Фрактография в материаловедении

Ручьистый узор (рис. 11 а-г) – элемент строения поверхности фасеток скола, представляющий собой систему сходящихся ступенек, образующуюся в плоскости скола в результате разрушения перемычек между хрупкими микротрещинами, распространяющимися по параллельным, близко расположенным кристаллографическим плоскостям. Направление слияния ступенек скола в ручьистом узоре соответствует направлению распространения трещины. Частный случай ручьистого узора – веерообразный узор, который возникает, если ступеньки скола сходятся в одной точке в пределах фасетки.

Ручьистый узор на поверхности фасеток скола (рис. 11 в, г) 11 в – ПЭМ, x2500; 11 г – РЭМ, x1000.

Рис. 11. Ручьистый узор на поверхности фасеток скола:

в – ПЭМ, x2500; г – РЭМ, x1000

Фасетка квазискола (рис. 12 а, б) – относительно ровный (плоский) участок разрушения, не всегда связанный ориентационно с плоскостями скола и характеризующийся тем, что наряду с признаками хрупкого разрушения имеет признаки пластической деформации (гребни). Фасетка квазискола имеет менее четкие границы, чем фасетка скола. Разрушение развивается преимущественно от центральной части фасетки к периферии.

Фасетка межзеренная (межсубзеренная) – фасетка в виде многоугольника, образующаяся при разрушении по одной грани зерна (субзерна; рис. 13 а, б, в).

Поверхность межзеренных фасеток может быть гладкой, с ямочным или другим специфическим рельефом.

Ямки (рис. 14 а, б) (рис. 13 а, б, в) – микроуглубления на поверхности разрушения, представляющие собой вскрытые поверхности микропустот, образующихся в процессе пластического течения металла.

Рис. 12. Фасетка квазискола:

а – ПЭМ, x10000; б – РЭМ, x1000

Рис. 13. Межзеренные фасетки:

а – ПЭМ, x2600; б – РЭМ, x1000; в – межсубзеренные фасетки, РЭМ, x1000

Очагом зарождения микропустот могут служить частицы неметаллических включений или вторых фаз, микронесплошности на границах зерен, субзерен и на плоскостях сдвига.

Форма (конфигурация) ямок (равноосная, вытянутая, параболическая, цилиндрическая, неправильной формы) определяется напряженным состоянием и формой инициатора образования ямки.

Глубина ямок (высота перемычек между ними) есть мера способности материала к пластической деформации.

Рис. 14. Ямки:

а – ПЭМ, x2600; б – РЭМ, x3000

Рис. 15. Ямка волокнисто-полосчатого излома:

а – ПЭМ, x200; б – РЭМ, x1000

Ямка волокнисто-полосчатого излома (рис. 15 а, б) – микроуглубление на поверхности разрушения, возникшее в результате образования и слияния микропустот около вытянутых структурных неоднородностей: неметаллических включений и ликвационных зон; характерны для изломов поперечных образцов из материалов, подвергнутых горячей пластической деформации.

Сотовый рельеф (рис. 16) – микрорельеф поверхности разрушения в виде мелких плоских ямок. Свидетельствует о малой доле локальной пластической деформации при разрушении. Встречается часто при разрушении литых материалов; наблюдается также при разрушении перегретых сталей.

Риc. 16. Сотовый рельеф. ПЭМ, x10000

Рис. 17. Гребень

а – ПЭМ, x9400, б – РЭМ, x5000

Гребень (рис.17 а, б) – вытянутый участок, возвышающийся над поверхностью разрушения (на обеих половинах излома), образовавшийся в результате пластической деформации и разрушения перемычек между другими элементами излома.

Ступенька (рис. 18) – элемент микрорельефа излома прямолинейной или изогнутой формы, образующийся при соединении двух микроповерхностей разрушения, расположенных на разных уровнях; может возникать также в результате скола вдоль границ двойников.

Язычок (рис. 19) – элемент строения поверхности фасетки скола и квазискола треугольной или трапецевидной формы, образующийся в результате локального разрушения вдоль поверхности раздела матрица – двойник.

Язычку, находящемуся на одной половине излома, соответствует углубление на ответной половине излома.

Рис. 18. Ступенька, РЭМ, x3000

Рис. 19. Язычок, ПЭМ, x5400

Усталостные бороздки (рис. 20) – элемент микрорельефа усталостного излома в виде повторяющихся удлиненных впадин и выступов, не пересекающихся между собой и ориентированных перпендикулярно локальному направлению развития трещины на данном микроучастке.

Плато (рис. 20) – плоские участки, вытянутые преимущественно в направлении локального распространения трещины, на которых располагаются усталостные бороздки.

Наличие плато и при отсутствии усталостных бороздок является одним из признаков усталостного разрушения.

Траковые следы (рис. 21) – элемент микрорельефа усталостного излома, образовавшийся в результате соприкосновения противоположных поверхностей разрушения.

Рис. 20. Усталостные бороздки на плато

Рис. 21. Траковые следы, РЭМ, x1000

Зона вытягивания (рис. 22) – сглаженный (нередко бесструктурный) участок микрорельефа, отвечающий зоне страгивания трещины при наличии пластического затупления ее вершины при всех видах нагружения.