Пластично счупване, известен още катопластична фрактураилисчупване при претоварване на опън, се отнася до вид счупване, което възниква, когато натоварването, приложено върху метален материал, надвиши неговата граница на провлачване, което води до значителна макроскопична пластична деформация преди счупване. Поради това се нарича ощесчупване от пластично претоварване.
Типичен пример е счупването на гладък образец на опън при едноосно статично натоварване, както е показано на фигурата по-долу. Повърхността на фрактурата е яснашиенеявление близо до прекъсването. Макроскопски повърхността на фрактурата има aчаша-и-конусформа: появява се централната областвлакнестаитъмно сивов цвят, общо ориентиранперпендикуляренкъм посоката на напрежението на опън, докато характеристиките на външната областсрязващи устникоито се образуват приблизително на a45 градусов ъгълкъм оста на опън.
При практически приложения формата на компонентите и силите, които изпитват, могат да бъдат доста сложни, така че характеристиките на макроскопичната морфология на счупването може да не са очевидни. Въпреки това, основната основа за разграничаване междупластично счупванеикрехко счупванее наличието или отсъствието на значителна макроскопична пластична деформация в близост до счупването.
От гледна точка на механизма на счупване в металните материали има два основни типа:разделяне на приплъзванеипластична трапчинка фрактура.
Разделяне на приплъзванесе отнася до феномена, при който под въздействието на външна сила, атомите в кристалната структура на материала изпитват относително плъзгане по определени кристални равнини и посоки поради напрежение на срязване, което е известно катоприплъзване. Когато това приплъзване се случва прекъснато или неравномерно, или когато е възпрепятствано на границите на зърната, фазовите граници или други интерфейси, на тези места се образуват малки празнини или пукнатини, водещи доразделяне на приплъзване. Чистото счупване чрез отделяне на хлъзгане е сравнително рядко в металните материали.
Счупване на пластична трапчинкае по-често срещаният тип. Механизмът за образуване и разпространение на пукнатини в този режим е следният: металните материали съдържат различни прекъсвания, като кухини, включвания, частици от втора-фаза, граници на зърната и фазови граници. Когато са подложени на напрежение от претоварване (надвишаване на границата на провлачване), в тези локални региони се развиват концентрации на напрежение, което причинява пластична деформация. С напредването на деформацията се образуват микрокухини в тези прекъсвания или интерфейси. Тъй като напрежението продължава да се увеличава, микрокухините растат и се сливат, като в крайна сметка се свързват, за да образуват микропукнатини. При продължителен стрес тези микропукнатини бавно се разширяват, докато достигнат критичен размер, което води до счупване. Тези микрокухини се наричатпластични трапчинки(илипластмасови ями). Типичната морфология на пластичните трапчинки, наблюдавани при SEM, е показана на фигурата по-долу, където частици или включвания от втора-фаза също могат да се видят в долната част на трапчинките.
При различни стресови състояния морфологията напластични трапчинкина пластична фрактура също варира. Най-общо те могат да бъдат класифицирани в три вида:равноосни трапчинки(при напрежение на опън),сълзни трапчинки(при стрес на разкъсване, Режим I), исрязващи трапчинки(при напрежение на срязване, режим II и режим III).
В практическия анализ на морфологията на фрактурата често се наблюдава, че и трите типа напластична трапчинкамогат да се появят морфологии. Това обикновено се дължи на сложното състояние на напрежение, изпитвано от материала, или при прости условия на напрежение, докато пукнатината се разпространява, възникват локални промени на напрежението, което води до разлики в морфологията на трапчинките.
Освен това не можем просто да определим, че фрактурата епластиченвъз основа на наличието на множество трапчинки в областта на локалната фрактура. Плавните трапчинки не са необходимо и достатъчно условие запластично счупване, защото в реални ситуации мнсмесени фрактуриможе да възникне, като напрквази-счупвания на разцепване. Следователно все още е необходимо да се комбинират както макроскопски, така и микроскопски анализ, за да се определи типа на счупването, да се разбере механизмът на повреда, да се идентифицира основната причина за повредата на счупването и да се предложат предложения за подобряване на материала, дизайна на компонентите, производствените процеси и средата на използване.
При какви условия е по-вероятно да възникне пластично счупване? Всеки фактор, който увеличавапластичност(намалявачупливост) ще насърчи появата на пластично счупване. Следните точки обобщават основните фактори:
Превъзходна микроструктура:Различните микроструктури могат да доведат до различни счупвания при едни и същи условия. Например темперираният мартензит има по-добра пластичност, докато перлит + ферит има относително по-ниска пластичност. Първият е по-вероятно да претърпи пластична фрактура.
Фино{0}}зърнеста структура:Като цяло, колкото по-фини са зърната, толкова по-добра е пластичността. Освен това дефектите в фино-зърнестите структури често са по-малки, така че е необходимо по-високо напрежение за счупване.
Трудни включвания или частици от втора-фаза:Твърдите включвания или частиците от втора-фаза обикновено не намаляват пластичността на материала. Понякога пластмасовата втора фаза може дори да подобри пластичността на материала. Както е показано на диаграмата по-долу,пластични трапчинкисъдържат значително количество сулфидни включвания тип А, но материалът все още се показвасчупване от пластично претоварване.
Чисти суровини:Подобряване на чистотата на материала, като обръщане на внимание на въвеждането на външни елементи на примеси по време на производството на стомана, намаляване на вредните примеси в материала и минимизиране на възможността замеждугранулирана чупливостивтора{0}}фаза крехки включвания.
Добър структурен дизайн:Избягване на концентрациите на напрежение, като намаляване на острите ъгли, прорези и т.н., и проектиране на структура, която осигурява равномерно разпределение на натоварването.
Добра работна среда (температура, средни условия и др.):Минимизиране на излагането на корозивни среди и среда с ниска{0}}температура. Ако се изискват такива условия, при проектирането на материала трябва да се вземе предвид чувствителността към околната среда.
Запластично счупване, в практически приложения позволява значителна деформация без внезапно счупване. Следователно, от тази гледна точка, в сравнение скрехко счупване, пластичното счупване е по-приемлив начин на счупване. Въпреки това, ако проектирането, производството и процесите на използване на материалите се контролират правилно на всеки етап, ненужните инциденти с фрактури могат да бъдат избегнати, намалявайки загубите на имущество както за бизнеса, така и за нациите.
