دانشگاه آزاد اسالمی واحد ساوه

 استاد :جناب آقای دکتر نظری

 موض�وع :شکست شناسی

(fractography)

تهيه و تنظيم :محمد حسین اشجعی

91پاييز 

شکست :جدایش یا تقسیم شدن یک جسم جامد در اثر اعمال تنش به

دو یا چند قسمت.: مرحله تشکیل می شود2فرایند شکست از

Crack Initiation 1- شروع ترک Crack Growth 2- رشد ترک

هر ترکی منجر به شکست نمی شود،برخی متوقف و برخی منحرف می شوند.

جهت ایجاد شکست در ماده نیاز به تامین شدن انرژی الزم جهت ایجاد این سطوح جدید خواد بود.

این انرژی از طریق بارگذاری روی ماده تامین می شود. به مقدار انرژی ذخیره شده در ماده در حین بارگذاری تا

.شکست چقرمگی شکست می گویند

: ب : از دیدگاه شکل ظاهری. رشته ای یا الیافی. دانه ای

سطح مقطع حاصل از شکست برشی در بزرگنمایی کم خاکستری )مات و کدر( و بصورت رشته ای بنظر می رسد و با فرورفتگی و برامدگی های

ریز متعددی می باشد.سطح شکست کیلیواژ بدلیل بازتاب نور از سطوح رخ برگی همواره براق

و به صورت دانه ظاهر می شود. غالبا سطح شکست شامل مخلوطی از شکست دانه ای و رشته ای

است.و مرسوم است درصد شکست هر یک از این دو نوع گزارش داده شود.

(Shear )درصد )نمونه های ضربه(

Crack at Weld in Swing Arm

More Serious Motivation

ج : از دیدگاه کرنش منجر به شکست :( شکست نرمDuctile: )- شکست نرم با تغییر شکل پالستیک )مومسان( در قبل و حین اشاعه 1

ترک مشخص می شود و معموال در سطوح شکست مقدار زیادی تغییر شکل نا خالص وجود دارد.

- معموال مطلوب ترند.2- سطح شکست به تنش اعمالی بصورت برشی قرار دارد.3( شکست تردBrittle:)- با سرعت زیاد اشاعه ترک و بدون هیچگونه تغییر شکل نا خالص و 1

تغییر شکل میکروسکوپی مشخص می شود.- معموال نا مطلوبند )مخرب و فاجعه انگیز(.2- سطح شکست به تنش اعمالی محدود است.3

کاهش دما ، افزایش آهنگ کرنش و شرایط تنش سه بعدی تمایل.aست ترد را زیادتر می کندaبه شک

شکست ترد در فلزاتBCC و HCP ه شده ولی درaمشاهد غیر از مواردی که عواملی در تردی مرز دانه کمک می FCCفلزات

کند، شکست ترد مشاهده نشدaه است. فلزاتBCC در نمودار انرژی ضربه برحسب دما، در دماهای پایین

دارند بطوریکaه دمای انتقال FCCافت بیشتری نسبت به فلزات بسیارقابل توجه می باشد.BCC در TDBTTتردی به نرمی

طبقه بندی شکست بر اساس نظر گنسامر

اصطالح مورد استفاده شرح رفتار

برشی رخ برگی حالت بلور شناختی

رشته ای دانه ای شکل ظاهری شکست

نرم ترد کرنش منجر به شکست

د : از دیدگاه میکروسکوپی :( شکست درون دانه ایTransgranolar: )- در این حالت شکست از داخل دaانه عبور می کند.1- معموال شکست فلزات دaر دaمای پایین )دمای محیط( از این دسته می 2

باشند.( شکست مرز دانه ایIntergranolar: ) - شکست در راستای مرز دaانه اتفاق می افتد. 1- غالبا در ساختارهای متالورژی پودaر و یا در دماهای باال که مرز دانه 2

استحکام کمتری از دانه دارد اتفاق می افتد.

دالیل شکست :

عیوب ناشی از فرایند های ساخت.1(تغییرات کاربردی )تغییر شرایط اقلیمی – تغییرات 2(

بارگذاری(.طراحی نامناسب.3(جنس نامناسب.4(ناشی از شرایط سرویس5(

)a خستگی

)b خردگی

)cخزش

)d تردی

هیدروژنی

)e........و

( ):fractograph or fractographic observation شکست نگاری

مطالعه و بررسی میکروسکوپی سطح شکسaت.1(یافتن دالیل شکست.2(جلوگیری و پیشگیری از شکست مجدد.3(

انجام می شود. SEMمعموال شکست نگاری با استفاده از میکروکوپ الکترونی چرا ؟ :SEMمزایای

.واقعی aبررسی سطح.)عمق زیاد کانونی )سطح خشن.مناسب بودن میزان دسترسی بزرگنمایی

Ranges of Magnification

Mechanisms of FractureTransgranular Fracture

Ductile fracture by microvoid coalescence

Brittle fracture (cleavage)

Fatigue crack initiation and growth

Intergranular Fracture Grain boundary

separation with microvoid coalescence

Grain boundary separation without microvoid coalescence

طرح های شکست

)a )کلیواژ)رخ برگیCleavage

)b شبه رخ برگیQuasi- Cleavage

)c )گسیختگی گود شده )دیمپلیDimpled

Ruptured

(a )کلیواژ)رخ برگیCleavage : اد صفحات بلور شناختی رخ میaست تردی است که در امتدaنشان دهنده شک

دهد. مشخصه این شکست وجوه سطحی است که معموال در حد و اندازه دانه

فریت در فوالد هستند. معموال این وجوه مسطح به عالمت رودخانه یاRiver Pattern.می باشند عالئم رود خاته در نتیجه حرکت ترک در درون بلور در امتداد صفحه موازی

ایجاد می شوند..جهت طرح رودخانه ای جهت اشاعه ترک می باشد

Cleavage Features

River Patterns (brittle materials)

(b( شکست شبه رخ برگیQuasi- Cleavage: ).این شکست به رخ برگی مرتبط است ولی با آن فرق دارد عمدتا در فوالد های آب داده و بازپخت شده در دمای کم

مشاهده می شود. عبارت شبه رخ برگی از آن رو به این شکست اطالق می شود

که وجوه روی سطح شکست صفحات رخ برگی واقعی نیستند. اغلب در شکست های فوق فرو رفتگی و برامدگی های ناشی از

گسیختگی در اطراف و پیرامون وجوه شکست مشاهده می شود.

Quasi-Cleavage Fracture

c )(گسیختگی گود شده )دیمپلیDimpled Ruptured:

با فرورفتگی های فنجانی شکلی که بسته به حالت تنش ممکن

است متساوی المحور ، سهموی و یا بیضوی باشد مشخص می شود.

(این نوع شکست معرف شکست نرم استDuctile.)

Dimple Formation (Ductile)

Dimpled Fracture (Ductile)

Cup and Cone Fracture (Ductile)

برخی منابع :

1 -ASM Metal hand book vol 12.

2 -Fractography of metals & plastics –

Ronaldy.parrington.PE.

3 -Internet document-Wikipedia.

- متالورژی مکانیکی – جورج ای دیتر- ترجمه شهره شهیدی.4

ANY QUESTION

مانند دریا باش

که بابرخورد هر سنگی

سنگ غرق شود

.نه تو متالطم شوی

یلدایتان خوش

.زمستانتان گرم

باتشکر