Et metaltræthedsbrud indeholder, ligesom andre typer metalsvigtsbrud, rig information om brudprocessen. Det giver fingerpeg om, hvor bruddet opstod, hvordan det forplantede sig, og hvordan det i sidste ende brækkede. Morfologien på brudfladen er påvirket af faktorer som materialeegenskaber, spændingsforhold, spændingsniveauer og miljøfaktorer. Derfor er træthedsbrudanalyse en af nøglemetoderne til at studere træthedsfejl.
Et typisk træthedsbrud består generelt af tre områder: træthedsoprindelsen, udmattelsesudbredelseszonen og den endelige frakturzone. Se figur 1.
Figur 1
Oprindelse af træthed
Træthedsoprindelsen er det område, hvor træthedsrevnen starter. Det er ofte placeret på de svage punkter af en komponent, såsom overfladeridser, mekaniske skader, korrosionshuller, områder med pludselige tværsnitsændringer eller interne metallurgiske defekter som revner, skøre indeslutninger, adskillelse, porøsitet og så videre.
På en træthedsbrudflade kan der være en eller flere udmattelseskilder. For eksempel, i tilfælde af gentagen bøjning, kan der være to bøjningstræthedskilder, eller i et korrosivt miljø kan korrosionstræthed føre til flere årsager.
Jo højere spændingskoncentrationsfaktoren eller niveauet af vekselspænding er, jo større er antallet af udmattelseskilder på brudfladen. Figur 2 viser et træthedsbrud med flere oprindelser.
Figur 2
Træthedsrevneudbredelseszone
Denne zone er det subkritiske sprækkeudbredelsesområde, og det er det mest komplekse og informationsrige område af brudoverfladen. Egenskaberne for denne zone er nøglen til at bestemme, om bruddet er et resultat af træthed. Det mest almindelige træk er tilstedeværelsen af "strandmærker" synlige under lav forstørrelse, og træthedsstriber (også kendt som træthedsudbredelsesmærker) synlige under høj forstørrelse. Nogle brudflader kan dog mangle disse egenskaber og i stedet vise glatte, polerede, keramiklignende egenskaber, tegn på ekstruderingsdeformation eller dæklignende aftryk, bl.a. Træthedsudbredelsesstriber kan ses i figur 3.
Figur 3
3.Endelig frakturzone
Denne region er hvor revnen gennemgår hurtig, ustabil udbredelse. Under det metastabile revnevækststadium udvider træthedsrevnen sig gradvist med hver stresscyklus, men væksthastigheden er relativt langsom og følger et mere konsistent, forudsigeligt mønster. Men når revnen når en kritisk størrelse, vil den accelerere hurtigt, hvilket fører til det endelige brud. Denne zone markerer overgangen fra stabil revnevækst til hurtig brud.
Når revnelængden fortsætter med at stige, når den når den kritiske størrelse c, bliver spændingskoncentrationen ved revnespidsen stor nok til at overstige materialets brudstyrke. På dette tidspunkt bliver revnen ustabil og forplanter sig hurtigt. Den intakte del foran på revnen brækker næsten øjeblikkeligt.
Brudfladen i den endelige brudzone er relativt ru, og da den repræsenterer det sidste brudpunkt, er den ofte lysere i farven. Bruddet i dette område svarer i det væsentlige til bruddet ved statisk belastning. For sprøde materialer udviser mikrostrukturen typisk spaltningsegenskaber, mens mikrostrukturen for duktile materialer udviser fordybningsbrudkarakteristika.
Den endelige brudzone er ofte placeret på den modsatte side af udmattelsesorigin. Men hvis materialet udsættes for rotationsbøjning, vil positionen af den endelige brudzone blive forskudt med en vis vinkel i den modsatte retning af rotationen.