning på bruddoverflaten gjennom kvantitativ testing og analyse for å få mer nøyaktige ytelsesdata.

Innhold

Kjemisk sammensetningsanalyse:Analyser den kjemiske sammensetningen av bruddmaterialet, inkludert innholdet av hovedelementer, urenheter og ikke-metalliske inneslutninger.

Testing av mekaniske egenskaper:Utfør tester av strekk, slag, hardhet og andre mekaniske egenskaper på bruddmaterialet for å evaluere dets styrke, seighet og hardhet.

Bruddmorfologisk analyse:Bruk instrumenter som skanneelektronmikroskop (SEM) for kvantitativ analyse av bruddmorfologi, som sprekklengde, bredde, dybde, etc.

Bruddmekanismevurdering:Vurder bruddmekanismen, som duktilt brudd, sprøbrudd osv., basert på kvantitative testresultater.

Omfattende evaluering:Kombiner resultater fra makroskopisk observasjon, mikroskopisk observasjon og kvantitativ analyse for en omfattende vurdering av materialets ytelse.

Gjennom tre-trinns metoden for metallbruddoverflateanalyse kan man få en omfattende og dyptgående forståelse av årsakene, mekanismene og egenskapene til metallmaterialbrudd, og gir viktige referanser for design, produksjon og bruk av materialer.