파단면 특징 및 그 의미

파단면은 균열이 어떻게 진행되었는지를 기록하며, 그 위의 흔적은 저배율, 현미경 및 단면에서 판독할 수 있습니다. 이 페이지는 출처에서 표로 정리한 거시적 및 미시적 특징, 각 특징이 의미하는 바, 그리고 파단면 자체에서 균열 기점을 찾는 규칙을 수집합니다.

파단면이 입증할 수 있는 것

출처는 파단면의 특징들이 함께 답하는 여섯 가지 질문을 나열합니다. 부품 형상 및 사용 기록과 대조하여 읽으면, 현미경이 필요한 단계까지 분석을 이끌어갑니다.

균열이 시작된 위치와 진행 방향

개시 지점과 전파 방향이 가장 먼저입니다. 다른 모든 판독이 이에 의존하기 때문입니다. 셰브론, 방사형 마크, 래칫 마크 및 정지선 곡률이 모두 기여합니다.

금속이 분리된 방식

기구와 경로, 연성 또는 취성, 입내 또는 입계, 미시적 특징이 과정을 명명합니다.

하중이 단조 또는 반복인지 여부

비치 마크와 스트라이에이션이 존재할 때 이를 확정하며, 그 부재가 피로를 배제하지는 않습니다.

환경

변색, 반응 생성물, 플루트 및 부식 침전물은 파단 전후에 표면이 노출된 것을 기록합니다.

부품이 작동한 구속 조건

전단 립, 표면의 방향, 그리고 정지선이 전혀 나타나는지 여부는 균열 선단이 얼마나 구속되었는지를 설명합니다.

제조 결함이 관련되었는지 여부

흠집, 이음새, 가공 흔적 및 개재물이 파단면에 기록되며, 그 중 하나가 파손을 일으켰는지에 대한 질문은 별도의 단계입니다.

하나의 특징을 하나의 고유한 원인에 연결할 수 있는 경우는 드뭅니다. 거시적 검사만으로는 종종 결론을 내릴 수 없으며, 거시적 및 미세구조적 그림 없이 미시적 검사만 하면 잘못된 결론을 낼 수 있습니다. 출처는 작업 방법을 증가하는 배율의 일련의 사진으로 설명하며, 각 사진은 다음 사진이 확대할 영역을 표시합니다.
파단면은 균열 전파만을 기록합니다. 균열이 생성되기 전의 사건, 예를 들어 사전 변형으로 인한 형상 변화는 파단면이 아니라 파단 주변의 부품이나 파단에서 떨어진 미세구조에서 나타납니다.

거시적 특징

파단면에서 1배에서 약 50배까지 보이며, 기점이 일반적으로 발견되고 표시되는 수준입니다. 두 번째 열은 출처가 각 마크에 대해 제시하는 의미입니다.

마크 또는 표시	의미하는 바
가시적 변형	소성 변형이 항복 강도를 초과했으며, 네킹이나 좌굴과 같은 불안정성을 가리킬 수 있거나, 파단 후 발생한 손상일 수 있습니다.
가시적 흠집 또는 긁힘	가능한 균열 개시 지점입니다. 파단이 다른 곳에서 시작되었다고 결정하기 전에 마크를 확인하십시오.
파단면의 방향	부품 형상과 하중 조건을 기준으로 판독한다. 이는 세 가지 하중 모드를 구분하는 데 도움이 되며 거시적 연성 및 취성 파괴.
평평한 파단과 전단 립	균열이 전단 립에 평행하게 전파되었으며, 혼합된 외관은 불완전한 구속을 나타냅니다.
표면에서 단단히 닫힌 균열	가능한 반복 하중, 또한 쇼트 피닝 손상이나 담금질 균열과 같은 가능한 가공 결함입니다.
방사형 마크 및 셰브론	V자 모양은 균열 개시 지점을 향해 뒤로 가리키며 균열 전파 방향을 보여줍니다.
단조 하중으로 인한 정지선	U자 모양은 균열 전파 방향으로 열리며 불완전한 구속을 나타냅니다.
반복 하중으로 인한 정지선	비치 마크 또는 콘코이달 마크는 반복 하중을 나타내며, 곡률 반경의 중심에서 성장합니다. 원통형 단면에서는 균열이 이동함에 따라 곡률이 반전될 수 있습니다.
래칫 마크	반복 하중에서 더 가능성이 높으며, 여러 균열이 합쳐진 개시 지점 또는 지점들을 표시합니다.
표면 또는 파단의 변색	부식성 환경 또는 분리 전후에 표면이 노출된 고온을 나타낼 수 있습니다.
산화된 손톱 모양	파단면의 산화물 패치로 균열 개시 지점을 표시할 수 있습니다.
파단의 반사율	무광은 연성 파단 또는 반복 하중을 가리킵니다. 광택은 벽개를 가리킵니다. 면상과 광택이 함께 있으면 조대 입자 강의 입계 파단을 가리킵니다.
파단의 거칠기	거칠기는 균열 성장 방향으로 증가하지만, 균열이 압축 영역으로 이동할 때 굽힘이 패턴을 반전시킬 수 있습니다. 거친 면 옆의 매끄러운 영역은 반복 하중을 나타내고, 거친 무광 파단은 연성이며, 질감의 급격한 변화는 피로 성장에서 과부하로의 전이를 표시합니다.
일반적 마찰	진동을 나타낼 수 있으며, 최종 분리 방향을 보여줄 수 있습니다. 소용돌이 패턴은 비틀림을 나타냅니다.
국부적 마찰	반복 하중 하의 균열 폐쇄를 나타낼 수 있으며, 이전에 있던 비치 마크를 지울 수 있습니다.
변형된 인발 마크 및 압연 스크래치	꼬인 외관은 비틀림 하중을 나타냅니다.
가공 마크	부품 축에 수직으로 지나가는 마크는 비틀림 하중에 의해 변형되지 않으며, 이는 비틀림과 굽힘 하중을 구분합니다.
파단 가장자리를 따른 가변 거칠기	취성 굽힘에서 거친 쪽이 인장 쪽입니다.
아티팩트, 타이어 트랙	반복 하중에서 흔히 발생하며 두 면 사이에 갇힌 입자상 물질에 의해 유발됩니다. 이는 메커니즘이 아닌 인공적 산물입니다.

출처: ASM Handbook, Vol. 11, Failure Analysis and Prevention (ASM International), Fracture Appearance and Mechanisms of Deformation and Fracture 문서의 거시적 파면 특징 표.

미세 규모 특징

주사전자현미경으로 관찰하며, 일반적으로 약 20배에서 10,000배까지 확대합니다. 이러한 특징은 분리가 발생한 지점에서의 분리 과정을 나타냅니다.

마크 또는 표시	의미하는 바
딤플 표면	해당 위치에서의 연성 과부하 파괴로, 미세 공극 합체에 기인합니다.
패싯 표면	취성 벽개 파괴이며, 응력 부식 균열이나 낮은 delta K 피로에서도 발생할 수 있습니다.
입계, 매끄러운 결정립계	부적절한 열처리 또는 고온이나 부식 환경에서의 환경 보조 파괴일 가능성이 높습니다. 낮은 delta K 피로는 덜 흔한 원인입니다.
입계, 딤플 결정립계	융점 근처에서의 응집 파괴 또는 결정립계 옆에 결손 영역을 남긴 부적절한 처리에 기인합니다.
하천 또는 부채꼴 패턴	벽개 파괴입니다. 균열은 하천을 따라 진행하며, 부채꼴 광선은 결정립 내부의 개시점을 가리킵니다.
텅	급속한 균열 전파 중의 쌍정 변형입니다.
입내 표면의 플루트	부식 환경과 연성 파괴가 함께 나타납니다. 균열은 플루트에 평행하게 전파됩니다.
스트라이에이션 또는 융기 표면	반복 하중에 의한 피로 스트라이에이션입니다. 일정한 간격은 일정한 응력 진폭을, 가변 간격은 가변 진폭 또는 블록 하중을 나타냅니다. 스트라이에이션 모양은 미세조직의 제2상에서도 나타날 수 있으므로 주변 특징이 일치해야 합니다.
홈 또는 플루트	응력 부식 균열.
인공적 산물, 진흙 균열	표면에 건조된 액체로, 단순히 세척이 불완전했음을 의미할 수 있습니다. 수령 상태에서는 사용 유체와 응력 부식 균열을 나타낼 수 있으므로 침전물을 분석해야 합니다.

출처: ASM Handbook, Vol. 11, 동일 문서의 미세 규모 파면 특징 표.

입계 파괴는 하나의 원인이 아니라 원인군을 가리키는 특징의 가장 명확한 사례입니다. 이는 열처리, 환경 보조 메커니즘 또는 낮은 delta K 피로에서 발생할 수 있으며, 출처에서 이를 전용 문서로 상호 참조하는 이유입니다.
과부하 없이 취성으로 보이는 파괴를 생성하는 메커니즘은 다음에 정리되어 있습니다: 강 취성 유형 페이지, 그리고 각 규모에서의 특징을 가진 여섯 가지 손상 모드는 다음에 비추어 판독됩니다: 손상 모드 식별 차트.

기원 위치 파악

기원은 국부 응력이 재료의 국부 강도를 처음 초과한 지점이며, 그 위치는 파괴를 조사하기 전에 하중 케이스로부터 대개 예측 가능합니다. 파괴가 시작된 위치는 그 예상과 대조하여 확인합니다.

하중 케이스	균열이 시작될 것으로 예상되는 위치
노치 없는 축방향 인장을 받는 평봉	표면 응력 집중부가 없는 한 중심선을 따라 발생합니다. 표면 근처와 중심선 영역이 두 후보이며, 국부 응력을 높이는 다른 요인이 없으면 중심선이 우세합니다.
3점 굽힘	최대 굽힘 모멘트 지점에서 발생합니다. 다른 곳에서 시작된 균열은 기하학적 또는 재료 결함이 국부 최대 응력을 이동시켰음을 의미합니다.
구름 접촉	최대 응력이 발생하는 표면 아래에서 시작됩니다. 구름 접촉에서의 표면 기원은 일반적으로 덴트, 윤활막 파괴 또는 취급 흔적과 같은 다른 요인이 작용했음을 의미합니다.
비틀림	파괴의 방향과 가공 흔적이 유지되거나 변형되는 방식이 비틀림과 굽힘을 구분합니다.
사전 처리가 잔류 응력을 남겼습니다.	잔류 응력장은 적용 하중에 더해지거나 빼지므로 기원이 이동합니다. 이는 단독이 아니라 적용 응력과 함께 고려해야 합니다.

출처: ASM Handbook, Vol. 11, 동일 문서의 균열 개시 섹션, 그리고 개시 위치 규칙에 대한 금속가공 문서.

균열 분기와 분기점은 부품이 둘 이상의 조각으로 분리되고 셰브론이 보일 때 기원을 파악합니다. 분기 패턴은 기원에서 멀어지는 방향으로 열리며, 이는 큰 파괴면을 면밀히 조사할 하나의 영역으로 축소하는 방법입니다.
불연속이 자동으로 결함이 되는 것은 아닙니다. 제조된 재료는 불완전성을 가지며, 불완전성은 부품의 기능과 예상 수명을 방해할 때만 사용 결함이 됩니다. 파괴면의 결함이 파괴를 유발했는지, 아니면 다른 요인이 손상을 입히는 동안 단순히 존재했는지는 정량적 분석으로 결정됩니다.
그 구분이 파괴 조사를 정직하게 유지하며, 이는 다음에서 사례별로 다루어집니다: 공구 및 금형 고장 분석 페이지. 봉강 형태로 작업대에 도달하는 결함은 다음에 목록화되어 있습니다: 강봉 결함 페이지.

사용 전에 이미 존재했던 균열

파괴면의 템퍼 색상 또는 스케일은 균열을 하중이 아닌 열 사이클로 연대 측정합니다. 담금질 균열과 사용 균열을 구분하는 방법은 다음에 설명되어 있습니다: 담금질 균열 페이지.

가공 흔적에서 시작된 균열

거친 공구 흔적, 스탬프 마크 및 방전 가공 표면은 모두 응력 집중부로 작용하며, 방전 가공 표면이 남기는 층은 다음에 설명되어 있습니다: EDM 백색층 문서.

파괴가 취성으로 보이고 과부하로 설명되지 않을 때

이러한 파괴군은 일반적으로 하중이 아니라 강의 변화에서 비롯되며, 그 배후의 온도 범위는 대개 공정 기록에서 확인할 수 있습니다.

표면 경도가 문제의 일부일 때

기원, 표면 및 중심부에서의 경도 측정값은 순서상 가장 저렴한 시험이며, 스케일과 그 변환은 다음에서 다루어집니다: 경도 시험 방법 페이지.

견적 전 확인 사항

이 페이지는 일반적인 참고를 위한 읽기 자료입니다. 파단 결론은 해당 부품 자체, 제조 및 열처리 기록, 사용 이력을 근거로 합니다. 등급이나 공정을 변경하기 전에 금속 조직 검사로 결과를 확인하십시오.

실제로 파단면은 여러 배율에서 판독하며, 한 장의 사진에서 도출한 결론은 오해를 불러일으킬 수 있습니다. 시편과 기록을 함께 보관하십시오.