Kitabı oxu: «Фрактография в материаловедении»

Введение

Изучение излома – самый простой и доступный способ оценки внутреннего строения металлов. Метод оценки изломов, несмотря на кажущуюся грубость оценки качества материала, применяется довольно широко в различных отраслях производства и научных исследованиях. Оценка излома во многих случаях может характеризовать качество материала.

Излом может быть кристаллическим или аморфным. Аморфный излом характерен для материалов, не имеющих кристаллического строения (стекло, канифоль, стекловидные шлаки).

Металлические сплавы, в том числе сталь, чугун, алюминиевые, магниевые сплавы, цинк и его сплавы, дают зернистый, кристаллический излом.

Каждая грань кристаллического излома является плоскостью скалывания отдельного зерна, поэтому излом показывает нам размеры зерна металла. Изучая излом стали, можно видеть, что размер зерна может колебаться в очень широких пределах: от нескольких сантиметров в литой, медленно остывшей стали до тысячных долей миллиметра в правильно откованной и закаленной стали. В зависимости от размера зерна излом может быть крупнокристаллическим и мелкокристаллическим. Обычно мелкокристаллический излом соответствует более высокому качеству металлического сплава.

Если разрушение исследуемого образца проходит с предшествующей пластической деформацией, зерна в плоскости излома деформируются и излом уже не отражает внутреннего кристаллического строения металла; в этом случае излом называется волокнистым. В одном образце, в зависимости от уровня его пластичности, в изломе могут быть волокнистые и кристаллические участки. По соотношению площади излома, занятого волокнистыми и кристаллическими участками при данных условиях испытания, можно оценивать качество металла.

Хрупкий кристаллический излом может получаться при разрушении по границам зерен или по плоскостям скольжения, пересекающим зерна. В первом случае излом называется межкристаллитным, во втором – транскристаллитным. Иногда, особенно при очень мелком зерне, трудно определить природу излома. В этом случае излом изучают с помощью лупы или бинокулярного микроскопа.

В последнее время развивается отрасль металловедения по фрактографическому изучению изломов на металлографических и электронных микроскопах. При этом находят новые достоинства старого метода исследований излома, применяя к нему понятия фрактальных размерностей.

Под разрушением понимают разделение тела на части либо появление макроскопической трещины или поры.

Момент разрушения часто связывают с достижением напряжений, деформаций или работой деформаций критических значений. Под разрушением принято понимать процесс необратимого нарушения сплошности тела и разделение его на отдельные части.

Разрушение рассматривают как процесс, состоящий из ряда последовательных стадий, которые включают зарождение трещин субмикроскопических размеров, их последующее развитие и заключительное формирование макроскопической магистральной трещины, заканчивающийся разделением материала на части.

1. Виды разрушения

1.1. Механизмы разрушения материалов

Существуют различные классификации видов разрушения. В случае однократного воздействия монотонно нарастающей нагрузки возможно разрушение двух основных видов: хрупкое и вязкое.

На практике чаще имеет место смешанное разрушение, одновременно обладающее чертами и хрупкого, и вязкого разрушения. Иногда признаки указанных типов разрушения могут проявляться в определенной последовательности (например, разрушение начинается как вязкое, а заканчивается как хрупкое).

Разрушение называют вязким, если ему предшествовала значительная пластическая деформация, и хрупким, если пластическая деформация незаметна или же не превышает 1–2 %. Первоначально считали, что хрупкое разрушение происходит после упругой деформации, но затем было экспериментально доказано, что в металлах любому разрушению предшествует пластическая деформация, хотя бы и очень маленькая.

При хрупком разрушении, когда микропластическая деформация не выявляется, в микрообъемах всегда можно найти следы пластической деформации в виде линий скольжения. Считают, что при хрупком разрушении металлов развитию трещины сопутствует локальная пластическая деформация в тонком приповерхностном слое трещины. Такое разрушение называют квазихрупким.

Деление разрушения на хрупкое и вязкое весьма условно, так как при такой классификации трудно охватить все стороны явления на макро- и микроуровне.

С позиций макроскопической картины хрупкое разрушение вызывается действием относительно небольших растягивающих напряжений (обычно не превышающих предел текучести). В этом случае для протекания и завершения хрупкого разрушения не требуется подвода энергии извне (т. е. повышения действующей нагрузки), а достаточно запасенной упругой энергии разрушающейся конструкции.

Принципиально иная ситуация возникает в условиях протекания вязкого разрушения. Оно развивается под действием напряжений, которые не только превышают предел текучести, но и непрерывно растут по величине (хотя действующее усилие может при этом даже снижаться вследствие уменьшения «живого» сечения нагруженного материала).

Таблица 1

Классификация основных видов механического разрушения

Хрупкое разрушение сопровождается незначительной пластической деформацией, предшествующей разрушению. Вязкому же разрушению предшествует значительная макроскопическая деформация, так как оно развивается при напряжениях, превышающих предел текучести, и суммарная энергоемкость процесса оказывается большой.

Я.Б. Фридман классифицирует разрушение по разным признакам (табл. 1).

Для обоих видов разрушения характерным является возникновение зародышевых трещин и их последующее распространение. По механизму образования трещины хрупкое и вязкое разрушения принципиально между собой не различаются. Вместе с тем склонность к тому или иному виду разрушения материала определяется тем, с какой скоростью возникшая трещина будет затем развиваться. При хрупком разрушении трещина растет с очень высокой скоростью, достигающей 0,4–0,5 скорости распространения звука в разрушаемом материале. В то же время скорость роста «вязкой» трещины очень мала.

2. Механизмы зарождения трещины

Механизмы зарождения трещин и пор на атомном уровне основаны на представлении о том, что для разрушения необходима пластическая деформация, вызванная движением дислокаций.

Известно несколько моделей соединения дислокаций и образования субмикротрещин. Так, торможение дислокаций и их скопление около препятствий (границы зерен, двойников либо включения избыточных фаз) способствует сближению нескольких дислокаций, экстраплоскости которых сливаются, а под ними образуется зародышевая микротрещина. Модель образования микротрещины путем слияния дислокаций называется моделью Зинера – Стро.

Микротрещина может преобразовываться в микропору путем вхождения дислокации обратного знака в дислокационную микротрещину и ее затупления (рис. 1), что приводит к существенному уменьшению концентрации напряжений в ядре клиновидной дислокационной трещины, или сверхдислокации.

Рис. 1. Образование дислокационной трещины (а) и ее затупление с превращением в пору (б) [3]

Микропоры могут образоваться путем формирования локальных скоплений вакансий с последующей конденсацией их в поры. Вакансионному пересыщению кристаллической решетки способствуют большая пластическая деформация, радиационное облучение, закалка и т. п.

Модель формирования поры в результате сдвиговой деформации, протекающей за счет дислокационных перемещений в пересекающихся плоскостях скольжения, показана рис. 2. Условия такого скольжения реализуются в макроскопическом масштабе, например, при поперечной или винтовой прокатке, при которой в осевой зоне заготовки вскрывается полость.

Рис. 2. Образование поры на пересечении попеременно активируемых плоскостей скольжения

Особенности производства и эксплуатации металлических материалов способствуют возникновению газовых пор (пузырьков), причем давление газа может быть существенным.

Модель заторможенного сдвига. Эта модель, подобно предыдущей, предполагает блокировку дислокаций барьером. Отличие ее заключается в том, что в голове дислокационного скопления возникают не только касательные напряжения интенсивностью nτ, но и значительные нормальные растягивающие напряжения в области под плоскостью скольжения. Эти растягивающие напряжения максимальны на плоскости, составляющей угол 70° с плоскостью скольжения (рис. 3).

Рис. 3. Схема зарождения трещины у вершины дислокационного скопления [3]

После достижения количества дислокаций в скоплении до нескольких сотен нормальные напряжения превышают прочность материала на отрыв (теоретическая прочность), и появляется трещина.

Модель Коттрелла. Этот механизм можно использовать для описания процесса образования трещин в металлах с ОЦК (объемно центрированной кубической) решеткой. Возникновение трещин, как и в предыдущих случаях, связывается с необходимостью формирования дислокационных скоплений. Однако в модели Коттрелла не требуется наличия в исходном состоянии готовых барьеров для дислокаций. Препятствия, а затем дислокационные скопления и трещины образуются в результате протекающей пластической деформации.

Рис. 4. Схема зарождения трещины в ОЦК металлах [3]

На рис. 4 показана схема образования трещины по этой модели. В растягиваемом образце происходит перемещение скользящей дислокации по пересекающимся плоскостям (101) и (101) (это плоскости наиболее плотной упаковки в ОЦК кристалле, и именно они являются плоскостями легкого скольжения). При встрече этих дислокаций возникает новая дислокация, расположенная в плоскости (100), не являющейся плоскостью скольжения. Дислокация встречи блокирует обе плоскости скольжения, что приводит к скоплению дислокаций и образованию зародышевой трещины в плоскости скола (001).

Модель образования трещины у субграницы. В некоторых случаях для зарождения трещины необязательным является наличие дислокационного скопления. Например, в металлах с гексагональной решеткой (Zn) при низких температурах возможно возникновение трещины в результате перерезания малоугловой границы в процессе сдвига. На рис. 5 показано образование микротрещины в результате сдвига, разделяющего малоугловую границу (с углом разориентиров-ки приблизительно 5°) на две части. Такое разделение возможно, если малоугловая граница расположена вертикально по отношению к базисным кристаллографическим плоскостям ГПУ кристалла, по которым происходит сдвиг при нагружении.

Модель зарождения трещины при торможении двойника. Двойники деформации распространяются с большой скоростью, поэтому при встрече растущего двойника деформации с препятствием, например границей зерна или ранее образовавшимся двойником, для которого характерно другое направление двойникования, создаются благоприятные условия для зарождения трещины (рис. 6).

Рис. 5. Возникновение трещины при перерезании малоугловой границы:

а – до деформации; б – зарождение трещины [3]

Рис. 6. Схема возникновения трещины при встрече развивающихся двойников (а) и торможения одного двойника другим (б) [3]

В условиях развитой межзеренной деформации микропоры могут возникать вблизи стыка кристаллитов А, В и С (рис. 7).

Вакансионная модель образования пор. Деформация ползучести, особенно при высоких температурах и низких напряжениях, связана не с движущимися дислокациями, а происходит вакансионным путем и является результатом направленного массопереноса. Диффузионные потоки вакансий вдоль границ зерен больше транскристаллитных потоков. Это стимулирует зернограничную деформацию и образование трещин и микропор на стыке кристаллитов. Межзеренное проскальзывание вдоль границы со ступенькой способствует образованию микропор.

Микропоры могут образовываться около частиц избыточных фаз, которые чаще всего располагаются на границах зерен. С увеличением поверхностной энергии границы матрица – фаза и уменьшением размера частиц избыточной фазы вероятность образования микропор возрастает. Образование микропор по механизму стока вакансий наблюдается при радиационном облучении.

Рис. 7. Схема зарождения трещины в стыке трех зерен за счет межзеренной деформации [3]

Кроме рассмотренных, возможны и другие механизмы зарождения пор и трещин. Способ образования зародышевых дефектов зависит от типа кристаллической решетки металла и характера микроструктуры. Дальнейшее поведение пор и трещин, определяющее многие механические характеристики материала, зависит от условий нагружения, под действием которых объемные дефекты развиваются.

2.1. Развитие трещины

Вязкое и хрупкое разрушения включают в себя две стадии:

1) зарождение зародышевой трещины;

2) распространение трещины.

По механизму зарождения трещин они принципиально не различаются. Качественное различие между ними связано с энергоемкостью и скоростью распределения трещин. При хрупком разрушении скорость очень велика, она достигает 0,4–0,5 скорости распространения звука в материале образца. В случае же вязкого разрушения трещина распространяется в основном с относительно малой скоростью, соизмеримой со скоростью деформации образца.

Энергоемкость вязкого разрушения значительно больше, потому что при развитии вязкой трещины пластическая деформация идет не только вблизи ее вершины, но и по значительному объему детали или образца. В результате работа, необходимая для продвижения трещины, здесь значительно больше, чем при развитии хрупкой трещины, когда пластическая деформация локализована в узком слое у ее вершины.

Вторая стадия разрушения является наиболее важной, поскольку именно она в основном определяет сопротивление материала разрушению. По Я.Б. Фридману, процесс разрушения на стадии развития трещины включает следующие этапы:

1) инкубационный, на котором скорость распространения трещины постепенно возрастает;

2) период торможения, характеризующийся замедлением роста трещины;

3) стационарный, когда скорость развития трещины постоянна;

4) ускоренный, иногда идет лавинообразный период роста трещины, с все возрастающей скоростью вплоть до полного разрушения тела.

Первые три периода соответствуют так называемой докритической стадии развития трещины, когда процесс разрушения еще можно контролировать, а четвертый – закритической стадии распространения трещины, когда окончательное разрушение становится уже трудно управляемым и часто необратимым.

Подразделение второй стадии процесса разрушения на до- и за-критическую подстадии имеет принципиальное значение для инженерной практики. Если до недавнего времени конструкция с любой трещиной считалась непригодной для эксплуатации, то теперь при конструировании основным становится принцип «безопасного повреждения», который допускает эксплуатацию при наличии трещин на докритической стадии их развития.

Если поверхность разрушения проходит внутри зерен, то разрушение называют внутризеренным (транскристаллитным), а если по границам зерен – то межзеренным (интеркристаллитным). Часто встречается и смешанное разрушение.

Межзеренное разрушение развивается в том случае, когда границы чем-то ослаблены, например, неметаллическими включениями.

Межзеренное разрушение, как правило, является хрупким. Оно вызывается, например, повышенной концентрацией примесей, способствующей образованию частиц хрупкой фазы на границах зерен. Если такая фаза оказывается более хрупкой по сравнению с матрицей, то хрупкое разрушение выделившихся частиц нарушает сплошность границ, что и приводит к межзеренному разрушению. В некоторых случаях пограничное охрупчивание может быть связано с сегрегациями примесей и без образования частиц второй фазы. Тенденция к межзеренному разрушению усиливается по мере уменьшения скорости деформации.

Трещина может зародиться на границе зерен, но распространяется по телу зерен – такое разрушение называют внутризеренным.

3. Разрушение путем среза и отрыва

По ориентировке микроскопической поверхности различают разрушение отрывом и разрушение срезом: при отрыве эта поверхность перпендикулярна направлению наибольшего растягивающего напряжения, а при срезе наклонена к нему под углом ∼ 45° (табл. 2). Отрыв происходит под действием нормальных напряжений и обычно наблюдается при хрупком разрушении, а срез происходит под действием касательных напряжений и характерен для вязкого разрушения. Однако и под действием касательных напряжений может происходить хрупкое разрушение, называемое в этом случае сколом. Скол свойственен неметаллам и некоторым малопластичным литым сплавам.

Траектории макроразрушения путем отрыва и среза при разных способах нагружения приведены в табл. 2. Между разрушением путем отрыва и путем среза имеется существенное различие. Отрыв принципиально может быть осуществлен без предварительной макропластической деформации. Срез вызывается касательными напряжениями, которые вызывают пластическую деформацию, и потому, как правило, срезу предшествует пластическая деформация.

Во многих случаях различие между отрывом и срезом становится затруднительным и спорным. Одно из затруднений заключается в том, что часто микрохарактер разрушения не совпадает с макрохарактером; другая трудность состоит в постепенности (неодновременности) процесса разрушения. Только начало излома происходит в исходном напряженном состоянии, а развитие и завершение излома – в условиях изменяющегося из-за развития трещин и сопутствующих этому дополнительных процессов деформации, напряженного и деформированного состояния. Судят о характере разрушения по начальным стадиям разрушения (ориентировка и распределение начальных трещин, строение очага разрушения), по стадиям распространения разрушения и по зоне долома.

У всех металлических монокристаллов может наблюдаться разрушение путем среза, но только после предшествовавшей, обычно довольно значительной, пластической деформации. Ввиду того что у кристаллов с кубической структурой скольжение происходит одновременно по нескольким плоскостям, разрушение путем среза проще количественно изучать у кристаллов с гексагональной структурой (Mg, Zn, Cd), которые при комнатных температурах обладают единственной плоскостью сдвига. Влияние предшествующего наклепа на сопротивление срезу и отрыву может быть различным в зависимости от направления деформации и способа нагружения.

Таблица 2

Схемы разрушения путем отрыва и среза при различных механических испытаниях (по Я.Б. Фридману)

У монокристаллов может наблюдаться значительное по величине как повышение, так и понижение сопротивления отрыву в зависимости от направления деформации.

Разрушение поликристаллов является усредненным проявлением процесса разрушения отдельных зерен (кристаллитов) подобно процессу развития упругой и особенно пластической деформации.

4. Виды изломов

4.1. Исследование макростроения изломов

Исследование макростроения изломов устанавливает:

• вид и характер разрушения металла по признакам, характеризующим качество металла;

• структурные элементы поверхности разрушения, отличающиеся от оптимального строения излома;

• дефекты структуры, приводящие к уменьшению свойств (неметаллические включения);

• макронесплошности, имеющиеся в металле (флокены, поры, расслоения);

• величину дендритов, ликвационных неоднородностей.

С помощью количественного анализа определяют количество, размеры и распределение элементов строения поверхности, отличающихся от оптимальных, а также степень их отрицательного воздействия на свойства металла.

При проведении макроскопического анализа излом оценивают и классифицируют по следующим основным признакам: ориентация поверхности разрушения; макрогеометрия; степень пластической деформации; шероховатость, цвет, блеск.

Ориентация поверхности излома определяется характером нагружения, действием нормальных и касательных напряжений, вызывающих разрушение.

Макроскопическое исследование строения изломов в большинстве случаев позволяет определить характер разрушения (хрупкое, вязкое) и вид нагружения, при котором произошло разрушение (кратковременное, длительное, усталостное и др.).

Исследование строения изломов называется фрактографией, а методы исследования – фрактографическими.

Анализ строения изломов имеет большое научное и практическое значение по следующим причинам:

1. В строении излома находит четкое отражение процесс разрушения, и поэтому анализ строения изломов является единственным методом, с помощью которого после окончания разрушения можно получить сведения о протекании этого процесса.

2. Излом выявляет зоны, где наиболее неблагоприятно сочетаются условия нагружения и свойства материала, его способность к локальному разрушению, так как излом – это след магистральной трещины, оказавшейся решающей для разделения тела.

3. Строение излома отображает локальные условия разрушения в тонкой, примыкающей к поверхности излома зоне, характеристика вида излома (хрупкий или вязкий) оценивает степень пластической деформации, прошедшей в процессе разрушения в тонком слое вблизи поверхности раздела тела.

4.2. Понятия и термины, используемые при описании поверхностей разрушения

Излом – поверхность раздела, возникающая при разрушении объекта.

Макростроение (макрорельеф) излома – набор элементов поверхности разрушения, используемых для идентификации излома и различимых при визуальном рассмотрении или с небольшим увеличением (≤ 50×).

Макростроение (на примере усталостного излома лопатки компрессора) приведено на рис. 8. На изломе хорошо видны усталостные линии.

Рис. 8. Макростроение (макрорельеф) излома

Схема излома и очаг разрушения приведены на рис. 9 а, б.

Зона излома – участок поверхности разрушения, характеризующийся строением, отличным от строения других частей излома.

Очаг разрушения (рис. 9, а, б) – место зарождения разрушения, оцениваемое на изломе.

Рубцы (рис. 9, б-2) – линии на изломе, представляющие собой следы слияния отдельных, близко расположенных соседних трещин, распространяющихся в одном направлении (как правило, от очага разрушения).

Зона долома (рис. 9, б-5) – участок излома, соответствующий конечной стадии разрушения.

Рис. 9. Схема и очаг разрушения:

1 – очаг разрушения; 2 – ступеньки и рубцы; 3 – усталостные линии; 4 – зона ускоренного развития трещины; 5 – зона долома

Магистральная трещина – трещина, приводящая к окончательному разрушению.

Ступенька (рис. 9, б) – след слияния двух трещин, распространяющихся в различных направлениях, при образовании магистральной трещины.

Усталостные линии (рис. 9, б-3) – линии на усталостном изломе, близкие по форме к концентрическим, образующиеся в процессе роста усталостной трещины и представляющие собой расходящиеся от очага разрушения отметки фронта трещины на определенной стадии ее развития.

Расслоение – (рис. 10) несплошности, образующиеся вдоль границ структурных элементов, ориентированные по направлению деформации.

Микростроение (микрорельеф) излома – набор элементов поверхности разрушения, используемых для идентификации излома, разрешаемых методами световой, электронной микроскопии (при увеличении > 50×).

Фасетка – элемент поверхности разрушения с четкими границами, лежащий в одной или близких плоскостях.

Фасетка скола (рис. 11 а, б) – фасетка, образующаяся в результате разрушения по определенным кристаллографическим плоскостям (плоскостям скола), в пределах которой разрушение развивается в одном направлении.

Рис. 10. Расслоение:

а – растровый электронный микроскоп (РЭМ), ×3000; б – РЭМ, ×15000.

К характерным элементам строения относятся ручьистый узор, язычки. Наличие фасеток скола свидетельствует о внутризеренном хрупком разрушении.

Рис. 11. Фасетка скола:

а – просвечивающий электронный микроскоп (ПЭМ); б – РЭМ, ×500, ×5400. Стрелкой показано направление разрушения

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, ×2500; 11 г – РЭМ, ×1000.

Рис. 11. Ручьистый узор на поверхности фасеток скола:

в – ПЭМ, ×2500; г – РЭМ, ×1000

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, ×10000; б – РЭМ, ×1000

Рис. 13. Межзеренные фасетки:

а – ПЭМ, ×2600; б – РЭМ, ×1000; в – межсубзеренные фасетки, РЭМ, ×1000

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, ×2600; б – РЭМ, ×3000

Рис. 15. Ямка волокнисто-полосчатого излома:

а – ПЭМ, ×200; б – РЭМ, ×1000

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, ×10000

Рис. 17. Гребень

а – ПЭМ, ×9400, б – РЭМ, ×5000

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, ×3000

Рис. 19. Язычок, ПЭМ, ×5400

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, ×1000

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

В усталостном изломе зона вытягивания – участок поверхности разрушения, ограниченный с одной стороны фронтом усталостной трещины и с другой – микрообразованиями хрупкого (скольного) или вязкого (ямочного) типа.

К микрофрактографическим признакам зоны вытягивания относятся также сдвиговые микрообразования и вытянутые ямки.

Рис. 22. Зона вытягивания, ПЭМ, ×5000

Механизм разрушения – механизм распространения трещины, оцениваемый на микроуровне.

Скол – механизм хрупкого разрушения, характеризующийся распространением трещины, путем разделения (раскалывания) металла по определенным кристаллографическим плоскостям (внутризеренный скол) или границам зерен (межзеренный скол), а также по границам субструктурных элементов, межфазным границам.

При разрушении путем скола образуется микрорельеф, состоящий из фасеток внутризеренного или межзеренного скола с ручьистым узором и язычками (или без них) и ступенек скола.

Квазискол – механизм внутризеренного квазихрупкого разрушения, характеризующийся распространением трещины преимущественно путем разделения металла по плоскостям, не совпадающим с кристаллографическими плоскостями зерен.