1.2.1. Изучение изломов

Наиболее простым методом выявления строения металла является изучение излома. Этот метод называетсяфрактографией.

Излом может быть разным по форме, виду и способности к отражению света и, следовательно, различаться в зависимости от состава металла, его строения, отдельных дефектов, условий обработки и напряженного состояния, при котором произошло разрушение образца (детали). Анализ излома позволяет установить многие особенности строения, а в ряде случаев и причины разрушения. По характеру поведения металла при разрушении различают:

• Зернистый или кристаллический излом (блестящий с фасетками), он наблюдается при хрупком разрушении металлов пониженной вязкости (в том числе закаленных со значительным перегревом) и сталей, испытанных ниже порога хладноломкости. По хрупкому излому можно судить о величине зерна металла. В большинстве случаев крупнозернистый излом отвечает более низким механическим свойствам, чем мелкозернистый. По излому можно судить о том, как произошло разрушение, по зерну – транскристаллический излом или по границе зерна - межкристаллический излом (рис. 1, а).

• Матовый или волокнистый излом (зерна в этом случае не видны). Такой излом наблюдается при вязком разрушении, которому предшествует значительная пластическая деформация. Зерна в этом случае деформированы, и излом не характеризует действительную величину зерна (рис. 1, б).

• Смешанный (кристаллический в одних участках и волокнистый в других) - характерен, например, для стали, разрушенной в переходном температурном интервале между верхним и нижним порогами хладноломкости или для стали, прокалившейся не полностью – в закаленной поверхностной зоне излом матовый (фарфоровидный), а в середине кристаллический (рис.1, в).

• Флокенный излом со своеобразными белыми пятнами, свидетельствует о наличии в металле внутренних трещин, связанных с присутствующим в стали водородом. Наблюдается сравнительно редко в сталях определенного состава и является признаком брака из-за резкого снижения вязкости вследствие микроликвации и влияния водорода (рис.1, г).

• Усталостный излом (разновидность смешанного излома) возникает в процессе работы деталей при знакопеременных нагрузках. Характеризуется светлой притертой частью с концентрическими линиями, показывающими распространение усталостной трещины и частью долома с кристаллическим изломом (рис.1, в).

По отражению света изломы бывают:

• светлыми, характерными для стали и белых чугунов (в которых весь углерод связан в цементите);

• темными - для чугунов с графитом (серых, ковких и высокопрочных).

В практике встречаются изломы частично окисленные (часть излома темная), они свидетельствуют о наличии таких металлургических дефектов, как заковы, закаты, закалочные трещины.

а б
в г
Рис. 1. Некоторые виды изломов: а – кристаллический; б – волокнистый; в – флокенный ; г – смешанный (усталостный)

По излому можно судить о размере зерна, особенностях литья и термической обработки, а также выявить отдельные дефекты. Для изучения изломов образцы, вырезанные в поперечном или продольном направлении (по отношению к течению металла при формоизменении), надрезают, а затем разрушают по месту надреза на прессе или копре с максимальной скоростью (для исключения смятия поверхности излома и образования ложных расслоений).

Исследование изломов, таким образом, является простым, но весьма важным методом исследования, в частности, при выявлении причин разрушения деталей машин.