TERÄSOPAS
4.3 Murtuminen
Metallin murtuminen on luonnollinen jatko plastisen muodonmuutoksen ja siihen liittyvän muokkauslujittumisen sisältävälle tapahtumasarjalle jännityksen jatkuvasti kasvaessa. Kun metalli ei pysty enää muokkauslujittumaan, alkaa tapahtumäsarja, joka johtaa kappaleen murtumiseen ja siten kimmoisen jännitysenergian purkautum.iseen. Jännityksen kasvaessa hitaasti ja sen vaikuttaessa koko ajan samaan suuntaan (staattinen kuormitus) käyvät useimmat metallit ennen murtumista läpi muokkauslujittumisvaiheen. Kuutiollisen yksikkökopin omaavilla erilliskiteillä tapahfuu näin poikkeuksetta. Muokkauslujittumisen aikana muodostuu kiteiden dislokaatiorakenne hyvin tiheäksi ja sekavaksi. Näin ollen ei ole helppoa selittää yksityiskohtaisesti dislokaatiomekanismin avulla niitä prosesseja, jotka johtavat lopulliseen murtumiseen. Tuloksena näistä prosesseista on joka tapauksessa mikrorepeämien muodostuminen metalliin murtumisprosessin ensi vaiheessa. Kuona-ja muilla sulkeumilla on suuri merkitys murtumisprosessin alkuvaiheessa näiden primääristen mikrorepeämien alkukohtana. Lopullinen murtuminen pitkittyy sitä pitemmälle, mitä vähemmän metallissa on kuonasulkeumia. Murtumisprosessi edistyy siten, että mikrorepeämät kasvavat yhtyen vähitellen toisiinsa. Lopulta kuroutuvat erillisiä mikrorepeämiä erottavat kannakset poikki ja muodostuu yhä suureneva yhtenäinen repeämä. Kun tämä yhtenäinen repeämä on kasvanut riittävän suureksi, murtuu jäljellä oleva yhtenäinen metalli leikkausjännityksen vaikutuksesta 45°:een kulmassa alkuperäisen repeämän tasoon nähden, jolloin vetokokeeseen ja koesauvaan varastoitunut kimmoenergia purkautuu. Täten muodostuu esimerkiksi aksiaalisessa vetokokeessa tavanomainen sitkeän murtuman murtopinta (kuppi ja kartio) (kuva 57). Murtopinnan keskustassa on suurempi tai pienempi tasanne, joka on muodostunut mikrorepeämien yhteenkasvamisen tuloksena. Tämä on voitu osoittaa kokeellisesti tutkimalla murtopintaa elektronimikroskoopilla suurilla suurennuksilla. Tasannetta kiertää kartiomainen osa, jossa lopullinen murtuminen on tapahtunut leikkautumalla, mikä ilmenee taas tyypillisenä murtopinnan rakenteena elektroonimikroskoopilla tarkasteltaessa.
Kuva57. Sitkeästi murtunut vetokoesauva
Murtumisjännitys jää näissä tapauksissa yleensä huomattavasti pienemmäksi kuin sitkeässä murtumassa. Tämän vuoksi puhutaan haurasmurtumalujuudesta, väsymislujuudesta ja virumislujuudesta, erotukseksi staattisesta murtolujuudesta. Murtumiseen johtavat perusilmiöt tapahtuvat nytkin dislokaatiomittakaavassa. Näiden erilaisten murtumismekanismien ymmärtäminen edellyttää kuitenkin useiden ympäristöolosuhteita (lämpötila, ymgäristön kemiallinen luonne), jännitystilaa (jännitysten moniaksiaalisuus, jännitysten kasvunopeus) ja makroskooppisia geometrisia mittasuhteita (kappaleen mitat, lovien terävyys) esittävien suureiden mukaanottamista murtumisteorioihin eräänlaisina reunaehtoina, jotka kussakin tapauksessa yhdistlvöt eri tavalla ja saavat erilaisia arvoja. Tällöin on menetetty osa teoriain yleispätevyydestä ja ne soveltuvat paremmin ko. lujuusominaisuuden yhteydessä käsiteltäväksi kuin yleisinä murtumisteorioina.
4.4 Staattiset lujuus- ja sitkeysominaisuudet