金屬斷裂機(jī)理

金屬的斷裂綜5％5％為韌性斷裂?？梢?，金屬材料的韌性與脆性是45°角，為切斷型斷裂。前者如解理斷裂或塑性變形受較大約束斷裂分類及其特 斷裂的宏觀表面垂直于σmax斷裂的宏觀表面平行于τmax類裂紋穿過晶粒微孔沿滑移面分離剪切斷裂（單晶體通過縮頸導(dǎo)致最終斷裂（多晶體、高純金屬微孔聚合斷裂機(jī)相關(guān)概拉伸型伸長韌窩斷口形貌特A(15mAcm?2)B(30mAcm?2)以上是對“800C–Mn–Si超強(qiáng)度鋼（TRIP800steels”的A、B兩種TRIP800steels2-1說明氫含量高使得斷口了較多較淺的韌窩韌窩淺因為氫脆效應(yīng)降低了材了有韌窩出現(xiàn)，還有了二次斷裂，并且產(chǎn)生于夾雜物（即氫吸收促進(jìn)劑）微孔聚合斷裂機(jī)微孔斷裂為剪切斷裂的一種形式，微孔斷裂是材料韌性斷裂的普遍形式，其斷口在宏觀上常呈現(xiàn)暗灰色、纖維狀，微斷口特征花樣則是端口上分布大量“韌窩，微孔斷裂過程包括微孔形核、長大、聚合直至斷裂。拉伸的伸長韌窩。產(chǎn)生這種韌窩的加載方式有些和等軸狀韌窩類似，但合型的微觀機(jī)制都?xì)w之為韌斷，這也是宏觀和微觀不能完全之處。SPA-H斷口形貌分45出，室溫條件下，TMC1TMC2為典TMC1的層片狀組織的增強(qiáng)體附件韌窩相對較深且較細(xì)小，這主要是因為層片組TMC2兩種熱處理下的TMCs都明顯的延性斷裂特征，并且溫度越高韌窩越深。解理斷形貌特形成原通過二次解理或形成。的金屬會產(chǎn)生較大的塑性變形結(jié)果由于塑性而形成臺階稱為棱晶界。42o鋼的沖擊試樣斷口的解理斷口微觀形解理斷口形貌特河流花樣較大的臺階，到“下游”，較大的臺階又匯更大的臺階。河流的流向恰舌狀裂解理近相鄰晶粒內(nèi)某些區(qū)域形成一些新裂縫它們在過程中匯集成河流狀花樣并斷口上存在由于幾個地方的小裂紋分別擴(kuò)展相遇發(fā)生塑性而形成的嶺。準(zhǔn)解理斷裂面不是一個嚴(yán)格準(zhǔn)確的解理面，有人認(rèn)為準(zhǔn)解理斷裂是解理和微孔沿晶斷概金屬材料中的裂紋沿晶界擴(kuò)展而產(chǎn)生斷裂。當(dāng)沿晶斷裂斷口形貌呈粒狀時又稱晶間顆粒斷裂。多數(shù)情況下沿晶斷裂屬于脆性斷裂，但也可能出現(xiàn)韌性斷裂，如高溫蠕變斷裂。在多晶體變形中，晶界起協(xié)調(diào)相鄰晶粒變形的作用。但當(dāng)晶界收到損傷，其變形能力被削弱，不足以協(xié)調(diào)相鄰晶粒的變形時，便形成境界開裂。裂紋擴(kuò)展總是沿阻力最小的路徑發(fā)展，遂表現(xiàn)為沿晶斷裂。形成原產(chǎn)生沿晶斷裂一般有如下原因：(1)晶界上存在有脆性沉淀相；(2雜質(zhì)和合金元素在晶界偏析，致使晶界弱化；(3)熱應(yīng)力作用；（4）環(huán)境引起的沿晶蝕用；（5）晶界有彌散相析出。晶界上有脆性沉淀如果脆性相在晶界面上覆蓋得不連續(xù)，例如AIN粒子在鋼的晶界面上的分布，將產(chǎn)生微孔聚合型沿晶斷裂；如果晶界上的脆性沉淀相是連續(xù)分布的，例如奧氏體Ni—Cr鋼中形成的連續(xù)碳化物網(wǎng)狀，則將產(chǎn)生脆性薄層型斷裂。晶界有使其弱化的夾雜如鋼中晶界上存在P、S、As、Sb、Sn等元素。有害元素沿晶界富集，降低了晶界處表面能，使脆性轉(zhuǎn)變溫度向高溫推移，明顯提高了材料對溫度和加載速率的敏感性，在低溫或動載條件下發(fā)生沿晶脆斷。熱應(yīng)力作材料在熱加工過程中，因加熱溫度過高，造成晶界熔化，嚴(yán)重減弱了晶界結(jié)合力和晶界處的強(qiáng)度，在受載時，產(chǎn)生早期的低應(yīng)力沿晶斷裂。環(huán)境作環(huán)境因素與晶界相互作用造成的晶界弱化或脆化，例如高溫蠕變條件下的晶界弱化，應(yīng)力腐蝕條件下晶界易于優(yōu)先腐蝕等，均促使沿晶斷裂產(chǎn)生。A7075-(a)A7050-(b)晶界上有彌散相析如奧氏體高錳鋼固溶處理后，再加熱時沿晶界析出非常細(xì)小的碳化物，從而改變了晶界層材料的性質(zhì)，這也屬于晶界受損傷的情況，雖尚有一定的塑性變形能力，但一經(jīng)變形后，沿晶界形成微孔型開裂。斷裂過沿晶斷裂的過程包括裂紋的形成與擴(kuò)展。晶界受損的材料受力變形時，晶內(nèi)的運(yùn)動位錯受阻于晶界，在晶界處造成應(yīng)力集中，當(dāng)集中應(yīng)力達(dá)到境界強(qiáng)度時，變將晶界擠裂。這個集中應(yīng)力與位錯塞積群中的位錯數(shù)目和滑移帶長度有關(guān)，因此沿晶斷裂強(qiáng)度與晶粒尺寸符合Hall-Petch關(guān)系。斷口宏觀形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(xì)時形成結(jié)晶狀斷口。沿晶斷裂的結(jié)晶狀斷口比解理斷裂的結(jié)晶狀斷口反光能力稍差，顏色黯淡。預(yù)防方預(yù)防沿晶斷裂的方法：將金屬進(jìn)行提純、凈化晶界、防止雜質(zhì)原子在晶界偏聚或脫溶(見固溶處理)、防止第二相在晶界上析出、改善環(huán)境因素等，均可減少金屬發(fā)生沿晶脆性斷裂的傾向。金屬疲勞性斷疲勞原理X-射線的實(shí)驗觀察，可以發(fā)現(xiàn)在試樣表面金屬的疲勞斷裂金屬疲勞破壞的常在于它的表面或它的缺陷處例如表面刀痕于金屬表面的疲勞破壞比源于金屬缺陷的可能性大。因此，除疲勞裂紋的形滑移帶開夾雜物和基體晶面開晶界開

疲勞裂紋的擴(kuò)I45°II第II階段：宏觀裂紋擴(kuò)展。在這一階段中，裂紋將向垂直于拉應(yīng)力的方向I第III階段：瞬時斷裂。隨著裂紋的不斷擴(kuò)展，殘留的截面積不斷縮小，應(yīng)金屬疲勞斷裂宏觀斷1.2.低應(yīng)力下的反復(fù)彎曲；3.高應(yīng)力下的旋轉(zhuǎn)彎曲；4.低應(yīng)力下的防止金屬脆性斷裂失效的途材料的設(shè)計與制溫度是引起構(gòu)件脆斷的重要因一設(shè)計者必須考慮使構(gòu)件的工作溫度高于材料的脆性轉(zhuǎn)變溫度（Tc）Tc應(yīng)更換材料，選擇韌性更高，Tc調(diào)整化學(xué)成P量。要對脆斷事故進(jìn)行分析，首先應(yīng)該要看是否含量，不時也要考慮合金配比是否合適，因為成分落在牌號規(guī)范內(nèi)，但配比不合適（Mn/C），其因鎳量增加而降低，淬火后低溫回火的鎳鋼含4.5%鎳，高溫回火的鋼含2.5％鎳1.5％以下細(xì)化晶，細(xì)化晶粒是控制材料韌性．避免脆斷的重要。粗晶粒的鋼脆性轉(zhuǎn)變溫40℃Hall-Petch晶粒數(shù)目越多，在同樣變形量下，變形分散在的晶粒內(nèi)進(jìn)行，晶粒和晶折越多，越不利于裂紋的。從而在斷裂過程中可吸收的能量較在鋁合金中加入鈦、鋯、釩等或在合金鋼中加入碳化物形成元素（Ti、V，斷裂實(shí)例分分析過

左圖為一種用于高分子材料的拉模圖3是拉模板（圖1的背面的，可以發(fā)現(xiàn)斷裂是由螺絲孔和加熱孔之間的窄帶圖 圖圖5,6使用顯微鏡（65倍）對其他加熱孔和螺絲孔的觀察，得到其低倍橫斷面拋開。圖7標(biāo)注出了窄帶的位析8是低倍SEM原始的裂紋輪

10SEMV圖 圖1112圖13中的新開的斷口，明這是個韌性斷裂，材料并沒脆

60.002ASTME3-0114光鏡下窄帶的，該窄帶最窄處只V635μm

孔V型凹口處的表面（還有一些小裂

18，顯示出了黑色的