Cesko.wiki Fraktografie
Author
Albert FloresLomová plocha únavově porušeného šroubu. Pole striací na lomové ploše vytvořené únavou (ocel). Tvárný důlkový lom oceli. 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. +more 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. +more 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 fyzikální metalurgii.
Historický vývoj
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. +more Proceduru pro hodnocení kujnosti železa podle jeho lomového chování popsal např. Georgius Agricola ve své knize De Re Metallica z r. 1556 (vyšla až po jeho smrti). První doložené použití mikroskopu pro pozorování lomu je obrázek lomu vápence, který v roce 1665 pořídil Robert Hooke. Prvním, kdo použil mikroskop pro hodnocení lomů kovů byl v roce 1722 René-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 přispěl A. 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 později Johan August Brinell sledovali vliv tepelného zpracování na povrch lomů ocelí.
Pozorování bylo zpočátku realizováno pomocí světelného 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). Nízká hloubka ostrosti a rozlišovací schopnost daná vlnovou délkou světla, neumožňovaly pozorování charakteristických morfologických znaků, jejichž výskyt je zcela jednoznačně vázán na určitý mechanismus porušování (tzv. +more 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 v transmisním elektronovém mikroskopu, později mohl být v řádkovacím (rastrovacím) elektronovém mikroskopu pozorovány 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 řádkovací elektronový mikroskop nezbytným vybavením každé fraktografické laboratoře.
Na území tehdejšího Československa se o rozvoj fraktografie významně zasloužil prof. Ivan Nedbal, který v roce 1973 založil na katedře materiálů fakulty jaderné a fyzikálně inženýrské ČVUT v Praze první specializované fraktografické pracoviště a zavedl fraktografii do výuky oboru Stavba a vlastnosti materiálu.
Literatura
MILLS, Kathleen. Fractography, American Society of Metals (ASM) handbook, volume 12 (1991). +more * [url=https://media. cvut. cz/cs/publikace/20180219-prazska-technika-1-2018#page/26]SIEGL, Jan. Trhliny a lomy, Pražská technika, 1, 2018, s. 24-25[/url].
Externí odkazy
[url=http://fraktografie.fjfi.cvut.cz/atlas.html]Atlas lomů[/url] (Výuková stránka fraktografického pracoviště KMAT FJFI ČVUT)