4. Хрупкое разрушение

Хрупкое разрушение - это наиболее опасный вид разрушения, так как оно происходит катастрофически быстро даже в условиях сравни­тельно низких напряжений. Поэтому сведения о механизме хрупкого разрушения и условиях, которые ему способствуют или затрудняют его, особенно важны.

Металлы и сплавы идеально хрупко (без пластической деформа­ции) не разрушаются. Хрупкая трещина так же, как и вязкая, возника­ет в результате пластической деформации. Развитие ее происходит в основном на закритической стадии в отличие от вязкой трещины, раз­витие которой идет стабильно.

Хрупкая трещина при внутризеренном (транскристаллитном) разру­шении (трещина скола) обычно распространяется вдоль кристаллографи­ческой плоскости с малыми индексами. Например, в металлах с ГП- решеткой - по плоскости базиса, в ОЦК-решетке - вдоль {001}, иногда, например в ванадии и тантале, вдоль {011}. В металлах с ГЦК-решеткой образование трещин скола, как правило, не наблюдается.

Хрупкое разрушение может быть не только внутри-, но и межзе- ренным. Последнее наблюдается особенно часто в сплавах, где грани­цы зерен могут быть охрупчены прослойками хрупкой второй фазы либо сегрегациями примесей.

При межзеренном (интеркристаллитном) разрушении трещина в однофазных материалах распространяется по поверхности границ зе­рен, а при наличии на границах второй фазы - вдоль межфазной по­верхности или вдоль скола внутри включений (рис. 1.10).

(ручьи)

Образование ступенек

РЭМ х 300

Рис. 1.10. Хрупкое внутризеренное разрушение (скол)

В зависимости от характера распространения трещины структура поверхности разрушения получается различной. Структура поверхно­сти внутризеренного скола при узкой пластической зоне у вершины развивающейся хрупкой трещины резко отличается от вязкого излома. При визуальном осмотре хрупкий излом обычно блестящий или имеет цвет фаз, расположенных по границам зерен. Под микроскопом видно, что внутрикристаллитный скол не идеально гладок. На поверхности его обычно имеются ступеньки, придающие структуре вид ручьистых узоров (см. рис. 1.10). В поликристаллических образцах вид этих узо­ров при переходе от зерна к зерну меняется. Каждая линия ручьистого узора соответствует разнице в уровнях, т.е. ступеньке на поверхности излома.

Рельеф хрупкого межзеренного разрушения в однофазном металле или сплаве соответствует форме межкристаллитной границы (рис. 1.11). Обычно он относительно гладкий, а неровности имеют микроскопиче­ские размеры и не образуют каких-либо характерных рельефных осо­бенностей (см. рис. 1.11).

По микроструктуре излома можно установить, идет ли разрушение вдоль границы между матрицей и избыточной фазой (тогда выделения будут видны только на одной поверхности излома, а на второй мы уви­дим их «оттиски») или распространяется по телу хрупких включений.

образовав^ Так как дит н^г ют г