Çatla ın Olu ması

De i ken gerilmelerin etkisi altında bulunan bir metalde gerilme max’a ula tı ı zaman

cisimde bir miktar plastik deformasyon meydana geldi ini kabul edelim. Bu ba ka bir deyi le

max de erine cismin akma sınırından daha büyük bir de er verilmesi demektir. Böyle bir

durumda cisimde max birinci defa uygulandı ı zaman sünek cisimlerin bir özelli i olarak

pekle me olayı olu ur. Pekle me olayı yükleme sayısı ile birlikte, yeni kayma düzlemlerinin bir araya gelmesiyle, devamlı bir geli me gösterir. Kolaylıkla anla ılabilece i gibi pekle me hızı yükleme sayısı artıkça bir azalma gösterecek ve en sonunda yükleme sayısı belirli bir de ere ula ınca bu hız sıfır olacak veya bundan sonrada pekle mede bir geli me olmayacaktır.

Pekle me olayın durmasını cismin içyapısının kararlı bir duruma vardı ını gösterir. Elektron mikroskobu ile yapılan incelemeler, böyle bir durumu elde edildi ini açıkça göstermektedir. çyapının bu kararlı durumda cisimde dislokasyonlardan arınmı alt taneler meydana gelmi bulunmaktadır. Bu alt tanelerin olu turdukları ebeke deformasyona kar ı koymakla bunun dı ındaki bölgelerde cismin daha fazla deformasyon yapma olana ı elde etmi olur. Bu durumun bir sonucu olarak bazı yerlerde cisim di er kısımlara göre çok daha fazla deformasyon yaparak “deformasyon yı ılmaları” meydana gelir. Bu arada tane yüzeyindeki kusurlarda bu deformasyon yı ılmasının bulundu u bölgelerde di er kayma düzlemlerinin farklı “persistent” denilen kalıcı kayma düzlemi bantları meydana gelir. Bu tür kayma düzlemleri yorulma olayının ba ında, örne in bakır metalinde yorulma süresinin %5’ine ula ıldı ı zaman, te ekkül etmektedir. Bu kayma düzlemleri, boylarının yükleme sayısı ile birlikte artmasıyla, en sonunda çatlaklara dönü mektedir[34].

Kayma düzlemlerinden itibaren çatlakların olu ması, kayma bantlarında intrusionların ve extrusionların meydana gelmesiyle gerçekle ir. ntrusion kayma bandının bir yerinde cismin içeriye do ru batırılması extrusion ise dı arı do ru itilmesidir. Hempel elektron mikroskobu ile yumu ak çelikte uygulanan gerilmenin yorulma sınırının altında bulunması halinde bile, bu tür çatlakların meydana geldi ini görmü tür. Graig çeliklerde yorulma süresinin % 0,1’inde bu çatlakların olu abilece ini yine elektron mikroskobu ile yaptı ı bir ara tırmaya dayanarak ileri sürmü tür. Bu çatlaklar yüzeyde veya yüzeyden çok az uzaklıkta, 2 mikron kadar meydana gelmeye ba lamaktadır. Yorulma kırılmalarının incelmesinde yeni bir metot metal foliolarında bu çatlakların elektron mikroskobu ile do rudan do ruya ve kolaylıkla görülebilmesidir.

Böylelikle yorulma olayında olu an çatlakların plastik deformasyonlar sonunda meydana geldi i anla ılmaktadır. Böyle bir sonuç kar ısında, maksimum gerilmenin elastik sınırın altında olması halinde, plastik deformasyonlar meydana gelmesiyle, yorulma kırılmamasının olu maması gerekir. Ancak yapılan deneyler maksimum gerilme elastik sınırdan belirli bir ekilde küçük oldu u hallerde de örne in alternetif gerilme halinde, yorulma kırılmalarının olu tu unu açıkça göstermektedir. Bu çeli kili durum ancak akma sınırının altında cismin küçükte olsa bir miktar plastik deformasyon yapmasıyla açıklanmaktadır.

Deneyler ve ara tırmalar elastik deformasyonlar bölgesinde mikro deformasyon denilen gayet küçük plastik deformasyonun olu tu unu ortaya koymaktadır. Muhtelif metotlar uygulanarak ölçülebilen bu tür deformasyonlar belirli bir akma sınırına sahip olan yumu ak çeliklerde bile meydana gelmektedir. Akma sırasında metalin yaptı ı deformasyona göre çok küçük bir de ere sahip olan bu mikrodeformasyonun statik yüklemelerde mühendislik problemlerinde büyük bir önemi yoktur. Buna kar ılık bunlara, de i ken yüklerin uygulanması

Burada söz konusu olan mikroplastiklik, dislokasyonun küçük miktarda hareketinden ve tane sırasındaki kaymadan ileri gelebilir. Bu tür deformasyonların meydana gelmesini u olayların olu umuna ba lamak mümkündür:

• Elastik deformasyonlarla birlikte bir ısı alı veri inin olması • Tanelerin izotrop olması

• Saf olmayan maddelerin homojen bir ekilde da ılmaması

Bir polikristal deformasyon yapınca, tanelerin izotrop olmamasından dolayı, gerilme ve deformasyon taneden taneye de i ir. Bundan ba ka yükleme eklinin bir sonucu olarak cismin her noktası aynı gerilme altında de ildir ve aynı miktarda deformasyon yapamaz. Elastik deformasyonun olu masıyla da bir sıcaklık de i imi meydana gelir. Deformasyonun üniform olmaması sıcaklı ın muhtelif yerlerinde de i ik de erler olmasına sebep olur. Bütün bu de i ik durumların bir sonucu olarak, bu arada bazı tanelerin mekanik özelliklerinin en zayıf bulundu u do rultuda gerilmeye maruz kalmasıyla, dislokasyon hareketi ba larken sıcaklı ın artması da tane sırasında viskoz bir kayma meydana getirir. Statik yükleme halinde meydana gelen sıcaklık farkları bir ısı akımı olu turur. Gerilme bu durumda de i medi inden zamanla üniform bir sıcaklı a kavu an cisim çok küçük bir mikro deformasyon yapmakla yetinir. Yorulma halinde cisim de i ken gerilmelerin etkisi altında bulundu undan metalin zamanla üniform sıcaklı a kavu ması bahis konusu de ildir. Bunun bir sonucu olarak yorulma halinde metallerde, elastik deformasyonlar bölgesinde, daha büyük miktarda plastik deformasyon meydana gelir. Bu tür deformasyonlar da yukarıda açıklandı ı ekilde yorulma etkisi altında bulunan cisimlerde çatlaklar olu turur.

Yorulma etkisi altında tutulan bir cismin mekanik özelliklerinde meydana gelebilecek de i melerin bilinmesinin yorulma kırılmasına ı ık tutması bakımından ilginç olabilece i dü ünülmü tür. Bu amaçla muhtelif sayıda yükleme yapılmı , fakat mukavemetini kaybetmemi numuneler üzerinde statik çekme deneyleri yapılmı tır. Yumu ak çelik üzerinde bu ekilde yapılan deneylerde elde edilen de erlerden u sonuçları çıkarmak mümkündür:

a) Yorulma sonunda bir mikro çatlak(büyüteç ile görülebilen veya uzunlu u 0.025 mm mertebesinde olan) meydana gelmedikçe cismin çekme mukavemetinde bir azalma olu maz.

b) Cisminde makro çatlak meydana gelmemi olmamasına ra men, yükleme sayısı belirli bir de eri geçmesi halinde, metalin gerilme-deformasyon e risi belirgin de i iklikler gösterir. Bu sonuç yorulma olayında gerçekle en pekle menin, statik yüklemede olu an pekle meden farklı oldu unu gösterir.

c) Özellikle çatlaklar olu uncaya kadar geçen devrede cismin sertli i yükleme sayısı ile birlikte artar.

Ayrıca burada unu da belirtelim ki yorulmu numuneler üzerinde X ı ınlarının difraksiyon metodunun uygulaması iyi sonuçlar vermektedir. Yumu ak çelikte, yorulma sınırının üstünde bir gerilme uygulayarak yorulma olayının meydana getirilmesi halinde, tanelerin orijinal yönlerini de i tirmek suretiyle devamlı bir düzensizli i do ru yöneldiklerini, yorulma sınırının altında bir gerilme halinde ise böyle bir de i menin olu madı ını bu deney metodu ortaya koymu tur.