Metalli väsimusmurd, nagu ka muud tüüpi metalli purunemise murrud, sisaldab rikkalikku teavet murdumisprotsessi kohta. See annab vihjeid selle kohta, kust luumurd tekkis, kuidas see levis ja kuidas see lõpuks murdus. Murdepinna morfoloogiat mõjutavad sellised tegurid nagu materjali omadused, pingetingimused, stressitasemed ja keskkonnategurid. Seetõttu on väsimusmurdude analüüs üks peamisi meetodeid väsimuse ebaõnnestumise uurimiseks.
Tüüpiline väsimusmurd koosneb üldiselt kolmest piirkonnast: väsimuse päritolu, väsimuse leviku tsoon ja lõplik luumurru tsoon. Vaata joonist 1.
Joonis 1
Väsimuse päritolu
Väsimuse päritolu on piirkond, kus väsimuspragu saab alguse. See paikneb sageli komponendi nõrkades kohtades, nagu pinnakriimustused, mehaanilised kahjustused, korrosioonisüvendid, äkilise ristlõike muutusega alad või sisemised metallurgilised defektid, nagu praod, rabedad lisandid, segregatsioon, poorsus jne.
Väsimusmurru pinnal võib olla üks või mitu väsimuse päritolu. Näiteks võib korduva painutamise korral olla kaks paindeväsimuse päritolu või söövitavas keskkonnas võib korrosiooniväsimus põhjustada mitut päritolu.
Mida kõrgem on pingekontsentratsiooni tegur või vahelduva pinge tase, seda suurem on väsimuse alguspunktide arv murdepinnal. Joonisel 2 on kujutatud mitme päritoluga väsimusmurd.
Joonis 2
Väsimuspragude leviku tsoon
See tsoon on alakriitiline pragude levimisala ning see on murdepinna kõige keerulisem ja teaberikkaim piirkond. Selle tsooni omadused on võtmetähtsusega, et teha kindlaks, kas luumurd on väsimuse tagajärg. Kõige tavalisem tunnus on väikese suurenduse korral nähtavad "rannamärgid" ja suure suurenduse korral nähtavad väsimustriibud (tuntud ka kui väsimuse levimismärgised). Mõnedel murdumispindadel võivad need omadused siiski puududa ja nende asemel on siledad, poleeritud, keraamilised omadused, ekstrusioonideformatsiooni tunnused või rehvitaolised jäljed. Väsimuse levimise triibud on näha joonisel 3.
Joonis 3
3.Lõplik murru tsoon
Selles piirkonnas toimub pragu kiire ja ebastabiilne levik. Metastabiilse pragude kasvufaasis laieneb väsimuspragu järk-järgult iga pingetsükliga, kuid kasvukiirus on suhteliselt aeglane ja järgib ühtsemat, prognoositavamat mustrit. Kui pragu saavutab kriitilise suuruse, kiireneb see aga kiiresti, mis viib lõpliku purunemiseni. See tsoon tähistab üleminekut stabiilselt pragude kasvult kiirele murdumisele.
Kui pragu pikkus jätkub, siis kui see saavutab kriitilise suuruse c, muutub pinge kontsentratsioon prao otsas piisavalt suureks, et ületada materjali murdumistugevust. Sel hetkel muutub pragu ebastabiilseks ja levib kiiresti. Prao esiosa puutumatu osa puruneb peaaegu silmapilkselt.
Lõpliku murdumispiirkonna murdepind on suhteliselt kare ja kuna see tähistab viimast murdumiskohta, on see sageli heledam. Selle piirkonna murd on sisuliselt sarnane staatilise koormuse murruga. Haprate materjalide puhul on mikrostruktuuril tavaliselt lõhenemisomadused, samal ajal kui plastiliste materjalide puhul on mikrostruktuuril lohulised purunemisomadused.
Lõplik murru tsoon asub sageli väsimuspunkti vastasküljel. Kui aga materjal allutatakse pöörlevale painutamisele, nihkub lõpliku murdumistsooni asukoht teatud nurga võrra pöörlemisele vastupidises suunas.