Bir cismin içinde mevcut olan veya sonradan oluşan bir çatlağın, cisme uygulanan gerilmelerin etkisi altında, ilerleyerek cismi iki veya daha çok

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "Bir cismin içinde mevcut olan veya sonradan oluşan bir çatlağın, cisme uygulanan gerilmelerin etkisi altında, ilerleyerek cismi iki veya daha çok"

Nilüfer Akyüz
8 yıl önce
İzleme sayısı:

2 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.

3 KIRILMA ÇEŞİTLERİ Gevrek Kırılma Sünek Kırılma Sürünme Kırılması Yorulma Kırılması

4 KLİVAJ KIRILMASI KAYMA KIRILMASI KIRILMA OLUŞ ŞEKLİNE GÖRE TANELER ARASI KIRILMA TANELERİ KESEREK KIRILMA

Çatlak ilerlemesi kararlı veya kararsız olabilir.

7 (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.

8 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

mikromekanizmalarından biriyle oluşabilir.

Sünek kırılma: Kırılma öncesinde büyük miktarda plastik deformasyon vardır. Malzemenin tokluğu büyüktür. Kırılma genel akma gerilmesinden daha büyük gerilim değerinde oluşur.

9 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.

Gevrek kırılma: Kırılma öncesinde çok az plastik deformasyon vardır.

10 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

parçacıkları, boşluklar veya sert fazlar çevresinde oluşmaya başlar.

12 Sünek kopma sırasında küçük çukurcuklar (dimples) oluşur. Mikroboşlukların büyüdüğü merkezde eşeksenel küçük çukurcuklar oluşur. Uzamış küçük çukurcuklar, kayma kenarları üzerinde kopmanın merkezine doğru uzamışlardır.

13 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.

Çatlak başlangıcına neden olan sert ve gevrek fazların miktarı çoğaldıkça gevrek kırılmaya

14 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.

Keskin çentik ucundaki yerel yüksek gerilme akma sınırına erişince plastik şekil değiştirme başlar, keskin uç

15 Bir çekme deneyinde sünek kopma sergileyen tavlanmış düşük karbonlu bir çeliğin elektron tarama mikro yapılan

16 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

Bir çekme deneyinde, tavlanmış ince bir ötektoid çelik plakanın

17 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

öncesi şeklinin aynısı olup boyutlarda da bir değişiklik

20 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.

yüzeye gelince üç eksenli gerilmenin getirdiği kısıtlama

21 Çatlak ilerlemesinin Mikromekanizmaları Çatlak ilerlemesi, aşağıda açıklanan üç değişik mikromekanizmayla gerçekleşir. -Mikroboşluk Birleşmesiyle Çatlak İlerlemesi -Ayrılma (Cleavage) ile Çatlak ilerlemesi -Taneler arası Çatlak İlerlemesi

22 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.

23 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.

24 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

25 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.

Benzer belgeler

MMT310 Malzemelerin Mekanik Davranışı 1 Deformasyon ve kırılma mekanizmalarına giriş

MMT310 Malzemelerin Mekanik Davranışı 1 Deformasyon ve kırılma mekanizmalarına giriş Yrd. Doç. Dr. Ersoy Erişir 2012-2013 Bahar Yarıyılı 1. Deformasyon ve kırılma mekanizmalarına giriş 1.1. Deformasyon