Bir cismin içinde mevcut olan veya
sonradan oluşan bir çatlağın, cisme
uygulanan gerilmelerin etkisi altında,
ilerleyerek cismi iki veya daha çok
parçaya ayırmasına "kırılma" adı verilir.
KIRILMA




ÇEŞİTLERİ
Gevrek Kırılma
Sünek Kırılma
Sürünme Kırılması
Yorulma Kırılması


KLİVAJ KIRILMASI
KAYMA KIRILMASI
KIRILMA OLUŞ ŞEKLİNE GÖRE


TANELER ARASI KIRILMA
TANELERİ KESEREK KIRILMA
(c)2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning™ is a trademark used herein under license.
Kırılma olayları genellikle çatlamanın
başlaması ve çatlağın ilerlemesi
olmak üzere iki safhada incelenir.
Çatlak ilerlemesi kararlı veya kararsız
olabilir. Kararlı çatlak ilerlemesinde,
çatlağın boyunu belirli bir miktar
artırabilmek için yükü de belirli bir
miktar arttırmak gerekir. Kararsız
çatlak ilerlemesinde yükleme sistemi
öyledir ki, çatlak yükün arttırılmasına
gerek kalmaksızın hızla ilerler.
Kararlı olarak ilerleyen çatlak belirli bir uzunluğa ulaştıktan sonra
kararsız hale gelebilir. Kararsız çatlak ilerlemesi daha sonra
belirtilecek olan, ayrılma, tane sınırlarından çatlama ve yırtılma
mikromekanizmalarından biriyle oluşabilir. Kırılma gevrek ve sünek
kırılma olmak üzere ikiye ayrılır: Çatlağın bulunduğu kesitin tamamı
plastik şekil değiştirdikten sonra kararsız çatlak ilerlemesi oluşuyorsa,
bu tip kırılmaya "sünek kırılma" adı verilir. Aksi takdirde kırılma,
"gevrek kırılma"dır
Sünek kırılma:
Kırılma öncesinde büyük miktarda
plastik deformasyon vardır.
Malzemenin tokluğu büyüktür.
Kırılma genel akma gerilmesinden
daha büyük gerilim değerinde oluşur.
Yani, parça kırılmadan önce eğilir.
Gevrek kırılma:
Kırılma öncesinde çok az plastik
deformasyon vardır.
Malzemenin tokluğu (kırılmadan önce
plastik deformasyonla enerji absorbe
etme yeteneği) düşüktür.
Kırılma, parçanın genel akma
gerilmesinden küçük gerilme değerinde
oluşur.
Yani, parça eğilmeden önce kırılır.
SÜNEK KIRILMA
Sünek kırılma, a) Dislokasyon yığılması sonucu boşluk oluşumu, b) Çekme etkisinde
büzülme, çatlak oluşumu ve kırılma
Sünek malzemelerde çatlaklar genellikle içyapıda bulunan oksit
parçacıkları, boşluklar veya sert fazlar çevresinde oluşmaya
başlar. Hiç boşluk bulunmayan ve sert faz içermeyen sürekli
yapıya sahip olan kristallerde de dislokasyon yığılması sonucu
çatlak doğabilir
Sünek kopma sırasında küçük çukurcuklar (dimples) oluşur. Mikroboşlukların
büyüdüğü merkezde eşeksenel küçük çukurcuklar oluşur. Uzamış küçük
çukurcuklar, kayma kenarları üzerinde kopmanın merkezine doğru uzamışlardır.
Karşılıklı kırılma yüzeyleri koni-çanak biçimini alır. Kırılma
yüzeyinin ortası taneli, çevresi parlak koni şeklindedir. Çatlak
başlangıcına neden olan sert ve gevrek fazların miktarı çoğaldıkça
gevrek kırılmaya doğru eğilimin artması doğaldır. Ayrıca değişken
kesitlerde pekleşme ve plastik şekil değiştirmeyi kısıtlayan çok
eksenli gerilme halleri de sünekliği azaltır.
Sünek malzemelerde çentik ve ani kesit daralması olan yerlerde
meydana gelen gerilme yığılması gevrek malzemelerde olduğu
gibi ani kırılma oluşturmaz. Keskin çentik ucundaki yerel yüksek
gerilme akma sınırına erişince plastik şekil değiştirme başlar,
keskin uç yuvarlaklaşarak kütleşir, bütün kesit plastik bölgeye
girinceye kadar gerilmede önemli bir artış olmaz. Böylece gerilme
yığılması önemini kaybeder, gevrek malzemelerde olduğu gibi
aniden kırılarak tehlike doğurmaz.
Bir çekme deneyinde sünek kopma sergileyen tavlanmış düşük karbonlu
bir çeliğin elektron tarama mikro yapılan
Bir çekme deneyinde, düşük karbonlu tavlanmış sünek bir çelik malzemede
gözlenen koni ve çanak kopma.
Bir çekme deneyinde, tavlanmış ince bir ötektoid çelik plakanın sünek kopması.
Boyun verme gözlenir, ancak kopmanın tamamı koni ve çanaktan daha çok bir
kayma kenarıdır
Sonuçta, gevrek olarak kırılmış bir elemanın kırık
parçalan biraraya getirilirse, elde edilen şekil, elemanın
kırılma öncesi şeklinin aynısı olup boyutlarda da bir
değişiklik yoktur. Sünek kırılma halinde ise böyle bir
durum mevcut değildir
Bazen de sert fazın kendi
içinde de çatlak doğabilir. Bu
şekilde oluşan çatlaklar
birleşerek dışarıya doğru
yayılır, yüzeye gelince üç
eksenli gerilmenin getirdiği
kısıtlama azalır ve 45° açı
yapan koni yüzeyi boyunca
kayma kırılması şeklinde
son bulur.
Çatlak ilerlemesinin Mikromekanizmaları
Çatlak ilerlemesi, aşağıda açıklanan üç değişik
mikromekanizmayla gerçekleşir.
-Mikroboşluk Birleşmesiyle Çatlak İlerlemesi
-Ayrılma (Cleavage) ile Çatlak ilerlemesi
-Taneler arası Çatlak İlerlemesi
Mikroboşluk Birleşmesiyle Çatlak İlerlemesi
Bu kırılma tipi "lifli kırılma" veya "yırtılma" olarak da adlandırılır.
Daha sonra, bu boşluklar' yine plastik deformasyonla birleşerek
çatlağın ilerlemesini sağlar. Bu şekilde kırılmış parçaların yüzeyine
elektron mikroskobu ile bakıldığında ay yüzeyine benzer
çukurcuklu (kraterli) bir kırılma yüzeyi gözlenir. Bu tip kırılmada
çukurcukların etrafında yerel plastik deformasyon olduğundan
kırılma yüzeyi ışığı çeşitli yönlerde yansıtır ve bu nedenle mat (lifi)
bir görüntü verir.
Ayrılma (Cleavage) ile Çatlak ilerlemesi
Hacim merkezli kübik yapıya sahip metallerde, özellikle çeliklerde ortaya çıkar. Çatlak
tane içinde düşük Miller indisli düzlemleri takip ederek ilerler. Ayrılma kırılmasının
başlaması için yerel plastik deformasyon gerekirse de tane içinde ilerlemesi sırasında
plastik deformasyon oluşmaz. Bu nedenle, ayrılma yüzeylerine gelen ışık aynen geri
yansır ve yüzeye parlak bir görüntü verir. Ayrılma yüzeyleri her bir tanede farklı
doğrultuda olduğundan çatlak taneden taneye geçerken her bir tane içinde farklı
doğrultuda hareket eder. Böylece, ayrılma yoluyla kırılmış bir malzemenin kırılma yüzeyi
"taneli" bir görüntü verir. Bu yüzeyden malzemenin tane büyüklüğü hakkında da bir fikir
edinmek mümkün olur.
Taneler arası Çatlak İlerlemesi
Genelde tane sınırlan tane içinden daha yüksek dayanıma
sahiptir. Bu yüzden çoğunlukla tane-içi çatlak ilerlemesi (yırtılma
veya ayrılma) oluşur. Ancak tane sınırlarında, sınırları
gevrekleştirici bir faz bulunuyorsa veya malzeme, tane sınırlarının
tane içinden daha zayıf hale geldiği eş-kohezyon sıcaklığı
üzerinde ise, çatlama tane sınırlan boyunca oluşur


Bazen, yoğun elastik sapma ve plastik akma
hasarlarının her ikisinden de sakınmak için uygun
yapılar dizayn edilmesi gerekir. Bu hatalar hızlı
kırılma felaketlerine yol açabilir.
Bu hatalar; kaynaklı gemiler, kaynaklı köprüler ve
gaz borularında ve büyük iç basınç altındaki
buhar kazalarında görülür. Hızlı kırılma
malzemede var olan çatlağın ses hızında
büyümesiyle meydana gelmektedir.
Download

ile Çatlak ilerlemesi