穿晶和沿晶斷裂
沿晶脆性斷裂是指斷裂路徑沿著不同位向的晶界(晶粒間界)所發(fā)生的一種屬于低能吸收過程的斷裂。
根據(jù)斷裂能量消耗最小原理,裂紋的擴(kuò)展路徑總是沿著原子鍵合力最薄弱的表面進(jìn)行。晶界強(qiáng)度不一定最低,但如果金屬存在著某些冶金因素使晶界弱化(例如雜質(zhì)原子P、S、Si、Sn等在晶界上偏聚或脫溶,或脆性相在晶界析出等等),則金屬將會發(fā)生沿晶脆性斷裂。
沿晶脆性斷裂的斷口特征是:在宏觀斷口表面上有許多亮面,每個亮面都是一個晶粒的界面。如果進(jìn)行高倍觀察,就會清晰地看到每個晶粒的多面體形貌類似于冰糖塊的堆集,故有冰糖狀斷口之稱;又由于多面體感特別強(qiáng),故在三個晶界面相遇之處能清楚地見到三重結(jié)點。沿晶脆性斷裂的發(fā)生在很大程度上取決于晶界面的狀態(tài)和性質(zhì)。實踐表明,提純金屬,凈化晶界,防止雜質(zhì)原子在晶界上偏聚或脫溶,以及避免脆性第二相在晶界析出等,均可以減少金屬發(fā)生沿晶脆性斷裂的傾向。因此,應(yīng)用X射線能譜分析法和俄歇電子能譜分析法確定沿晶斷裂面的化學(xué)成分,對從冶金因素來認(rèn)識材料的致脆原因,提出改進(jìn)工藝措施有指導(dǎo)意義。
解理斷裂屬于一種穿晶脆性斷裂,根據(jù)金屬原子鍵合力的強(qiáng)度分析,對于一定晶系的金屬,均有一組原子鍵合力最弱的、在正應(yīng)力下容易開裂的晶面,這種晶面通常稱為解理面。例如:屬于立方晶系的體心立方金屬,其解理面為{100}晶面;六方晶系為{0001};三角晶系為{111}。一個晶體如果是沿著解理面發(fā)生開裂,則稱為解理斷裂。面心立方金屬通常不發(fā)生解理斷裂(見晶體結(jié)構(gòu))。
準(zhǔn)解理斷裂也是一種穿晶斷裂。根據(jù)蝕坑技術(shù)分析表明,多晶體金屬的準(zhǔn)解理斷裂也是沿著原子鍵合力最薄弱的晶面(即解理面)進(jìn)行。例如:對于體心立方金屬(如鋼等),準(zhǔn)解理斷裂也基本上是{100}晶面,但由于斷裂面上存在較大程度的塑性變形(見范性形變),故斷裂面不是一個嚴(yán)格準(zhǔn)確的解理面。
斷口總是發(fā)生在金屬組織中最薄弱的地方.所以,淬火裂紋有的是穿晶,有的是沿晶
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