شکستگی شکل پذیر، همچنین به عنوان شناخته شده استشکستگی پلاستیکیاشکستگی اضافه بار کششی، به نوعی شکستگی اشاره دارد که زمانی رخ می دهد که بار اعمال شده به یک ماده فلزی از قدرت تسلیم آن فراتر رود و در نتیجه تغییر شکل پلاستیک ماکروسکوپی قابل توجهی قبل از شکستگی ایجاد می شود. از این رو به آن نیز اطلاق می شودشکستگی اضافه بار انعطاف پذیر.
یک مثال معمولی شکست یک نمونه کششی صاف تحت بارگذاری استاتیکی تک محوری است، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است. سطح شکستگی شفاف استگردن زدنپدیده نزدیک به شکست از نظر ماکروسکوپی، سطح شکستگی دارای یکفنجان-و-مخروطشکل: ناحیه مرکزی ظاهر می شودفیبریوخاکستری تیرهدر رنگ، به طور کلی جهت دارعمود بربه جهت تنش کششی، در حالی که منطقه بیرونی ویژگی داردبرش لبکه تقریبا در a تشکیل می شوندزاویه 45 درجهبه محور کششی
در کاربردهای عملی، شکل اجزا و نیروهایی که آنها تجربه می‌کنند می‌تواند کاملاً پیچیده باشد، بنابراین ویژگی‌های مورفولوژی شکست ماکروسکوپی ممکن است آشکار نباشد. با این حال، مبنای اولیه برای تمایز بینشکستگی شکل پذیروشکستگی شکنندهوجود یا عدم وجود تغییر شکل پلاستیک ماکروسکوپی قابل توجه در نزدیکی شکستگی است.
از منظر مکانیسم شکست در مواد فلزی، دو نوع اصلی وجود دارد:جداسازی لغزشوشکستگی چال شکل پذیر.
جداسازی لغزشبه پدیده‌ای اطلاق می‌شود که در آن، تحت نیروی خارجی، اتم‌های درون ساختار کریستالی ماده به دلیل تنش برشی، لغزش نسبی در امتداد سطوح و جهت‌های کریستالی خاص را تجربه می‌کنند، که به عنوان معروف است.لغزش. هنگامی که این لغزش به طور ناپیوسته یا ناهموار رخ می دهد، یا زمانی که در مرز دانه ها، مرزهای فاز، یا سایر رابط ها مانع می شود، شکاف ها یا ترک های کوچکی در این مکان ها ایجاد می شود که منجر بهجداسازی لغزش. شکستگی جداسازی لغزش خالص در مواد فلزی نسبتا نادر است.
شکستگی چال داکتیلنوع رایج تر است مکانیسم تشکیل ترک و انتشار در این حالت به شرح زیر است: مواد فلزی دارای ناپیوستگی‌های مختلفی مانند حفره‌ها، آخال‌ها، ذرات فاز دوم، مرز دانه‌ها و مرزهای فاز هستند. هنگامی که تحت فشار اضافه بار قرار می گیرد (بیش از قدرت تسلیم)، غلظت تنش در این مناطق محلی ایجاد می شود و باعث تغییر شکل پلاستیک می شود. همانطور که تغییر شکل پیشرفت می کند، ریزحفره ها در این ناپیوستگی ها یا رابط ها تشکیل می شوند. با ادامه افزایش کرنش، ریزحفره‌ها رشد کرده و به هم می‌پیوندند و در نهایت به هم متصل می‌شوند و ریزترک‌ها را تشکیل می‌دهند. تحت تنش مداوم، این ریزترک‌ها به آرامی گسترش می‌یابند تا به اندازه بحرانی برسند که منجر به شکستگی می‌شود. به این میکرووییدها می گویندفرورفتگی های انعطاف پذیر(یاچاله های پلاستیکی). مورفولوژی معمولی گودی های شکل پذیر مشاهده شده تحت SEM در شکل زیر نشان داده شده است، که در آن ذرات فاز دوم یا آخال ها نیز در پایین گودی ها دیده می شوند.
تحت شرایط تنش مختلف، مورفولوژی ازفرورفتگی های انعطاف پذیردر شکستگی انعطاف پذیر نیز متفاوت است. به طور کلی می توان آنها را به سه نوع طبقه بندی کرد:گودی های هم محور(تحت تنش کششی)،فرورفتگی های اشک(تحت استرس پارگی، حالت I)، وگودی برشی(تحت تنش برشی، حالت II و حالت III).
در تجزیه و تحلیل مورفولوژی شکست عملی، اغلب مشاهده می شود که هر سه نوع ازگودی شکل پذیرمورفولوژی ها می توانند ظاهر شوند. این به طور کلی به دلیل وضعیت تنش پیچیده ای است که ماده تجربه می کند، یا در شرایط تنش ساده، با انتشار ترک، تغییرات تنش موضعی رخ می دهد که منجر به تفاوت در مورفولوژی گودی می شود.
علاوه بر این، ما نمی توانیم به سادگی تعیین کنیم که یک شکستگی وجود داردشکل‌پذیربر اساس وجود گودی های متعدد در ناحیه شکستگی موضعی. گودی شکل پذیر شرط لازم و کافی نیستشکستگی شکل پذیر، زیرا در موقعیت های واقعی، بسیاری ازشکستگی های مختلطممکن است رخ دهد، مانندشکستگی های شبه-شکاف. بنابراین، هنوز هم لازم است که هر دو تجزیه و تحلیل ماکروسکوپی و میکروسکوپی را برای تعیین نوع شکست، درک مکانیسم شکست، شناسایی علت اصلی شکست شکستگی، و پیشنهاداتی برای بهبود مواد، طراحی اجزا، فرآیندهای ساخت و محیط‌های استفاده، ترکیب کنیم.
در چه شرایطی احتمال وقوع شکستگی انعطاف پذیر بیشتر است؟ هر عاملی که افزایش یابدشکل پذیری(کاهش می دهدشکنندگی) باعث بروز شکستگی انعطاف پذیر می شود. نکات زیر به طور خلاصه عوامل کلیدی را نشان می دهد:
ریزساختار برتر:ریزساختارهای مختلف ممکن است در شرایط یکسان منجر به شکستگی های متفاوت شوند. به عنوان مثال، مارتنزیت تمپر شده دارای شکل پذیری بهتری است، در حالی که پرلیت + فریت دارای شکل پذیری نسبتاً کمتری است. اولی بیشتر احتمال دارد که شکستگی داکتیل را تجربه کند.
ساختار دانه‌ریز-ریز:به طور کلی، هر چه دانه ها ریزتر باشند، شکل پذیری بهتری دارند. علاوه بر این، عیوب در ساختارهای ریزدانه{1} اغلب کوچکتر هستند، بنابراین تنش بالاتری برای شکستگی لازم است.
اجزای سخت یا ذرات فاز دوم-:آخال‌های سخت یا ذرات فاز دوم معمولاً انعطاف‌پذیری مواد را کاهش نمی‌دهند. گاهی اوقات، فاز دوم پلاستیکی حتی می تواند شکل پذیری مواد را بهبود بخشد. همانطور که در نمودار زیر نشان داده شده استفرورفتگی های انعطاف پذیرحاوی مقدار قابل توجهی از آخال های سولفید نوع A است، اما این ماده هنوز هم نشان می دهدشکستگی اضافه بار انعطاف پذیر.
مواد اولیه خالص:بهبود خلوص مواد مانند توجه به ورود عناصر ناخالص خارجی در فولادسازی، کاهش ناخالصی های مضر در مواد و به حداقل رساندن احتمالشکنندگی بین دانه ایوفاز دوم-شامل های شکننده.
طراحی سازه خوب:اجتناب از تمرکز تنش، مانند کاهش گوشه های تیز، بریدگی ها و غیره و طراحی ساختاری که توزیع یکنواخت بار را تضمین می کند.
محیط کار خوب (دما، شرایط متوسط و غیره):به حداقل رساندن قرار گرفتن در معرض رسانه های خورنده و محیط های با دمای پایین-. در صورت نیاز به چنین شرایطی، هنگام طراحی مواد باید حساسیت محیطی را در نظر گرفت.
برایشکستگی شکل پذیردر کاربردهای عملی، امکان تغییر شکل قابل توجه بدون شکستگی ناگهانی را فراهم می کند. بنابراین، از این منظر، در مقایسه باشکستگی شکنندهشكستگي شكستگي شكستگي قابل قبول تري است. با این حال، اگر فرآیندهای طراحی مواد، تولید و استفاده به درستی در هر مرحله کنترل شود، می‌توان از وقوع شکستگی‌های غیرضروری جلوگیری کرد و ضررهای دارایی را هم برای مشاغل و هم برای کشورها کاهش داد.
