كسر الدكتايل، المعروف أيضًا باسمكسر البلاستيكأوكسر الشد الزائد، يشير إلى نوع من الكسر الذي يحدث عندما يتجاوز الحمل المطبق على مادة معدنية قوة الخضوع لها، مما يؤدي إلى تشوه بلاستيكي عياني كبير قبل الكسر. لذلك يشار إليه أيضًا باسمكسر الزائد اللدنة.
والمثال النموذجي هو كسر عينة الشد الملساء تحت التحميل الثابت أحادي المحور، كما هو موضح في الشكل أدناه. يظهر سطح الكسر واضحًامعانقةظاهرة قرب الاستراحة. من الناحية المجهرية، سطح الكسر لديهكوب-و-مخروطالشكل: تظهر المنطقة الوسطىليفيورمادي غامقفي اللون، موجهة بشكل عامعموديإلى اتجاه إجهاد الشد، بينما تتميز المنطقة الخارجيةقص الشفاهالتي تشكل في حوالي أزاوية 45 درجةإلى محور الشد.
في التطبيقات العملية، يمكن أن يكون شكل المكونات والقوى التي تتعرض لها معقدًا للغاية، لذلك قد لا تكون ميزات مورفولوجيا الكسر العيانية واضحة. ومع ذلك، فإن الأساس الأساسي للتمييز بينكسر الدكتايلوكسر هشهو وجود أو عدم وجود تشوه بلاستيكي عياني كبير بالقرب من الكسر.
من وجهة نظر آلية الكسر في المواد المعدنية، هناك نوعان رئيسيان:فصل الانزلاقوكسر الدمل المطيل.
فصل الانزلاقيشير إلى الظاهرة التي تتعرض فيها الذرات الموجودة داخل البنية البلورية للمادة، تحت قوة خارجية، للانزلاق النسبي على طول مستويات واتجاهات بلورية محددة بسبب إجهاد القص، وهو ما يعرف باسمينزلق. عندما يحدث هذا الانزلاق بشكل متقطع أو غير متساو، أو عندما يتم إعاقته عند حدود الحبوب أو حدود الطور أو الواجهات الأخرى، تتشكل فجوات أو شقوق صغيرة في هذه المواقع، مما يؤدي إلىفصل الانزلاق. يعد كسر الانفصال الانزلاقي النقي نادرًا نسبيًا في المواد المعدنية.
كسر الدمل المطيلهو النوع الأكثر شيوعا. آلية تكوين الشقوق وانتشارها في هذا الوضع هي كما يلي: تحتوي المواد المعدنية على انقطاعات مختلفة مثل الفراغات والشوائب وجسيمات الطور -الثانية وحدود الحبوب وحدود الطور. عند تعرضها لإجهاد زائد (يتجاوز قوة الخضوع)، تتطور تركيزات الإجهاد في هذه المناطق المحلية، مما يسبب تشوه اللدونة. مع تقدم التشوه، تتشكل الفراغات الدقيقة عند هذه الانقطاعات أو الواجهات. مع استمرار زيادة الضغط، تنمو الفراغات الدقيقة وتتجمع، وتتصل في النهاية لتشكل شقوقًا صغيرة. وتحت الضغط المستمر، تتوسع هذه الشقوق الصغيرة ببطء حتى تصل إلى حجم حرج، مما يؤدي إلى الكسر. يشار إلى هذه الفراغات الدقيقة باسمالدمامل اللدنة(أوحفر بلاستيكية). يظهر الشكل النموذجي للدمامل المطيلة التي تمت ملاحظتها تحت SEM في الشكل أدناه، حيث يمكن أيضًا رؤية جسيمات الطور الثاني أو الشوائب في الجزء السفلي من الدمامل.
في ظل حالات الإجهاد المختلفة، مورفولوجيةالدمامل اللدنةعلى كسر الدكتايل يختلف أيضا. وبشكل عام يمكن تصنيفها إلى ثلاثة أنواع:غمازات متساوية(تحت ضغط الشد)،الدمامل المسيل للدموع(تحت ضغط التمزق، الوضع الأول)، وغمازات القص(تحت إجهاد القص، الوضع الثاني والوضع الثالث).
في التحليل العملي لتشكل الكسور، غالبًا ما يُلاحظ أن الأنواع الثلاثة جميعهاالدمل المطيليمكن أن تظهر التشكلات. ويرجع ذلك عمومًا إلى حالة الإجهاد المعقدة التي تتعرض لها المادة، أو، في ظل ظروف الإجهاد البسيطة، مع انتشار الشق، تحدث تغيرات الإجهاد المحلية، مما يؤدي إلى اختلافات في شكل الدمل.
علاوة على ذلك، لا يمكننا ببساطة تحديد ما إذا كان هناك كسرالدكتايلبناءً على وجود غمازات عديدة في منطقة الكسر الموضعية. الدمامل المطيلة ليست شرطا ضروريا وكافيا لكسر الدكتايل، لأنه في المواقف الحقيقية، كثيرةكسور مختلطةيمكن أن يحدث مثلشبه-كسور الانقسام. لذلك، لا يزال من الضروري الجمع بين التحليل العياني والمجهري لتحديد نوع الكسر، وفهم آلية الفشل، وتحديد السبب الجذري لفشل الكسر، واقتراح اقتراحات لتحسين المواد، وتصميم المكونات، وعمليات التصنيع، وبيئات الاستخدام.
تحت أي ظروف يكون من المرجح أن يحدث الكسر المرن؟ أي عامل يزيدليونة(يقللهشاشة) سوف يعزز حدوث كسر الدكتايل. وتلخص النقاط التالية العوامل الرئيسية:
البنية المجهرية المتفوقة:قد تؤدي الهياكل المجهرية المختلفة إلى كسور مختلفة في ظل نفس الظروف. على سبيل المثال، يتمتع المارتنسيت المقسى بليونة أفضل، في حين أن البيرليت + الفريت يتمتعان بليونة أقل نسبيًا. الأول هو أكثر عرضة للتعرض لكسر الدكتايل.
البنية الدقيقة-:بشكل عام، كلما كانت الحبوب أدق، كانت ليونتها أفضل. بالإضافة إلى ذلك، غالبًا ما تكون العيوب في الهياكل-الدقيقة أصغر حجمًا، لذا يتطلب الأمر ضغطًا أعلى لحدوث الكسر.
الادراجات الصعبة أو-جسيمات الطور الثاني:بشكل عام، لا تؤدي الشوائب القوية أو جسيمات الطور الثاني- إلى تقليل ليونة المادة. في بعض الأحيان، يمكن للمرحلة الثانية من البلاستيك أن تحسن ليونة المادة. كما هو مبين في الرسم البياني أدناه،الدمامل اللدنةتحتوي على كمية كبيرة من شوائب الكبريتيد من النوع A، لكن المادة لا تزال تظهركسر الزائد اللدنة.
المواد الخام النقية:تحسين نقاء المادة، مثل الاهتمام بإدخال عناصر الشوائب الخارجية أثناء صناعة الفولاذ، وتقليل الشوائب الضارة في المادة، وتقليل احتمالية حدوثهشاشة بين الحبيباتو-المرحلة الثانية من التضمينات الهشة.
التصميم الهيكلي الجيد:تجنب تركيزات الإجهاد، مثل تقليل الزوايا الحادة والشقوق وما إلى ذلك، وتصميم هيكل يضمن توزيع الحمل بشكل موحد.
بيئة تشغيل جيدة (درجة الحرارة، الظروف المتوسطة، وما إلى ذلك):تقليل التعرض للوسائط المسببة للتآكل والبيئات ذات درجات الحرارة المنخفضة-. إذا كانت هذه الشروط مطلوبة، ينبغي مراعاة الحساسية البيئية عند تصميم المادة.
لكسر الدكتايلوفي التطبيقات العملية، يسمح بتشوه كبير دون حدوث كسر مفاجئ. لذلك، من هذا المنظور، مقارنة بكسر هش، الكسر المرن هو طريقة أكثر قبولا للكسر. ومع ذلك، إذا تم التحكم في عمليات تصميم المواد وإنتاجها واستخدامها بشكل صحيح في كل مرحلة، فيمكن تجنب حوادث الكسور غير الضرورية، مما يقلل من خسائر الممتلكات لكل من الشركات والدول.