Tvárny lom, tiež známy akoplastická zlomeninaalebolom z preťaženia ťahom, označuje typ lomu, ku ktorému dochádza, keď zaťaženie aplikované na kovový materiál prekročí jeho medzu klzu, čo vedie k významnej makroskopickej plastickej deformácii pred lomom. Preto sa označuje aj akotvárny lom z preťaženia.
Typickým príkladom je lom hladkej ťahovej vzorky pri jednoosovom statickom zaťažení, ako je znázornené na obrázku nižšie. Lomová plocha vykazuje čírukrkujav v blízkosti zlomu. Makroskopicky má lomová plocha apohár-a{1}}šiškatvar: objaví sa centrálna oblasťvláknitéatmavo šedávo farbe, celkovo orientovanýkolmýk smeru ťahového napätia, zatiaľ čo vonkajšia oblasť sa vyznačujestrihové peryktoré tvoria približne pri a45 stupňový uholk osi ťahu.
V praktických aplikáciách môžu byť tvar komponentov a sily, ktorým sú vystavené, pomerne zložité, takže makroskopické morfologické znaky zlomenín nemusia byť zrejmé. Avšak, primárny základ pre rozlišovanie medzitvárny lomakrehký lomje prítomnosť alebo neprítomnosť výraznej makroskopickej plastickej deformácie v blízkosti lomu.
Z hľadiska mechanizmu lomu v kovových materiáloch existujú dva hlavné typy:šmykové oddelenieatvárny jamkový lom.
Oddelenie šmykusa týka javu, pri ktorom pod vonkajšou silou atómy v kryštálovej štruktúre materiálu relatívne kĺžu pozdĺž špecifických kryštálových rovín a smerov v dôsledku šmykového napätia, ktoré je známe akosklzu. Keď k tomuto sklzu dochádza prerušovane alebo nerovnomerne, alebo keď je brzdené na hraniciach zŕn, fázových hraniciach alebo iných rozhraniach, vytvárajú sa na týchto miestach malé medzery alebo trhliny, čo vedie kšmykové oddelenie. Čistý šmykový separačný lom je v kovových materiáloch relatívne zriedkavý.
Tvárna jamková zlomeninaje bežnejší typ. Mechanizmus tvorby a šírenia trhlín v tomto režime je nasledujúci: kovové materiály obsahujú rôzne diskontinuity, ako sú dutiny, inklúzie, častice druhej-fázy, hranice zŕn a fázové hranice. Pri zaťažení preťažením (presahujúcim medzu klzu) sa v týchto lokálnych oblastiach vyvinú koncentrácie napätia, ktoré spôsobujú plastickú deformáciu. Ako deformácia postupuje, na týchto diskontinuitách alebo rozhraniach sa vytvárajú mikrodutiny. Ako sa napätie neustále zvyšuje, mikrodutiny rastú a spájajú sa, prípadne sa spájajú a vytvárajú mikrotrhlinky. Pri pokračujúcom namáhaní sa tieto mikrotrhliny pomaly rozširujú, až kým nedosiahnu kritickú veľkosť, čo vedie k prasknutiu. Tieto mikrodutiny sa označujú akotvárne jamky(aleboplastové jamy). Typická morfológia tvárnych jamiek pozorovaná pri SEM je znázornená na obrázku nižšie, kde na spodku jamiek možno vidieť aj častice alebo inklúzie druhej fázy.
Pri rôznych stresových stavoch sa morfológia otvárne jamkyna tvárnej zlomenine sa tiež líši. Vo všeobecnosti ich možno rozdeliť do troch typov:rovnoosé jamky(pri namáhaní v ťahu),slzné jamky(pri strese z roztrhnutia, režim I) astrihové jamky(pri šmykovom napätí, režim II a režim III).
Pri praktickej analýze morfológie zlomenín sa často pozoruje, že všetky tri typytvárna jamkasa môžu objaviť morfológie. Vo všeobecnosti je to spôsobené komplexným stavom napätia, ktorému materiál čelí, alebo pri jednoduchých podmienkach napätia, keď sa trhlina šíri, dochádza k lokálnym zmenám napätia, čo vedie k rozdielom v morfológii jamiek.
Navyše nemôžeme jednoducho určiť, že ide o zlomeninutvárnyna základe prítomnosti početných jamiek v oblasti lokálneho zlomu. Tvárne jamky nie sú nevyhnutnou a postačujúcou podmienkou pretvárny lom, pretože v reálnych situáciách mnohízmiešané zlomeninymôže dôjsť, ako naprkvázi-zlomeniny štiepenia. Preto je stále potrebné kombinovať makroskopickú a mikroskopickú analýzu, aby sme určili typ lomu, pochopili mechanizmus zlyhania, identifikovali hlavnú príčinu zlyhania lomu a navrhli návrhy na zlepšenie materiálu, dizajnu komponentov, výrobných procesov a prostredia použitia.
Za akých podmienok je pravdepodobnejší výskyt tvárneho lomu? Akýkoľvek faktor, ktorý sa zvyšujeťažnosť(znižujekrehkosť) podporí výskyt tvárneho lomu. Nasledujúce body sumarizujú kľúčové faktory:
Vynikajúca mikroštruktúra:Rôzne mikroštruktúry môžu za rovnakých podmienok viesť k rôznym zlomeninám. Napríklad temperovaný martenzit má lepšiu ťažnosť, zatiaľ čo perlit + ferit má relatívne nižšiu ťažnosť. V prvom prípade je pravdepodobnejšie, že dôjde k tvárnej zlomenine.
Jemná-zrnitá štruktúra:Vo všeobecnosti platí, že čím jemnejšie zrná, tým lepšia ťažnosť. Okrem toho sú defekty v jemnozrnných-štruktúrach často menšie, takže zlomenina si vyžaduje vyššie napätie.
Odolné inklúzie alebo častice druhej{0}}fázy:Pevné inklúzie alebo čiastočky druhej{0}fázy vo všeobecnosti neznižujú ťažnosť materiálu. Niekedy môže plastová druhá fáza dokonca zlepšiť ťažnosť materiálu. Ako je znázornené na obrázku nižšie,tvárne jamkyobsahujú značné množstvo inklúzií sulfidu typu A, ale materiál stále vykazujetvárny lom z preťaženia.
Čisté suroviny:Zlepšenie čistoty materiálu, napríklad venovanie pozornosti zavedeniu prvkov vonkajších nečistôt počas výroby ocele, zníženie škodlivých nečistôt v materiáli a minimalizácia možnostimedzikryštalická krehkosťakrehké inklúzie druhej-fázy.
Dobrý konštrukčný dizajn:Vyhýbanie sa koncentráciám napätia, ako je zmenšenie ostrých rohov, zárezov atď., a navrhnutie konštrukcie, ktorá zaisťuje rovnomerné rozloženie zaťaženia.
Dobré prevádzkové prostredie (teplota, podmienky prostredia atď.):Minimalizácia vystavenia korozívnym médiám a nízko{0}}teplotným prostrediam. Ak sa takéto podmienky vyžadujú, pri navrhovaní materiálu by sa mala zvážiť citlivosť prostredia.
Pretvárny lom, v praktických aplikáciách umožňuje výraznú deformáciu bez náhleho zlomu. Preto z tohto pohľadu v porovnaní skrehký lom, tvárny lom je prijateľnejším spôsobom lomu. Ak sú však procesy návrhu materiálu, výroby a používania v každej fáze riadne kontrolované, možno sa vyhnúť zbytočným zlomeninám, čím sa znížia straty na majetku pre podniky aj pre národy.
