Pengaruh ukuran butir pada inisiasi retak lelah
Untukpaduan berbahan dasar nikel berbutir - halus -, jumlah batas butir per satuan volume meningkat secara signifikan. Batas butir bertindak sebagaihambatan efektif terhadap pergerakan dislokasi: ketika tegangan siklik diterapkan, dislokasi terakumulasi pada batas butir dan bukannya membentuk pita slip berskala - yang besar (yang merupakan sumber utama timbulnya retak lelah). Sementara itu, butiran halus dapat membubarkan konsentrasi tegangan lokal, mengurangi kemungkinan terjadinya retakan nukleasi dan dengan demikian meningkatkan kualitasbatas kelelahanDanketahanan terhadap kelelahan siklus (HCF) - yang tinggidari paduan tersebut.
Untukpaduan berbahan dasar nikel berbutir - kasar -, sejumlah kecil batas butir menyebabkan mudahnya pembentukan pita slip terus menerus di dalam butir di bawah pembebanan siklik. Pita slip ini akan menyebabkan deformasi plastis dan retakan mikro - pada permukaan paduan, sehingga mempercepat timbulnya retakan lelah. Akibatnya, paduan berbutir kasar - umumnya menunjukkan kekuatan lelah siklus - tinggi yang lebih rendah.
Pada tahap I, untuk paduan berbutir - halus, retakan perlu terus menerus mengubah jalur perambatannya ketika melintasi beberapa batas butir, yang menghabiskan banyak energi rekahan dan memperlambat laju perambatan. Untuk paduan berbutir - kasar, retakan dapat merambat sepanjang arah slip di dalam butiran besar dengan resistansi yang lebih kecil, sehingga menyebabkan perambatan lebih cepat.
Pada tahap II perambatan retak lelah didominasi oleh faktor intensitas tegangan. Pada saat ini pengaruh ukuran butir melemah, namun butiran halus masih memiliki keunggulan tertentu dalam memperlambat perambatan retak dibandingkan butiran kasar. Namun, jika ukuran butir terlalu kecil, proporsi batas butir meningkat, yang dapat menyebabkan kerapuhan antar butir pada kondisi tegangan tertentu dan mengimbangi sebagian peningkatan kinerja kelelahan.
Paduan berbutir halus - rentan terhadapnyageseran batas butirpada suhu tinggi, yang mempercepat kegagalan kelelahan.
Paduan berbutir - agak kasar memiliki ketahanan yang lebih baik terhadap geseran batas butir, sehingga kinerja kelelahan siklus - rendahnya lebih unggul dibandingkan paduan berbutir halus - dalam skenario ini.
Untuk komponen yang mengalami tegangan - rendah dan kelelahan siklus - tinggi (misalnya, bagian struktural turbin gas), astruktur berbutir halus -(ukuran butir tingkat 6–8) lebih disukai untuk memaksimalkan batas kelelahan.
Untuk komponen yang mengalami suhu - tinggi dan kelelahan siklus - rendah (misalnya, bilah turbin), astruktur berbutir - agak kasar(ukuran butir tingkat 2–4) lebih cocok untuk menyeimbangkan kekuatan suhu - tinggi dan ketahanan terhadap perambatan retak lelah.
