مطالعات شکست قبل از قرن بیستم

اطلاعات ارزشمندی از مدت ها قبل در سطوح شکستگی فلزات وجود دارد و در طول سال ها رویکردهای مختلفی برای به دست آوردن و تفسیر این اطلاعات به کار گرفته شده است . به گفته مورخ متالورژی، سیریل استنلی اسمیت، سطوح شکستگی تا حدی از آغاز عصر برنز مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است.

فلزسازان و صنعتگران اولیه به احتمال زیاد از قرن های شانزدهم تا هجدهم این مطالاعات را انجام می دادند. اولین توصیف مکتوب خاص استفاده از ظاهر شکست برای سنجش کیفیت یک فرآیند متالورژی توسط Vannocio Biringuccio در De La Pirotechnia بود که در سال 1540 منتشر شد. وی استفاده از ظاهر شکست را به عنوان ابزاری برای تضمین کیفیت برای آلیاژهای آهنی و غیرآهنی (قلع و مس برنز) عنوان کرد.

یکی دیگر از مقامات اولیه لازاروس ارکر بود که در یک نشریه در سال 1574 درباره آزمایشات شکست بحث کرد .به عنوان مثال، کیفیت مس با بررسی سطح شکست شمش که بریده شده و سپس با یک ضربه عرضی شکسته شده بود، تعیین شد. برنج نیز به طور مشابه مورد آزمایش قرار گرفت. یک سطح شکستگی خاکستری با ترک های بعدی در حین کار مرتبط است. این سطح خاکستری حاصل استفاده از انواع خاصی از کالامین بود که باعث آلودگی شمش به سرب شد.

در سال 1627، لویی ساووت با جزئیات بیشتری استفاده از تست شکست را به عنوان روشی برای کنترل کیفیت زنگ‌های ریخته‌ گری مس-تین بیسموت توصیف کرد .او مشاهدات اندازه دانه در نمونه‌های کنترل شکستگی را به‌عنوان راهنمایی برای تنظیمات ترکیب برای مقاومت در برابر شکست هنگام ضربه زدن به زنگ‌ها ثبت کرد. در همان سال، ماتورین ژوس روشی را برای انتخاب گریدهای باکیفیت آهن و فولاد، بر اساس ظاهر نمونه‌های شکستگی توصیف کرد.

یکی از مهم‌ترین مشارکت‌های اولیه در مطالعه شکستگی‌های فلزی توسط د رئومور بود که کتابی را در سال 1722 منتشر کرد که حاوی حکاکی‌هایی بود که هم ظاهر ماکروسکوپی و هم میکروسکوپی سطوح شکستگی آهن و فولاد را نشان می‌داد (اگرچه میکروسکوپ حدوداً در سال 1600 اختراع شد، در زمان د رئومور، لازم بود آنچه را که می‌دید ترسیم کرد و سپس طرح را با حکاکی به فلز، چوب یا سنگ منتقل کرد.

هفت طبقه ظاهر شکستگی در آهن و فولاد

• شکستگی نوع I: وجه‌های آینه‌مانند بزرگ، با چیدمان نامنظم که نشان‌دهنده فلز نامرغوب تر است (شکل 1a و b)
• شکستگی نوع II: توزیع منظم تر و وجوه کوچکتر، نشان دهنده یک فلز کمی بهبود یافته است (شکل 1c تا e)
• شکستگی نوع III: نواحی متلاشی شده از فلز فیبری بین وجوه (شکل 1f تا h).
• شکستگی نوع IV: فلز فیبری، با وجوه بازتابی بسیار کمی (شکل 1j)
• شکستگی نوع V: ناحیه قاب مانند اطراف یک مرکز کاملا فیبری (شکل 1k و m)
• شکستگی نوع VI: یک نوع غیر معمول، با چند وجه کوچک در زمینه فیبری (شکل 1n، p، و q)
• شکستگی نوع VII: با ظاهر چوبی مشخص می شود (شکل 1r)

صفحه دوم از کتاب de Réaumur مربوط به استفاده از سطوح شکست در ارزیابی کامل تبدیل آهن به فولاد توسط فرآیند فعلی سمانته کردن (کربوره سازی) است. او در بازتولید دقیق جزئیات، پدیده‌هایی را که امروزه هنوز برای متالورژیست‌ها آزاردهنده است، شامل می‌شود، مانند تاول زدن، سوختگی (گرمای بیش از حد)، شکستگی ترد و شکستگی چوبی.

شرح مشخصات شکستگی

• ویژگی های شکستگی چوبی آهن (شکل 2a تا c)
• مشخصات شکستگی فلز نیمه تبدیل شده (شکل 2d، f، و j)
• ویژگی های شکست فولاد (شکل 2e و g)

شکل 2(h) شکستگی معمولی آهنی را نشان می دهد که به راحتی به فولاد تبدیل می شود شکل 2(j)، شکستگی معمولی آهنی که به فولاد تبدیل نمی شود.

صفحه سوم از de Réaumur (شکل 3) مطالعات شکست او را با بزرگنمایی بالا و تست شکست او را نشان می دهد. پلاکت های کوچک نشان داده شده در شکل 3(f)، که ممکن است به شکلی پرلیت یا سمنتیت باشند، یک قرن و نیم کامل قبل از پیدایش علم متالوگرافی ثبت شده اند.

د رئومور بعد از تشویق جهانی نسبت به مطالعات خود در مورد تغییرات سطوح شکست همراه با تبدیل آهن به فولاد، در سال 1724 مطالعاتی را در مورد شکستگی های فلزات ریخته گری منتشر کرد، از جمله صفحاتی که آنتیموان شکسته شده و شمش های سرب را نشان می دادند .

اطلاعات مربوط به ماهیت شکست آلیاژهای مس-روی در سال 1725 توسط Geoffroy منتشر شد. جفروی در مطالعات خود تأثیر نسبت مس به روی را بر ظاهر سطح شکستگی و اندازه دانه بررسی کرد.

مدتی بعد (1750)، گلرت خصوصیات شکست فلزات و نیمه فلزات را توصیف کرد و به استفاده از آزمایش شکست برای تشخیص فولاد، آهن فرفورژه و چدن اشاره کرد. این آزمایش همچنین برای ارزیابی اثرات کربن‌سازی و عملیات حرارتی مورد استفاده قرار گرفت. علاوه بر این، گلرت علل شکنندگی فلزات را که با بازرسی سطوح شکستگی آشکار می شود، مورد بحث قرار داد.

کارل فرانتس آچارد، فیزیکدان و شیمیدان آلمانی، در انجام مطالعات خود در مورد خواص آلیاژها، به اهمیت ظاهر شکستگی نیز پی برد . آرچارد به ظاهر سطوح شکسته تقریباً همه 896 آلیاژی که او آزمایش کرده بود اشاره کرد .این عدد تقریباً هر ترکیب ممکنی از تمام فلزات شناخته شده در آن زمان را نشان می دهد.