การแตกหักแบบยืดหยุ่นหรือที่เรียกว่าการแตกหักของพลาสติกหรือการแตกหักของแรงดึงเกินพิกัดหมายถึงประเภทของการแตกหักที่เกิดขึ้นเมื่อโหลดที่ใช้กับวัสดุโลหะเกินความแข็งแรงของคราก ส่งผลให้เกิดการเสียรูปพลาสติกด้วยตาเปล่าอย่างมีนัยสำคัญก่อนที่จะแตกหัก ดังนั้นจึงเรียกอีกอย่างว่าการแตกหักเกินพิกัดแบบเหนียว.
ตัวอย่างทั่วไปคือการแตกหักของชิ้นงานทดสอบแรงดึงเรียบภายใต้แรงสถิตในแกนเดียว ดังแสดงในรูปด้านล่าง พื้นผิวที่แตกหักมีความชัดเจนคอปรากฏการณ์ใกล้แตก. เมื่อมองด้วยตาเปล่า พื้นผิวที่แตกหักจะมีถ้วย-และ-กรวยรูปร่าง: ภาคกลางปรากฏขึ้นเป็นเส้นใยและสีเทาเข้มเป็นสีเน้นโดยทั่วไปตั้งฉากไปยังทิศทางความเค้นแรงดึง ในขณะที่บริเวณด้านนอกมีลักษณะเฉือนริมฝีปากแบบฟอร์มนั้นประมาณกมุม 45 องศาไปยังแกนแรงดึง
ในการใช้งานจริง รูปร่างของส่วนประกอบและแรงที่เกิดขึ้นอาจค่อนข้างซับซ้อน ดังนั้นลักษณะทางสัณฐานวิทยาการแตกหักด้วยตาเปล่าอาจไม่ชัดเจน แต่หลักพื้นฐานในการแยกแยะระหว่างการแตกหักแบบเหนียวและแตกหักเปราะคือการมีอยู่หรือไม่มีการเสียรูปของพลาสติกด้วยตาเปล่าที่มีนัยสำคัญใกล้กับจุดแตกหัก
จากมุมมองของกลไกการแตกหักในวัสดุโลหะ มีสองประเภทหลัก:แยกสลิปและการแตกหักของลักยิ้มแบบเหนียว.
แยกสลิปหมายถึงปรากฏการณ์ที่ภายใต้แรงภายนอก อะตอมภายในโครงสร้างผลึกของวัสดุประสบกับการเลื่อนไปตามระนาบและทิศทางของผลึกจำเพาะเนื่องจากความเค้นเฉือน ซึ่งเรียกว่าลื่น. เมื่อการลื่นนี้เกิดขึ้นไม่ต่อเนื่องหรือไม่สม่ำเสมอ หรือเมื่อถูกขัดขวางที่ขอบเขตเกรน ขอบเขตเฟส หรือส่วนต่อประสานอื่นๆ ช่องว่างหรือรอยแตกเล็กๆ จะเกิดขึ้นที่ตำแหน่งเหล่านี้ ซึ่งนำไปสู่แยกสลิป. การแตกหักของการแยกสลิปบริสุทธิ์นั้นค่อนข้างหายากในวัสดุที่เป็นโลหะ
การแตกหักของลักยิ้มอ่อนเป็นประเภทที่พบบ่อยกว่า กลไกของการเกิดรอยแตกร้าวและการแพร่กระจายในโหมดนี้มีดังต่อไปนี้: วัสดุที่เป็นโลหะมีความไม่ต่อเนื่องต่างๆ เช่น ช่องว่าง สิ่งเจือปน อนุภาคระยะที่สอง- ขอบเขตของเกรน และขอบเขตของเฟส เมื่ออยู่ภายใต้ความเครียดที่มากเกินไป (เกินความแข็งแรงของผลผลิต) ความเข้มข้นของความเครียดจะเกิดขึ้นในภูมิภาคท้องถิ่นเหล่านี้ ทำให้เกิดการเสียรูปของพลาสติก ในขณะที่การเสียรูปดำเนินไป ไมโครโมฆะจะเกิดขึ้นที่ความไม่ต่อเนื่องหรือส่วนต่อประสานเหล่านี้ เมื่อความเครียดเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ไมโครช่องว่างก็จะเติบโตและรวมตัวกัน และเชื่อมต่อกันจนกลายเป็นรอยแตกขนาดเล็กในที่สุด ภายใต้ความเครียดอย่างต่อเนื่อง รอยแตกขนาดเล็กเหล่านี้จะค่อยๆ ขยายออกจนมีขนาดวิกฤต นำไปสู่การแตกหัก ไมโครโมฆะเหล่านี้เรียกว่าลักยิ้มเหนียว(หรือหลุมพลาสติก). ลักษณะทางสัณฐานวิทยาโดยทั่วไปของรอยบุ๋มแบบเหนียวที่สังเกตได้ภายใต้ SEM จะแสดงในรูปด้านล่าง โดยที่-อนุภาคระยะที่สองหรือสิ่งที่เจือปนยังสามารถมองเห็นได้ที่ด้านล่างของรอยบุ๋ม
ภายใต้สภาวะความเครียดที่แตกต่างกัน สัณฐานวิทยาของลักยิ้มเหนียวในการแตกหักแบบเหนียวก็แตกต่างกันไป โดยทั่วไปสามารถจำแนกได้เป็น 3 ประเภท:ลักยิ้มเท่ากัน(ภายใต้ความเค้นดึง)ลักยิ้มฉีกขาด(ภายใต้ความเครียดฉีกขาด โหมด I) และเฉือนลักยิ้ม(ภายใต้ความเค้นเฉือน, โหมด II และโหมด III)
ในการวิเคราะห์ทางสัณฐานวิทยาของการแตกหักในทางปฏิบัติ มักจะพบว่าทั้งสามประเภทลักยิ้มเหนียวสัณฐานวิทยาสามารถปรากฏขึ้นได้ โดยทั่วไปมีสาเหตุมาจากสภาวะความเค้นที่ซับซ้อนซึ่งวัสดุประสบ หรือภายใต้สภาวะความเค้นธรรมดา เมื่อรอยแตกขยายออกไป ความเค้นเฉพาะจุดจะเกิดขึ้น ส่งผลให้เกิดความแตกต่างทางสัณฐานวิทยาของรอยบุ๋ม
ยิ่งไปกว่านั้น เราไม่สามารถระบุได้ว่ากระดูกหักนั้นเกิดขึ้นได้อย่างไรเหนียวขึ้นอยู่กับการมีลักยิ้มจำนวนมากในบริเวณรอยแตกเฉพาะที่ ลักยิ้มแบบเหนียวไม่ใช่เงื่อนไขที่จำเป็นและเพียงพอสำหรับการแตกหักแบบเหนียวเพราะในสถานการณ์จริงหลายๆอย่างกระดูกหักแบบผสมสามารถเกิดขึ้นได้ เช่นเสมือน-การแตกหักของความแตกแยก. ดังนั้นจึงจำเป็นต้องรวมการวิเคราะห์ทั้งแบบมหภาคและแบบจุลทรรศน์เพื่อกำหนดประเภทการแตกหัก ทำความเข้าใจกลไกความล้มเหลว ระบุสาเหตุที่แท้จริงของความล้มเหลวของการแตกหัก และเสนอข้อเสนอแนะสำหรับการปรับปรุงวัสดุ การออกแบบส่วนประกอบ กระบวนการผลิต และสภาพแวดล้อมการใช้งาน
การแตกหักแบบยืดหยุ่นมีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นภายใต้เงื่อนไขใด ปัจจัยใดๆ ที่เพิ่มขึ้นความเหนียว(ลด.ความเปราะบาง) จะส่งเสริมให้เกิดการแตกหักแบบเหนียว ประเด็นต่อไปนี้สรุปปัจจัยสำคัญ:
โครงสร้างจุลภาคที่เหนือกว่า:โครงสร้างจุลภาคที่แตกต่างกันอาจทำให้เกิดการแตกหักที่แตกต่างกันภายใต้สภาวะเดียวกัน ตัวอย่างเช่น มาร์เทนไซต์ที่ผ่านการอบชุบแล้วมีความเหนียวที่ดีกว่า ในขณะที่เพิร์ลไลต์ + เฟอร์ไรต์มีความเหนียวค่อนข้างต่ำกว่า แบบแรกมีแนวโน้มที่จะเกิดการแตกหักแบบยืดหยุ่นมากกว่า
โครงสร้างละเอียด-:โดยทั่วไป ยิ่งเมล็ดละเอียดมากเท่าไร ความเหนียวก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น นอกจากนี้ ข้อบกพร่องในโครงสร้างที่มีเม็ดละเอียด-มักจะมีขนาดเล็กลง ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีความเครียดที่สูงขึ้นสำหรับการแตกหัก
การผนวกเข้าที่ยากหรืออนุภาคระยะที่สอง-:การรวมตัวที่แข็งหรืออนุภาคระยะที่สอง-โดยทั่วไปไม่ได้ลดความเหนียวของวัสดุ บางครั้งพลาสติกระยะที่สองสามารถปรับปรุงความเหนียวของวัสดุได้ ดังแสดงในแผนภาพข้างล่างนี้ลักยิ้มเหนียวมีการรวมตัวของซัลไฟด์ประเภท A เป็นจำนวนมาก แต่วัสดุยังคงแสดงอยู่การแตกหักเกินพิกัดแบบเหนียว.
วัตถุดิบบริสุทธิ์:การปรับปรุงความบริสุทธิ์ของวัสดุ เช่น ให้ความสนใจกับการนำองค์ประกอบสิ่งเจือปนภายนอกมาใช้ในระหว่างการผลิตเหล็ก ลดสิ่งเจือปนที่เป็นอันตรายในวัสดุ และลดความเป็นไปได้ที่จะเกิดความเปราะบางตามขอบเกรนและระยะที่สอง-การรวมแบบเปราะ.
การออกแบบโครงสร้างที่ดี:หลีกเลี่ยงการรวมตัวของความเครียด เช่น การลดมุมที่แหลมคม รอยบาก ฯลฯ และการออกแบบโครงสร้างที่รับประกันการกระจายน้ำหนักที่สม่ำเสมอ
สภาพแวดล้อมการทำงานที่ดี (อุณหภูมิ สภาพปานกลาง ฯลฯ):ลดการสัมผัสกับตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อนและสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำ- หากจำเป็นต้องมีเงื่อนไขดังกล่าว ควรคำนึงถึงความอ่อนไหวต่อสิ่งแวดล้อมเมื่อออกแบบวัสดุ
สำหรับการแตกหักแบบเหนียวในการใช้งานจริง จะช่วยให้เกิดการเสียรูปอย่างมีนัยสำคัญโดยไม่เกิดการแตกหักกะทันหัน ดังนั้นจากมุมมองนี้เมื่อเทียบกับแตกหักเปราะการแตกหักแบบเหนียวเป็นรูปแบบการแตกหักที่ยอมรับได้มากกว่า อย่างไรก็ตาม หากกระบวนการออกแบบวัสดุ การผลิต และการใช้งานได้รับการควบคุมอย่างเหมาะสมในแต่ละขั้นตอน ก็สามารถหลีกเลี่ยงเหตุการณ์การแตกหักที่ไม่จำเป็นได้ ซึ่งจะช่วยลดการสูญเสียทรัพย์สินสำหรับทั้งธุรกิจและประเทศชาติ