Phân biệt "Gãy dẻo và Gãy giòn" trong kỹ thuật vật liệu học

Trong ngành khoa học vật liệu và kỹ thuật cơ khí, hiểu biết về cơ chế gãy của vật liệu đóng vai trò then chốt trong thiết kế kỹ thuật, phân tích hỏng học và đảm bảo an toàn cho các kết cấu. Hai dạng gãy chính trong vật liệu kim loại và nhiều loại vật liệu khác là gãy dẻo (ductile fracture) và gãy giòn (brittle fracture). Việc nhận biết được sự khác nhau giữa hai cơ chế gãy này là yếu tố quan trọng trong việc dự báo độ bền và ứng xử thiết bị.

1. Gãy Dẻo (Ductile Fracture)

• Biến dạng nhìn thấy: Thường thấy sự thôn lại (necking) trước khi gãy.
• Bề mặt gãy sần sùi: Dưới kính hiển vi, có thể thấy cavity formation và microvoid coalescence rõ rệt.
• Nhiệt độ cao hơn: Xảy ra ở nhiệt độ cao hơn, có liên quan đến sự dịch chuyển đứt gãy của mạng tinh thể.
• Tổn thất năng lượng cao: Do vật liệu hấp thụ năng lượng lớn trước khi gãy.

Các vật liệu như thép carbon, nhôm, đồng thường gãy theo cơ chế này.

2. Gãy Giòn (Brittle Fracture)

• Không có biến dạng trước: Vết gãy xảy ra đột ngột mà không báo trước.
• Mặt gãy dạng hạt: Phẳng, sáng bóng, có thể xuất hiện hình chevron chỉ hướng nứt.
• Nhiệt độ thấp: Thường xảy ra ở nhiệt độ thấp hoặc vật liệu có cấu trúc giòn.
• Tổn thất năng lượng thấp: Do vật liệu không biến dạng nhiều trước khi gãy.

Gang trắng, gốm, một số hợp kim đặc biệt dễ bị gãy giòn.

3. So Sánh Gãy Dẻo Và Gãy Giòn

Kết Luận

Việc nhận diện loại gãy là bước đầu tiên trong phân tích hư hỏng và thiết kế chính xác các kết cấu chịu lực. Gãy dẻo giúp dự báo trước hư hỏng, trong khi gãy giòn nguy hiểm hơn vì diễn ra đột ngột. Lựa chọn vật liệu có tính dẻo và thiết kế tránh tập trung ứng suất là những giải pháp then chốt để hạn chế gãy giòn trong ứng dụng thực tế.