Fraktografie
Fraktografie(nauka o lomech) se zabývá studiem a popisem vlastností nových povrchů, vytvořených v pevných tělesech účinkem procesů porušování. Zkoumá vazby mezi těmito vlastnostmi a mechanismy porušování, vlastnostmi materiálu a dalšími faktory, které vyvolaly a ovlivnily proces porušování.
Fraktografická analýza má nezastupitelnou roli při zjišťování příčin provozních poruch. Získané výsledky mohou být využity při odstraňování příčin havárií (např. vhodnými zásahy do technologie), při studiu zákonitostí porušování složitých mechanických soustav, nebo při odhadu životnosti konstrukcí.
Fraktografie se uplatňuje i při výzkumu lomových vlastností nově vyvíjených materiálů. Informace o lomovém chování materiálů jsou nezbytným požadavkem pro průmyslové aplikace, protože odolnost proti porušování určuje skutečnou únosnost resp. míru bezpečnosti mechanických soustav a konstrukcí.
Dále působí fraktografie jako zdroj informací o mikromechanismech porušování ve vazbě na vnitřní stavbu (mikrostrukturní charakteristiky) pevných látek a přispívá tak základnímu i aplikovanému výzkumu ve fyzice pevných látek a ve fyzikálnímetalurgii.
Historický vývoj
[editovat|editovat zdroj]Původně se fraktografie zabývala pouze lomem kovů, v současnosti je zaměřena i na ostatní materiály jako jsou keramiky, plasty, skla, kompozity, dřevo nebo dokonce biologické tkáně.
Už ve středověku byl vzhled lomu používán pro zajištění kvality kovu např. pro zvony nebo děla. Proceduru pro hodnocení kujnosti železa podle jeho lomového chování popsal např.Georgius Agricolave své knizeDe Re Metallicaz r. 1556 (vyšla až po jeho smrti). První doložené použití mikroskopu pro pozorování lomu je obrázek lomu vápence, který v roce 1665 pořídilRobert Hooke.Prvním, kdo použil mikroskop pro hodnocení lomů kovů byl v roce 1722René-Antoine Ferchault de Réaumur,který ve své knize ilustroval makroskopické i mikroskopické znaky lomových ploch železných a ocelových těles (dnešními slovy bychom řekli, že sestavil první atlas lomů). Vizuální hodnocení lomů se následně používalo pro hodnocení kvality materiálu (např. ve vojenství pro hodnocení porušených hlavní děl). K rozvoji fraktografie významně přispělA. Martens,který sledoval povrch lomů a současně vyleštěné a naleptané výbrusy (zabýval se studiem vazby mezi mikromorfologií lomu a mikrostrukturou materiálu). Pro popis lomů zavedl např. termín „Bruchlinien “, který se dnes používá jako radiální čára („fracture line “). Dále popsal makroskopické charakteristiky lomů získaných při namáhání tahem, ohybem a krutem a při únavě.William Chandler Roberts-Austen,D. K. Chernov a pozdějiJohan August Brinellsledovali vliv tepelného zpracování na povrch lomůocelí.
Pozorování bylo zpočátku realizováno pomocísvětelného mikroskopu,což bylo komplikované, neboť v důsledku reliéfu lomu mohlo dojít k poškození objektivové čočky (musely být vyvinuty speciální přípravky pro upnutí vzorků do mikroskopu). Nízkáhloubka ostrostiarozlišovací schopnostdanávlnovou délkou světla,neumožňovaly pozorování charakteristických morfologických znaků, jejichž výskyt je zcela jednoznačně vázán na určitý mechanismus porušování (tzv. fraktografických znaků). Později po zavedení elektronové mikroskopie byly tyto problémy prakticky odstraněny. V druhé polovině dvacátého století následoval bouřlivý rozvoj fraktografie. Nejprve byly lomové plochy pozorovány pomocí replik vtransmisním elektronovém mikroskopu,později mohl být vřádkovacím (rastrovacím) elektronovém mikroskopupozorovány i poměrně rozměrné vzorky přímo obsahující lomovou plochu. Pomocí řádkovacího elektronového mikroskopu např. C. Laird a G. C. Smith pozorovali v roce 1961 únavové striace, což jsou útvary, které nejsou ve světelném mikroskopu zřetelné. V současnosti je řádkovacíelektronový mikroskopnezbytným vybavením každé fraktografické laboratoře.
Na území tehdejšího Československa se o rozvoj fraktografie významně zasloužil prof. Ivan Nedbal, který v roce 1973 založil na katedře materiálůfakulty jaderné a fyzikálně inženýrskéČVUT v Prazeprvní specializované fraktografické pracoviště a zavedl fraktografii do výuky oboru Stavba a vlastnosti materiálu.
Literatura
[editovat|editovat zdroj]- MILLS, Kathleen. Fractography, American Society of Metals (ASM) handbook, volume 12 (1991).
- SIEGL, Jan. Trhliny a lomy, Pražská technika, 1, 2018, s. 24-25.
Externí odkazy
[editovat|editovat zdroj]
Obrázky, zvuky či videa k tématuFraktografienaWikimedia Commons- Atlas lomů(Výuková stránka fraktografického pracoviště KMAT FJFI ČVUT)
