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沿晶斷裂

鎖定
沿晶斷裂是指金屬材料中的裂紋沿晶界擴展而產生的一種斷裂。當沿晶斷裂斷口形貌呈粒狀時又稱晶間顆粒斷裂。多數情況下沿晶斷裂屬於脆性斷裂,但也可能出現韌性斷裂,如高温蠕變斷裂。當金屬或合金沿晶界析出連續或不連續的網狀脆性相時,在外力的作用下,這些網狀脆性相將直接承受載荷,很易於破碎形成裂紋並使裂紋沿晶界擴展,造成試樣沿晶界斷裂,它是完全脆性的正斷。
中文名
沿晶斷裂
定    義
試樣沿晶界斷裂
原    因
外力的作用
分    類
脆性斷裂 韌性斷裂

沿晶斷裂產生原因

產生沿晶斷裂一般有3種原因:
(1)晶界上有脆性沉澱相。如果脆性相在晶界面上覆蓋得不連續,例如AIN粒子在鋼的晶界面上的分佈,將產生微孔聚合型沿晶斷裂;如果晶界上的脆性沉澱相是連續分佈的,例如奧氏體Ni—Cr鋼中形成的連續碳化物網狀,則將產生脆性薄層分裂型斷裂。
(2)晶界有使其弱化的夾雜物。如鋼中晶界上存在P、S、As、Sb、Sn等元素。
(3)環境因素與晶界相互作用造成的晶界弱化或脆化,例如高温蠕變條件下的晶界弱化,應力腐蝕條件下晶界易於優先腐蝕等,均促使沿晶斷裂產生。

沿晶斷裂預防措施

(1)、提高材料的純潔度,減少有害雜質元素的沿晶分佈。
(2)、嚴格控制熱加工質量和環境温度,防止過熱、過燒高温氧化
(3)、減少晶界與環境因素間的交互作用
(4)、降低金屬表面的殘餘拉應力,以防止局部三向拉應力狀態的產生。 [1] 

沿晶斷裂宏觀形貌

沿晶斷口微觀形貌
沿晶斷口微觀形貌(3張)
沿晶脆性斷裂斷口宏觀形貌一般有兩類:
(1)晶粒特別粗大時形成石塊或冰糖狀斷口;
(2)晶粒較細時形成結晶狀斷口。沿晶斷裂的結晶狀斷口比解理斷裂的結晶狀斷口反光能力稍差,顏色黯淡。將金屬進行提純、淨化晶界、防止雜質原子在晶界偏聚脱溶(見固溶處理)、防止第二相在晶界上析出、改善環境因素等,均可減少金屬發生沿晶脆性斷裂的傾向。
參考資料
  • 1.    孫智.失效分析—基礎與應用.北京:機械工業出版社,2005:99-101