2.1 Вязкое разрушение материалов

Вязкое разрушение происходит обычно после значительной пластической деформации (десятки процентов). Его главными особенностями являются медленное развитие трещин и высокая энергоёмкость, обусловленная необходимостью затраты значительной работы пластической деформации у вершины трещины. Поэтому вязкое разрушение – наименее опасный вид разрушения, и ему уделяют не так много внимания, как хрупкому. Тем не менее, анализ вязкого разрушения очень важен. Он позволяет, в частности, лучше понять механизм хрупкого разрушения и наметить меры по его предотвращению. Вязкое разрушение важно при анализе поведения металлов в условиях обработки давлением, когда создаются значительные пластические деформации и разрушение, в том числе вязкое, не допустимо.

На рис.4 показаны типичные примеры микроструктуры вязкого излома. У него характерный рельеф, образуемый совокупностью отдельных ямок. Диаметр их колеблется в диапазоне 0,5 – 20 мкм. Глубина ямок, характеризующая размеры области интенсивной пластической деформации, на вязком изломе в зоне макроотрыва может быть довольно велика (несколько микрометров).

Ямки на поверхности вязкого излома являются результатом образования, роста и слияния множества микропор (трещин). На поверхности разрушенных перемычек, а также на дне некоторых пор часто видны линии скольжения, образовавшиеся при пластической деформации перед разрушением. На дне многих ямок выявляются частицы избыточных фаз, что как раз и служит доказательством возникновения большинства зародышевых трещин у этих включений.

На “стенках” чашечного излома наблюдаются сильно вытянутые ямки, а также области, не имеющие характерных особенностей структуры. Эти области также имеются на поверхности разрушения чистым сдвигом. Они являются результатом разрушения металла вдоль поверхности локализованной интенсивной пластической деформации скольжением.

Общего количественного критерия вязкого разрушения не существует. Для ограниченного интервала условий таким критерием может служить величина либо деформации, либо минимального нормального или касательного напряжения, достаточного для развития вязкого разрушения.

Рис.4 Типичная структура вязких изломов

2.2 Хрупкое разрушение

С практической точки зрения, хрупкое разрушение гораздо важнее, чем вязкое. Это наиболее опасный вид разрушения, идущий катастрофический быстро и под действием сравнительно низких напряжений. Поэтому сведения о механизме хрупкого разрушении и условиях, которые ему способствуют или затрудняют его, особенно важны.

В отличии от вязкого, хрупкое разрушение может быть не только внутризеренным, но и межзеренным. Последнее наблюдается особенно часто в сплавах, где по границам зёрен располагаются прослойки второй фазы.

В зависимости от характера распространения трещины структура поверхности разрушения получается различной. Структура поверхности скола при узкой пластической зоне у вершины развивающейся хрупкой трещины резко отличается от вязкого излома. При простом осмотре хрупкий излом обычно блестящий или имеет цвет фаз, расположенных по границам зёрен. В микроскоп видно, что внутрикристаллитный скол не идеально гладок. На поверхности его обычно имеются ступеньки, придающие структуре вид ручьистых узоров (рис.5,а). В поликристаллических образцах вид этих узоров при переходе от зерна к зерну меняется. Каждая линия речного узора соответствует разнице в уровнях, т.е. ступеньке на поверхности излома.

Рис.5 Фрактограммы внутризеренного скола (а) и межзеренного разрушения (б)