Основные механизмы образования трещин
Основные механизмы образования трещин
Известно, что зарождение микротрещин не может быть связано с упругим деформированием. В принципиальном отношении существующие сегодня взгляды не претерпели изменений с того времени, как А.В.Степанов (30-е гг.) выдвинул известное положение об ответственности пластической деформации за возникновение микротрещин. Однако развитие дислокационных представлений позволило количественно их сформулировать. Суть вопроса состоит в том, что на самых ранних стадиях пластического деформирования взаимодействие дислокаций приводит к образованию микрощели атомного масштаба. Предложено довольно много дислокационных механизмов и они весьма разнообразны. Идея модели слияния дислокаций основывается на представлениях о возможности слияния головных дислокаций в достаточно мощном скоплении, заторможенном у какого-либо прочного барьера, например у границы зерна (рис. 19). Расчеты, выполненные Стро, показали, что как только первые две дислокации скопления сольются с образованием микротрещины атомного размера, она получает возможность расти, и все остальные дислокации скопления сливаются в одну микротрещину.
Рис. 19. Возникновение микротрещин
при слиянии дислокаций в вершине скопления.
Если Вам понравилась эта лекция, то понравится и эта - Предпосылки формирования и оформления психологии как самостоятельной науки.
Предложено большое количество других механизмов (рис. 20). Все механизмы можно разделить на несколько групп. Прежде всего это случаи, когда принудительное слияние экстраплоскостей многих дислокаций ведет к формированию полости. Далее следуют механизмы, связанные с заторможенным сдвигом, при котором возникновение микротрещины обусловлено полями упругих напряжений в голове скопления.
Рис. 20. Механизмы зарождения микротрещин: а – слияние головных дислокаций; б – вскрытие трещины в вершине заторможенного сдвига под действием нормальных напряжений; б’ – разрыв в плоскостях, параллельных плоскости скольжения; в – вскрытие плоскости скольжения; г – вскрытие искривленной плоскости скольжения; г’ – слияние дислокаций в пересекающихся плоскостях скольжения; д, д’ – разрушение при пересечении плоскостей скольжения; е-е’’’’ – различные варианты возникновения микротрещин при пересечении плоскостей скольжения и образовании сбросов; ж – разрыв дислокационной стенки; з-з’’ – варианты встречи двойников; и – встреча двойник-граница с возникновением трещин по спайности; и’ – встреча двойник-граница с образованием трещины по зоне аккомодации; к – двойник своими дислокациями опережения стимулирует поверхностную микротрещину; л – двойник вскрывает трещину на поверхности своей упругой волной; м – формирование профиля микротрещины при локализованном скольжении; н – микротрещина в основании ступеньки; о – полоса скольжения инициирует трещину в хрупкой пленке, откуда она распространяется в матрицу; п-п’’’ – варианты возникновения микротрещин на межзеренном сочленении, атакованном поллосой скольжения; р – образование трещины на межзеренной границе, атакованной двумя полосами скольжения; с – образование микропоры на границе за счет проскальзывания; т – трещина возникает в хрупком неметаллическом включении и распространяется в матрицу.
Может наблюдаться вскрытие самой плоскости скольжения. Довольно четко объединяются схемы пересечения двойник-двойник, полоса скольжения-полоса скольжения. Существует вариант образования зародыша трещины при разрыве или частичном смещении дислокационной стенки. Следует, однако, иметь в виду то обстоятельство, что во многих случаях невозможно провести четкую грань между различными вариантами и исключить существование еще серии механизмов, отличных от рассмотренных.
В результате движения дислокаций, взаимодействия их с жесткими препятствиями и между собой возникают большие местные концентрации напряжений, которые могут вызвать образование трещин размером в несколько межатомных расстояний. Рассмотрим подробнее некоторые механизмы образования дислокационных трещин.
Какой из механизмов можно считать предпочтительным в случае технических поликристаллических материалов? Эксперименты показывают, что основным можно считать механизм образования микротрещин в карбидных частицах, действующих в ферритной матрице как мощные концентраторы напряжений, способные создавать зародыши разрушения уже при деформации 1 %. Более 90 % микротрещин возникает по этой причине.
