Krti lom i njegove vrste

Što je krti lom?

The terms ductile and brittle are used to differentiate between failures of material characteristics according to high and low toughness.

Krhki lom je iznenadno i vrlo brzo pucanje materijala ili opreme pod stresom. Krhki lom nastaje bez ikakve plastične deformacije (bez stanjivanja ili grla) ili male deformacije samo izravnim odvajanjem duž kristalografskih ravnina zbog jednostavnog kidanja atomskih veza.

Kod krhkog loma materijali ne pokazuju upozorenje prije kvara, stoga krti lom može biti katastrofalan. Nakon kvara materijal se razbio na mnogo dijelova s ​​malo ili nimalo deformacije oblika.

Površinski izgled krhkog loma je relativno gladak i često sjajnog izgleda. Iako nisu svi krti prijelomi savršeno glatki, neki krti prijelomi pokazuju da se u području prijeloma pojavljuju Chevron oznake.

U Charpy udarnom testu, lomljivi metal će apsorbirati malu količinu energije kada se testira na udar, dok žilav, duktilni metal apsorbira veliku količinu energije. Čisti krti lom naziva se cijepni lom.

Brittle fracture mechanism

Krhki lom obično je posljedica niskih temperatura u feritnim i martenzitnim materijalima, dok austenitni materijali pokazuju duktilno ponašanje čak i pri niskim temperaturama.

Ako je temperatura materijala ili pretpostavimo da je čelik na ili ispod svoje temperature prijelaza iz krtog u duktilno stanje, tada će biti vrlo osjetljiv na krti lom.

Ova situacija može biti agregirana prisutnošću nedostataka (npr. zarez ili pukotina) i velikim naprezanjem na tom nedostatku (bilo primijenjenom ili zaostalom), – što će najvjerojatnije rezultirati krtim lomom.

Čimbenici koji utječu na krti lom materijala

Dolje su navedeni čimbenici koji mogu povećati osjetljivost na krti lom:

Metalurška degradacija

Degradacija svojstava materijala (temperaturna krtost, krtost sigma faze, grafitizacija i krtost na 885°F ili 475°C) nastala je zbog primjene povišene temperature. Ovi mehanizmi sloma, ako su prisutni, pomoći će u slomu materijala krtim lomom.

Čistoća materijala i zrnasta struktura

U slučaju čelika, žilavost materijala može se smanjiti zbog velikih veličina zrna i čeličnih kontaminanata, čime materijal postaje lomljiviji.

Dodavanje legirajućih elemenata koji mogu utjecati na njegova mikrostrukturna svojstva također mogu učiniti materijal krhkim. Za metale je veličina zrna mikrostrukture jaka determinanta žilavosti zareza.

Veličina zrna ima veliki utjecaj na granicu tečenja i brzinu deformacijskog otvrdnjavanja te je, stoga, logično očekivati ​​da veličina zrna utječe na žilavost loma.

Mikrostruktura s finim zrnima ima visoka mehanička svojstva dok je mikrostruktura s krupnim zrnima sklona krtom lomu. Primjer – Lijevano željezo s grubim zrnom vrlo je krto, dok kovanje s finim zrnom nudi visoka mehanička svojstva.

Velika debljina materijala

I geometrija poprečnog presjeka i njegova veličina mogu utjecati na nominalnu čvrstoću materijala. Zapravo većina materijala pokazuje izražen učinak veličine, na primjer, veliki dijelovi su skloniji krtom lomu.

Određivanje čvrstoće debelih profila pripisano je povećanoj količini nečistoća, nedostataka i diskontinuiteta prisutnih u debelim profilima.

Debeli materijali skloniji su lomljivom lomu zbog visoke tri-aksijalne sile koja djeluje na njih. Debela debljina ploče ima visoko ograničenje i može apsorbirati više zaostalih naprezanja bez pokazivanja bilo kakve značajne deformacije.

Visoka zaostala naprezanja

Ciklusi zagrijavanja i hlađenja zavarivanja rezultiraju razvojem zaostalih naprezanja. Razina naprezanja u zavarenom spoju može biti dovoljno velika da dosegne granicu tečenja materijala i može dovesti do krhkog loma u prisutnosti bilo kakve pukotine.

Kombinacija zaostalih naprezanja pri zavarivanju i starenja materijala zbog istezanja smatra se poznatim uzrokom krhkog loma.

Krhki lom vjerojatniji je u prisutnosti visokih zaostalih naprezanja ili ako je konstrukcija visoko opterećena, osobito pod velikom brzinom deformacije (udarno opterećenje).

Koncentracije naprezanja (od vrhova zavara, promjena presjeka, zareza) i defekti zavara (kao što su pukotine ili nedostatak fuzije) mogu imati veliki učinak na vjerojatnost krhkog loma. Sklonost krhkom lomu može biti izazvana troosnim stanjem naprezanja poput nametanja visoke brzine deformacije.

Niska temperatura

Prijelaz duktilnog u lomljivo u čelicima pri niskim temperaturama utječe na to hoće li slom biti duktilan ili krt. Pri niskim temperaturama materijal ima manju žilavost loma i skloniji je krtom lomu.

Niska žilavost vjerojatnija je u materijalima s kristalnom strukturom, a to su kubični (bcc) feritni čelici s tjelesnim središtem jer pokazuju prijelaz žilavosti, u usporedbi s onima s kubičnim (FCC) kristalnim strukturama s centriranim tijelom, kao što su austenitni nehrđajući čelik ili aluminij koji ne pokazuju izražen prijelaz između duktilnog i krtog ponašanja.

Niska žilavost može proizaći iz mikrostrukture čelika jer fino zrno ima visoku žilavost, dok martenzit ili grubo zrno HAZ imaju nisku žilavost.

Debljina materijala također ima utjecaj na žilavost loma s tim da debeli materijal ima nižu efektivnu žilavost od tanje ploče izrađene od istog materijala.

Izgled krhke površine loma

Krhki lom može se pojaviti intergranularno (između zrna) i transgranularno (unutar zrna).

Karakteristika krtog loma je da postoji mala ili nikakva plastična deformacija (vrat ili stanjenje) prije sloma.

Površina prijeloma može otkriti oznake ševrona ili riječne linije koje pokazuju natrag na početnu točku prijeloma kao što je navedeno ranije u ovom postu.

Kod krhkog udarnog loma, lice prijeloma je hrapavo, ali nije poderano i ponekad će imati kristalni izgled (osobito pod opterećenjem velikom brzinom deformacije, na primjer u Charpyjevom uzorku).

Površina loma krhkog materijala tipično će imati poseban izgled, karakteriziran nedostatkom plastične deformacije i glatkom, staklastom površinom. Neka uobičajena obilježja krhke površine loma uključuju:

• Ravna, glatka površina: Površina prijeloma često je glatka i ravna, s minimalnim znakovima plastične deformacije.
• Nedostatak deformacije: Za razliku od duktilnih materijala, lomljivi materijali ne podliježu značajnoj deformaciji prije loma. Kao rezultat toga, površina prijeloma će obično pokazivati ​​malo ili nimalo znakova deformacije.
• Oštri rubovi: Rubovi površine prijeloma često će biti oštri i dobro definirani, jer postoji mala ili nikakva deformacija oko rubova.
• Nedostatak smičnih rubova: lomljivi materijali obično ne pokazuju smične rubove, koji su karakteristični za duktilne materijale.
• Intergranularni lomovi: U slučaju krhkih materijala, kao što je keramika, često pokazuju intergranularne lomove, koji se javljaju između zrna materijala.
• Obrazac pucanja: krti materijali obično imaju složeniji obrazac pucanja, s više malih pukotina koje se granaju od glavnog loma.
• Proziran ili proziran izgled: krhki materijali često imaju sjajan, proziran ili proziran izgled kada se gledaju pod mikroskopom.

Vrste krtog loma

Postoje dvije glavne vrste krhkih lomova materijala:

1. Transgranularni i
2. Intergranularni.

U transgranularnim lomovima (unutar zrna) kao što je prikazano na donjoj slici – lom se događa kroz zrna materijala.

Put loma se mijenja od jednog zrna do drugog jer prati najmanji otpor tijekom loma.

Intergranularni krti lom (između zrna) – pojavljuje se duž granica zrna kao što je prikazano na gornjoj slici. Ova vrsta loma nastaje zbog slabih i lomljivih granica zrna.

To se obično događa kada je došlo do procesa slabljenja granica zrna.

Intergranularni ili interkristalni lom uključuje odvajanje pojedinačnih kristala od njihovih susjednih kristala. Takvi su lomovi uzrokovani prisutnošću nečistoća na granicama zrna.

Sprječavanje krhkog loma mora se uzeti u obzir tijekom faze projektiranja komponente.

Radna temperatura materijala mora biti na ili iznad njegove temperature prijelaza iz lomljivog u duktilno tijekom rada i ispitivanja. Predviđeni popravci lomljivih materijala moraju se uzeti u obzir i moraju se poduzeti preventivne mjere prije početka popravaka.

krti lom vs duktilni lom

Krhki lom materijala odnosi se na vrstu mehanizma sloma gdje materijal pokazuje malu ili nikakvu deformaciju i to je iznenadni slom bez ikakvog upozorenja.

Lomljenje stijene, stakla, lijevanog željeza primjer je krhkih lomova jer se lome bez ikakve deformacije.

Duktilni lom znači lom materijala s velikom plastičnom deformacijom (stanjivanjem ili vratom) prije loma. Lom mekog čelika i drugih duktilnih metala kao što su bakar, nikal, guma i plastika primjer je duktilnog loma.

Koja je razlika između krhkih i duktilnih lomova?

Krhki lomovi javljaju se u materijalima niske duktilnosti, kao što su keramika i lijevano željezo, a karakterizirani su nedostatkom plastične deformacije i glatkom, staklastom površinom. Duktilni lomovi javljaju se u materijalima visoke duktilnosti, kao što su metali i legure, a karakterizirani su značajnom plastičnom deformacijom, kao što je savijanje, rastezanje i kidanje materijala prije loma.

Koji su materijali skloni krhkim lomovima?

Materijali koji su skloni krhkim lomovima uključuju keramiku, lijevano željezo i neke vrste plastike.

Koji su materijali skloni duktilnim lomovima?

Materijali koji su skloni duktilnim lomovima uključuju metale, legure i neke vrste plastike.

What are the characteristics of brittle fracture surfaces?

Krhke površine loma su obično glatke i ravne, s minimalnim znakovima plastične deformacije. Često imaju oštre rubove, nedostatak posmičnih usana, intergranularne lomove i složen uzorak pucanja.

Koje su karakteristike duktilnih lomnih površina?

uktilne površine loma su obično hrapave i imaju značajne plastične deformacije, kao što su savijanje, rastezanje i kidanje. Često imaju pomaknute usne i jasan izgled čašice i stošca.

Zašto je važno znati razlikovati krte i duktilne lomove?

Sposobnost razlikovanja krhkih i duktilnih lomova važna je za razumijevanje uzroka kvara i za prepoznavanje odgovarajućeg smjera djelovanja za sprječavanje sličnih kvarova u budućnosti.

Krhki lomovi mogu biti uzrokovani čimbenicima kao što su niska temperatura, veliki stres i nedostatak otpornosti na koroziju, dok duktilni lomovi mogu biti uzrokovani čimbenicima kao što su visoka temperatura, niski stres i nedostatak žilavosti.

Koje su implikacije krhkih i duktilnih lomova na zavarivanje?

Krhki lomovi mogu se pojaviti u zoni zavara pod utjecajem topline, zbog nedostatka žilavosti u materijalu. Duktilni lomovi obično se javljaju u metalu zavarivanja ili osnovnom metalu zbog pregrijavanja ili nepravilnih tehnika zavarivanja.

Kako možete spriječiti krte lomove?

Krhki lomovi mogu se spriječiti kontroliranjem temperature i naprezanja materijala, povećanjem žilavosti materijala i pružanjem otpornosti na koroziju.

Open this in UX Builder to add and edit content