金屬斷口分析教案

1、 備 課 本課程名稱 金屬斷口分析 課 時 數(shù) 24 適用班級 材料091/092/093 授課教師 高 建 祥 使用時間 2010-2011學(xué)年第 2學(xué)期 冶 金 工 程 學(xué) 院金屬斷口分析課程授課教案 課程編號： 課程名稱：金屬斷口分析課程總學(xué)時/學(xué)分：24/1.5（其中理論24學(xué)時，實驗0學(xué)時，課程設(shè)計0周）適用專業(yè)：金屬材料一、課程地位 機械產(chǎn)品失效分析是一門新的跨學(xué)科的綜合性技術(shù)，在一些國家中已將它作為一門新的獨立學(xué)科加以研究和發(fā)展。本課程的教學(xué)目的在于讓學(xué)生了解失效分析中經(jīng)常涉及的斷裂力學(xué)基本知識，金屬材料斷裂的分類，斷口分析技術(shù)及典型斷裂：延性斷裂、解理斷裂、準(zhǔn)解理斷裂、疲勞斷裂

2、、氫脆斷裂、應(yīng)力腐蝕斷裂及其它斷裂斷口的宏觀、微觀特征，斷裂失效機理及影響因素。二、教材及主要參考資料1 崔約賢. 金屬斷口分析M. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社. 1998.2 吳連生. 失效分析技術(shù)M. 成都：四川科學(xué)技術(shù)出版社.1985.三、課時分配序號授 課 內(nèi) 容 提 要講課習(xí)題課實驗0第一章 金屬的斷裂61第二章 斷口分析技術(shù)42第三章 延性斷裂23第四章 解理斷裂24第五章 疲勞斷裂25第六章 氫脆斷裂26第七章 應(yīng)力腐蝕斷裂27第八章 其他斷裂48合計24四、考核方式與成績核定辦法1. 考核方式：閉卷考試2. 成績核定辦法：總分70×考試成績30×平時成績五

3、、授課方案章次名稱第一章 金屬的斷裂本章學(xué)時16課堂講授6實驗0觀看教學(xué)片0教學(xué)內(nèi)容斷裂的分類；材料的韌性及斷裂力學(xué)。教學(xué)要求使學(xué)生掌握金屬材料斷裂方式的分類；金屬材料的韌性及其斷裂力學(xué)。教學(xué)重點難點重點: 斷裂的分類；材料的韌性及斷裂力學(xué)。難點: 斷裂力學(xué)。教學(xué)策略（1）課堂講授；（2）多媒體教學(xué)；（3）課堂討論。（4）習(xí)題鞏固。教學(xué)預(yù)習(xí)教材第一章習(xí)題1. 簡述金屬斷裂的分類方法2. 簡述K準(zhǔn)則與應(yīng)力強度因子的區(qū)別于聯(lián)系章次名稱第二章 斷口分析技術(shù)本章學(xué)時14課堂講授4實驗0參觀/上機0教學(xué)內(nèi)容裂紋源位置的判別方法；宏觀斷口分析技術(shù)；微觀斷口分析技術(shù)。教學(xué)要求使學(xué)生能夠正確理解并掌握金屬斷口

4、分析技術(shù)中常用的一些術(shù)語、概念和分析方法。教學(xué)重點難點重點：裂紋源位置的判別；斷口分析技術(shù)。難點：斷口分析技術(shù)教學(xué)策略（1）課堂講授；（2）多媒體教學(xué)；（3）課堂討論；（4）習(xí)題鞏固。教學(xué)預(yù)習(xí)教材第二章習(xí)題簡述、的應(yīng)用章次名稱第三章 延性斷裂本章學(xué)時1課堂講授0實驗參觀/上機0教學(xué)內(nèi)容韌窩斷口的宏觀和微觀形貌特征；韌窩裂紋的萌生擴展及韌窩形成的微觀機理。教學(xué)要求要求學(xué)生掌握韌窩斷口的宏觀和微觀形貌特征；韌窩裂紋的萌生擴展及韌窩形成的微觀機理。教學(xué)重點難點重點：韌窩斷口的宏觀和微觀形貌特征；韌窩裂紋的萌生擴展及韌窩形成的微觀機理。難點：韌窩裂紋的萌生擴展及韌窩形成的微觀機理。教學(xué)策略（1）課堂講

5、授；（2）多媒體教學(xué)；（3）課堂討論；（4）習(xí)題鞏固。教學(xué)預(yù)習(xí)教材第三章習(xí)題韌窩斷口的宏觀和微觀形貌特征韌窩裂紋的萌生擴展及韌窩形成的微觀機理章次名稱第四章解理斷裂本章學(xué)時1課堂講授習(xí)題參觀/上機0教學(xué)內(nèi)容解理斷口的宏觀和微觀形貌特征；解理裂紋的萌生及擴展；解理斷裂的影響因素。教學(xué)要求要求學(xué)生掌握解理斷口的宏觀和微觀形貌特征；解理裂紋的萌生及擴展；解理斷裂的影響因素。教學(xué)重點難點重點：解理斷口的宏觀和微觀形貌特征；解理裂紋的萌生及擴展；解理斷裂的影響因素。難點：解理裂紋的萌生及擴展；解理斷裂的影響因素。教學(xué)策略（1）課堂講授；（2）多媒體教學(xué)；（3）課堂討論；（4）習(xí)題鞏固。教學(xué)預(yù)習(xí)教材第四章

6、習(xí)題簡述解理斷裂的影響因素章次名稱第五章疲勞斷裂本章學(xué)時1課堂講授習(xí)題0參觀/上機0教學(xué)內(nèi)容疲勞斷口的宏觀和微觀形貌特征；疲勞破壞機理；疲勞斷口的定量分析。教學(xué)要求要求學(xué)生掌握疲勞斷口的宏觀和微觀形貌特征；疲勞破壞機理；疲勞斷口的定量分析。教學(xué)重點難點重點：疲勞斷口的宏觀和微觀形貌特征；疲勞破壞機理。難點：疲勞破壞機理。教學(xué)策略（1）課堂講授；（2）多媒體教學(xué)；（3）課堂討論；（4）習(xí)題鞏固。教學(xué)預(yù)習(xí)教材第五章習(xí)題分析疲勞斷口的宏觀和微觀形貌特征；疲勞破壞機理；疲勞輝紋四要素章次名稱第六章氫脆斷裂本章學(xué)時1課堂講授習(xí)題參觀/上機0教學(xué)內(nèi)容自清脆斷口的形貌特征；氫脆的機理；鋼中的白點。教學(xué)要求通

7、過本章要求學(xué)生深入掌握清脆斷口的形貌特征；氫脆的機理；鋼中的白點。教學(xué)重點難點重點：氫脆斷口的形貌特征；氫脆的機理。難點：氫脆的機理。教學(xué)策略（1）課堂講授；（2）多媒體教學(xué)；（3）課堂討論；（4）習(xí)題鞏固。教學(xué)預(yù)習(xí)教材第六章習(xí)題簡述氫脆斷口的形貌特征；氫脆的機理。章次名稱第七章應(yīng)力腐蝕斷裂本章學(xué)時1課堂講授實驗0參觀/上機0教學(xué)內(nèi)容應(yīng)力腐蝕斷口形貌特征；應(yīng)力腐蝕斷裂過程及機理；應(yīng)力腐蝕的影響因素及防護措施。教學(xué)要求熟練掌握：應(yīng)力腐蝕斷口形貌特征；應(yīng)力腐蝕斷裂過程及機理；應(yīng)力腐蝕的影響因素及防護措施。教學(xué)重點難點重點：應(yīng)力腐蝕斷裂過程及機理；應(yīng)力腐蝕的影響因素及防護措施。難點：應(yīng)力腐蝕斷裂過程

8、及機理。教學(xué)策略（1）課堂講授；（2）多媒體教學(xué)；（3）課堂討論；（4）習(xí)題鞏固。教學(xué)預(yù)習(xí)教材第七章習(xí)題 應(yīng)力腐蝕斷裂過程及機理； 應(yīng)力腐蝕斷裂過程及機理章次名稱第八章其他斷裂本章學(xué)時1課堂講授習(xí)題參觀/上機0教學(xué)內(nèi)容脆性沿晶斷裂；延性沿晶斷裂；過燒斷口；蠕變斷裂教學(xué)要求熟練掌握：脆性沿晶斷裂；延性沿晶斷裂；過燒斷口；蠕變斷裂教學(xué)重點難點重點：蠕變斷裂。難點：蠕變斷裂。教學(xué)策略（1）課堂講授；（2）多媒體教學(xué)；（3）課堂討論；（4）習(xí)題鞏固。教學(xué)預(yù)習(xí)教材第八章習(xí)題 沿晶斷裂的影響因素及分類 蠕變斷裂的曲線第一章 金屬的斷裂1.1 斷裂的分類 1.1.1 脆性斷裂和延伸斷裂：根據(jù)宏觀現(xiàn)象分 脆性

9、斷裂：1).裂紋源：材料表面、內(nèi)部的缺陷、微裂紋； 2).裂紋擴展所需應(yīng)力：較低<屈服應(yīng)力； 3).塑性變形：少或無； 4).斷口：平齊、與正應(yīng)力相垂直 。延性斷裂：1).裂紋源：孔穴的形成和合并; 2).塑性變形：較大; 3).斷口：無光澤的纖維狀、剪切面斷裂、與拉伸軸線成45º .穿晶斷裂與沿晶斷裂：根據(jù)斷裂擴展途徑的不同來分 穿晶斷裂：裂紋穿過晶粒內(nèi)部、可能為脆性斷裂也可 能是延性斷裂； 沿晶斷裂：裂紋沿著晶界擴展，多屬脆斷。 1.1.3韌窩、解理（及準(zhǔn)解理）、沿晶和疲勞斷裂：根據(jù)微觀斷裂的機制上分 正斷、切斷：根據(jù)斷面的宏觀取向與最大正應(yīng)力的交角正斷：斷面取向

10、與最大正應(yīng)力相垂直切斷：斷面取向與最大切應(yīng)力相一致，與最大應(yīng)力成45º交角1.2 材料的韌性及斷裂力學(xué)簡介1.2.1.材料的韌性：反映材料抗脆斷能力的新指標(biāo) 概念：材料從變形到斷裂過程中吸收能量的大小，是材料強度和塑性的綜合反映。 韌性的實驗測定： 沖擊韌性：沖擊過程中材料吸收的功除以斷的面積。1.2.2.斷裂力學(xué)：（脆斷）以線彈性理論為基礎(chǔ) 裂紋尺寸與斷裂強度的關(guān)系：材料的斷裂韌性，反映材料抗脆性斷裂的物理常量（不同于應(yīng)力強度因子，與K準(zhǔn)則相似） ：斷裂應(yīng)力（剩余強度） a：裂紋深度（長度）Y：形狀系數(shù)（與試樣幾何形狀、載荷條件、裂紋位置有關(guān)）應(yīng)力場強度分析與斷裂韌性： 根據(jù)裂紋尖

11、端應(yīng)力分布的不同，主要可分為三類裂紋變形：型：裂紋張開型 型：邊緣滑開型（正向滑開型） 型：側(cè)向滑開型（撒開型）在平面應(yīng)力、應(yīng)變條件下有（型） ：應(yīng)力強度因子KN·mn-3/2a：裂紋半長Y：裂紋形狀系數(shù)K準(zhǔn)則：當(dāng)裂紋有緩慢擴展過渡到迅速擴展的瞬間，應(yīng)力強度因子達(dá)到一個臨界值KIC （以無限大板穿透裂紋為例）即為：脆性斷裂的K準(zhǔn)則 KC：材料常數(shù)，材料的平面應(yīng)變斷裂韌度 KI是由載荷及裂紋體的形狀和尺寸決定的量，是表征裂紋尖端應(yīng)力場強度的計算量；KIC是材料固有的機械性能參量，是表示材料抵抗脆斷能力的試驗量。型、型裂紋的應(yīng)力強度因子： 型、型裂紋的失穩(wěn)擴展條件：第二章 斷口分析技術(shù)2

12、.1裂紋源位置的判別 T型法如果在一個零件，型，如圖2.1示，在通常情況下橫穿裂紋A為首先開裂。因為在同一零件上后產(chǎn)生的裂紋不可能穿越原有裂紋擴展，裂紋擴展方向平行于A裂紋。裂源位置在裂源區(qū)的裂紋較寬、較深。A為主裂紋，B為二次裂紋為裂紋源。分叉法:零件斷裂過程中常常產(chǎn)生許多分叉，通常情況下裂紋分叉的方向為裂紋擴展方向，擴展的反方向指向裂源位置。裂源在主裂紋上，一般情況下主裂紋寬而長。見圖2.2圖2.2分叉法示意圖變形法:延性斷裂的零件在斷裂過程中發(fā)生變形后碎成幾塊，將碎片拼合后變形盆大的部份為主裂紋，裂紋源在主裂紋所形成的斷口上，見圖2.3。圖中A為主裂紋，B，C為二次裂紋。2.2斷口試樣制

13、備技術(shù)斷口的截取a.在打開裂紋之前，要對零件的斷裂部位進行拍照。照片要包括零件全貌及宏觀細(xì)節(jié)放大。要求所拍照片主題明確、輪廓清楚、立體感強、沒有多余的陰影。b.打開裂紋：在分析判斷裂源位置及裂紋擴展方向后，一般都是沿著裂紋擴展方向?qū)⒘鸭y打開形成斷口。如果已知零件開裂原因可用同類型更大應(yīng)力打開裂紋。若不清楚引起開裂的應(yīng)力可采用三點彎曲打開裂紋，如圖2.4所示。圖2.4三點彎曲法清洗a.對油污染的斷口先用汽油沉去油膩，再把斷口放入盛有丙酮、石油醚或三氯甲烷等有機溶液的玻璃皿內(nèi)，將玻璃皿故人超聲波振蕩器件進行超聲清洗。b.對在潮濕空氣中暴露時間比較長銹蝕比較嚴(yán)重的斷口，去除氧化膜后才能觀察。可先用有

14、機溶液、超聲波或復(fù)型法清洗。如果效果不好的話就要用化學(xué)方法清洗見表2.1。經(jīng)化學(xué)清洗后的斷口應(yīng)立即放入稀Na2CO3或NaHCO3溶液中清洗，然后再用蒸餾水、酒精清洗、吹干保存。c.在腐蝕環(huán)境下發(fā)生斷裂斷口，一般先用X射線、電子探針或能譜儀分析腐蝕產(chǎn)物成份、結(jié)構(gòu)后再觀察分析斷口。因為這些腐蝕產(chǎn)物對分析斷裂原因是有利的。化學(xué)清洗或多或少損壞斷口形貌，一般只能最后使用。 事故斷口分析中不急于清除表面覆蓋物，必須認(rèn)真分析覆蓋物確認(rèn)對分析無價值后再消洗。表2.1化學(xué)方法清洗斷口的保存：拿到斷口屬最好立即觀察，否則采用如下方法保存a.在大氣中的新鮮斷口應(yīng)立即放人燥器內(nèi)放置或其它干燥、無塵的場所保存以避免

15、斷口受潮氧化。b.不要用手觸摸斷口表面或匹配對接斷面以免產(chǎn)生人為的損傷。c.為防止斷口生銹或腐蝕可在其表面涂抹保護材料如醋酸纖維素丙酮溶液、環(huán)節(jié)樹脂或防銹漆。d.從大塊斷口上取試樣要采取保護措施。如用醋酸纖維素丙酮溶液涂在斷口上待干后切割，并防止鋸屑贓物落在斷口表面。e.如發(fā)現(xiàn)斷口上有細(xì)小外來物，為了防止落下，可用AC紙固定。2.3 斷口分析掃面電子顯微見（SEM）常用功能n 觀察斷口表面形貌。n 觀察與斷口成一定角度的剖面組織，研究斷口形貌與顯微組織之間的對應(yīng)關(guān)系、裂紋走向、斷裂機理。圖為雙相鋼斷口剖面照片。n 配有能譜或波譜的掃描電鏡上可進行斷口上夾雜物、第二相或微區(qū)成份分析。n 在配有動

16、態(tài)拉伸臺的掃描電鏡上可以觀察拍照拉仲樣品裂紋萌生、擴展直至斷裂全過程。n 采用與金相浸蝕劑相同的腐蝕試劑淺腐蝕斷口表面可同時顯示斷口形貌與顯微組織。n 利用位向腐蝕坑技術(shù)即利用品體材料腐蝕后的幾何形狀與晶面指數(shù)之間的關(guān)系研究晶體取向，分析斷裂機理或斷裂過程。表中給出腐蝕坑技術(shù)中常用腐蝕劑。腐蝕時間一般為幾秒至十幾秒。透射電子顯微鏡（TEM）n 塑料-碳二級復(fù)型用來觀察斷口形態(tài)，它能給出掃描電鏡所不能分辨的細(xì)節(jié)并可以在更高的倍率下觀察這些細(xì)節(jié)。例如圖中為鋼的疲勞條紋，放大28000倍。n 斷口萃取復(fù)型：利用AC紙將斷口上夾雜物或第二相質(zhì)點萃取下來做電子衍射分析確定這些質(zhì)點的晶體結(jié)構(gòu)，如結(jié)合能譜分

17、析所給出的質(zhì)點成份就能更準(zhǔn)確的確定結(jié)構(gòu)。n 為搞清斷裂的原因有時需要從斷口上切取金屬薄膜進行透射電鏡分析。研究引起斷裂的質(zhì)點形態(tài)、大小及分布以及與母相間位向關(guān)系。圖中為12CrlVoV鋼解理斷口從該斷口上切取金屬薄膜的透射電鏡照片及衍射譜。經(jīng)分析產(chǎn)生解理斷裂的原因是在(001)面上片狀釩的氮化物析出所致。常見斷口特征第三章 延性斷裂3.1韌窩斷口的宏觀形貌特征 n 韌窩微觀聚集型斷裂： 外力作用（拉伸、剪切、沖擊等）滑移位錯堆積（或夾雜物破碎）微孔微孔長大、聚集斷裂n 韌斷宏觀特征：纖維區(qū)（表面顏色灰暗，無金屬光澤）、放射區(qū)、剪切唇3.2韌窩斷口的微觀形貌特征 韌窩的形狀取決于應(yīng)力狀態(tài)n 等軸

18、韌窩：拉伸正應(yīng)力、均勻分布等軸n 剪切韌窩：剪切應(yīng)力、拋物線形狀（對于拉伸、沖擊斷口：剪切唇部位屬于此類）n 撕裂韌窩：撕裂應(yīng)力、拋物線形狀（沿應(yīng)力方向）n 卵形韌窩：大韌窩與小韌窩的交截結(jié)果 3.3韌窩裂紋的萌生擴展及韌窩形成的微觀機理韌窩裂紋的萌生和擴展韌窩斷裂包括三個階段裂紋的萌生一形成顯微孔洞裂紋的擴展聚集和最終斷裂見圖3.12。研究表明能否在質(zhì)點處萌生裂紋，和質(zhì)點與基體結(jié)合致密程度有關(guān)。結(jié)合緊固不易萌生裂紋，反之，容易萌生裂紋。微孔形成后，擴展方式有兩種，一種為內(nèi)頸縮擴展、另一種為剪切擴展。內(nèi)頸縮展是質(zhì)點大小、分布均勻，韌窩在多處形核起裂，以后隨變形的增加，微孔壁變薄，通過撕裂方式相

19、連接.裂紋形成的微觀機理材料中在夾雜物或第二相粒丁一周圍堆積者位錯外，見圖。位錯環(huán)一方面受第二相粒子或夾雜物的排斥作用，另一方面又受到位錯堆積應(yīng)力的作用而被推向第二相粒子或夾雜物。無外力作用時它們處丁平衡狀態(tài)，見當(dāng)受外力作用時，平衡遭到破壞，位錯環(huán)被推向第二相粒子。當(dāng)一個或一對位錯環(huán)被推到半，一戶與基體界面_t:以后，界面將沿圖-11(c)中的AB面分開形成微孔。由于微孔的形成，使后面的位錯受到的排斥力大大減少。另一方面原位錯環(huán)后面的位錯源又重新激活，產(chǎn)生新的位錯環(huán)，并被不斷地推向微孔，導(dǎo)致微孔迅速擴展，見圖。由于位錯可以沿不同滑移面開往粒子邊界，因此微孔可以由幾個滑移面上開來的位錯共同形成，

20、圖3-17(F?；蚱渌泼嫔系奈诲e向該微孔運動而使其長大。第四章 解理斷裂4.1解理斷口宏觀形貌特征解理斷裂前幾乎沒有塑性變形，斷口邊緣沒有或很少有剪切唇:斷日表面一般垂直于最大正應(yīng)力方向。解理斷口宏觀形貌特征是結(jié)晶狀小刻面、“放射狀”或“人字形”花樣。 結(jié)晶狀小刻面:解理斷口上的結(jié)晶正宏觀上呈現(xiàn)無規(guī)則取向，當(dāng)在光線照射下轉(zhuǎn)動斷口時呈現(xiàn)許許多多閃閃發(fā)光的平面.“放射狀”或.人早形”花樣:解理斷口另一宏觀特征是具有放射狀條紋或人字條紋。放射條紋的收斂處和人字紋的尖端為裂紋源。“人字紋”形態(tài)反映材料性質(zhì)與加載速度。材料機械性能相同時加載速度越大“人字紋”愈明顯。加載速度相同時，材料脆性越大“人字

21、紋”愈明顯。4.2解理斷口微觀形貌特征在實際使用的金屬材料中晶體取向是無序的，解理裂縫沿不同取向解理面擴展過程中裂縫會相交成具有不同特征的花樣，其中最突出最常見的特征是河流花樣，另外還有舌狀花樣、扇形花樣、魚骨狀花樣、瓦納(Wallner線及二次裂紋。河流花樣解理裂紋沿晶粒內(nèi)許多個互相平行的解理面擴展時相互平行的裂紋通過二次解理;與螺位錯相交;撕裂或通過基體和孿晶的界面發(fā)生開裂而相互連接，由此產(chǎn)生的條紋花樣類似河流稱為河流花樣;解理裂紋擴展過程中為減少能量的消耗，河流花樣會趨于小河流合并成大河流。根據(jù)河流的流向可以判斷裂紋擴展方向及由此找出裂紋源。河流花樣的起源：n 晶界、亞晶界、孿晶界n 夾

22、雜物和析出相n 晶粒內(nèi)部(解理面與螺型位錯產(chǎn)生交截的地方)解理斷裂的萌生和擴展 1.裂紋萌生機制：n 位錯塞積極制 位錯運動運動受阻（晶界、孿晶界、第二相夾雜物）位錯堆積（理論斷裂強度）產(chǎn)生微裂紋n 位錯反應(yīng)機制： 位錯運動位錯相遇產(chǎn)生新位錯（不動位錯）阻礙隨后的位錯運動位錯堆積產(chǎn)生微裂紋n 滑移解理機制 位錯運動排列成小角度晶界部分晶界被阻礙產(chǎn)生拉應(yīng)力微裂紋 2.裂紋的擴展：n 根據(jù)格里菲斯表達(dá)式來解釋：  c ：垂直裂紋面得外加平均應(yīng)力（材料實際斷裂強度）E：彈性模量：裂紋面比表面能C：裂紋半長度上式只適應(yīng)于完全脆性材料，當(dāng)材料發(fā)生伴隨少量塑性變形的解理斷裂時，格里菲斯判據(jù)改為：

23、 P：塑性變形功 4.3解理斷裂的影響因素 n 試驗溫度T，裂紋尖端塑性變形區(qū)裂紋擴展阻力解理斷裂發(fā)生的容易程度上升 ；n 應(yīng)變速率解理斷裂發(fā)生的容易程度 ；n hcp、 bcc類型金屬、合金易發(fā)生解理斷裂，fcc類型金屬、合金不易發(fā)生解理斷裂（滑移系） ；n 晶粒尺寸發(fā)生解理斷裂的可能性；n 5顯微組織不同，解理斷裂路徑不同。斷口形貌不同；n 6第二相粒子越粗大越容易發(fā)生解理斷裂 。4.4準(zhǔn)解理斷裂n 概念：斷口形態(tài)與解理斷口相似，但具有較大塑性變形（變形量大于解理斷裂、小于延性斷裂）是一種脆性穿晶斷口n 宏觀特征：宏觀斷口較平整，少或無宏觀塑性變形，結(jié)晶狀小刻面，亮但不發(fā)光，較明

24、顯的放射狀花樣第五章 疲勞斷裂5.1 概論通常所說的疲勞間題實際上包含了循環(huán)應(yīng)力和循環(huán)應(yīng)變兩個性質(zhì)上不同的領(lǐng)域，它們的失效可能有著不同的機理。對于某些循環(huán)載荷作用下的疲勞問題，在每一個循環(huán)期間內(nèi)都出現(xiàn)很大的塑性變形，這種情況一般在載荷較大或有嚴(yán)重應(yīng)力集中時出現(xiàn)，其相應(yīng)的疲勞壽命較短，一般在I護一1護左右，通常稱之為低周疲勞或應(yīng)變疲勞。另一類是應(yīng)變循環(huán)幅度主要限制在彈性范圍內(nèi)，應(yīng)力不大于屈服極限，這種情況通常是在輕載或應(yīng)力分布較均勻的情況下出現(xiàn)，其相應(yīng)的疲勞壽命較長，疲勞失效循環(huán)數(shù)達(dá)105以上.一般稱為高周疲勞。工程中的疲勞斷裂有著不同的原因、過程和結(jié)果，但下述幾點是疲勞斷裂的一般特征：1，疲勞

25、斷裂應(yīng)力遠(yuǎn)比靜載下材料的抗拉強度低，甚至比屈服強度低很多，且無論脆性材料還是塑性材料，都是在沒有出現(xiàn)明顯的塑性變形情況下突然斷裂的，是一種低應(yīng)力脆斷破壞現(xiàn)象;2.疲勞斷裂是損傷積累過程的結(jié)果，是與時間相關(guān)的破壞方式，它包括了裂紋萌生、裂紋擴展和失穩(wěn)斷裂三個部分，不同階段損傷方式和損傷量不同;3.工程構(gòu)件對疲勞載荷的抗力比對靜載荷要敏感得多，其疲勞抗力不僅取決于材料本身特性，而且與其形狀、尺寸、表面質(zhì)量、服役條件和環(huán)境等密切相關(guān);4.微觀上，疲勞斷裂一般為穿晶斷裂。5.2疲勞斷口的宏觀形貌特征疲勞核心(或稱疲勞源)用肉眼或用低倍放大鏡就能大致判斷其位置，它是疲勞破壞的起點。在疲勞斷日上，它是一個

26、光滑、細(xì)潔的扇形小區(qū)域。實際上，真正的疲勞源是大致位于“扇”柄處的裂紋萌生和微觀裂紋(幾十微米長)擴展處。 疲勞核心一般總是在表面處形成，但如果構(gòu)件內(nèi)部存在缺陷，如脆性夾雜物、空洞、化學(xué)成份的偏析，或進行了某種表面處理等，也可能在“皮下”或內(nèi)部產(chǎn)生。疲勞核心的數(shù)目有時不止一個，可能有兩個甚至兩個以上，尤其是低周疲勞，斷口常有幾個位于不同位置的疲勞核心。疲勞裂紋擴展區(qū)這是疲勞斷口上最重要的特征區(qū)域，很多情況下，它占據(jù)了斷見呈現(xiàn)貝紋狀、蛤殼狀或海灘波紋狀的條紋。這些條紋以裂紋核心為中心，向四周擴散，形成一簇弧形線條，它們垂直于裂紋擴展方向。裂紋形成后，拉應(yīng)力作用時，裂紋張開，尖端鈍化，受壓或卸載時

27、閉合，裂紋尖端重新銳化，再一次循環(huán)受拉，由于尖端的應(yīng)力集中，發(fā)生亞臨界擴展，便留下一條疲勞輝紋，這些輝紋肉眼難于分辨。瞬斷區(qū) 這是疲勞裂紋擴展到臨界尺寸后失穩(wěn)擴展所形成的區(qū)域，它的特征與靜載拉伸斷口中快速斷裂的放射區(qū)及剪切唇相似，放射區(qū)和剪切唇的有無、大小與材斜的特性及載荷的歷程有關(guān)。載荷較大或有突然超載的情況時兩個特征形貌明顯，且占斷口的比例也較大，若載荷較穩(wěn)定，對某些材料的斷口就可能看不到明顯的放射區(qū)，而只有剪切唇，瞬斷區(qū)也較小。但有些較脆材料的斷口，瞬斷區(qū)就呈結(jié)晶狀的脆性斷口特征了。根據(jù)所受載荷的特點，疲勞斷口可分為彎曲疲勞、軸向(拉-拉，拉一壓或脈動)疲勞斷口、扭轉(zhuǎn)疲勞斷口及復(fù)合疲勞斷

28、口，其中以彎曲疲勞斷口最為常見，純粹的軸向疲勞斷口較少見。5.3疲勞斷口的微觀特征 在疲勞斷口宏觀斷日形貌分析時，我們將斷口分為疲勞源、裂紋擴展和瞬時斷裂三個區(qū)域。但曾指出，宏觀匕慣稱的疲勞源區(qū)實際上包括了裂紋在1 rtm以下的裂紋擴展過程。裂紋成核后，擴展至零點幾毫米的擴展歷程與后期的裂紋擴展有著不同的特點。所以，在進行疲勞斷口的微觀形貌分析時，我們將根據(jù)裂紋產(chǎn)生至斷裂的微觀特性把整個過程分為裂紋萌生、微觀裂紋擴展、宏觀裂紋擴展和瞬時斷裂四個階段。裂紋的萌生是局部切應(yīng)力作用的結(jié)果。在最大切應(yīng)力的作用下，材料表層的位錯移動便會形成細(xì)小的滑移帶，其高度約為10-7厘米。疲勞應(yīng)力越大，滑移帶的數(shù)量

29、越多，高度越大，這些滑移帶最終將成為萌生疲勞裂紋的區(qū)域。在反復(fù)載荷的作用下，在相鄰的滑移平面上將引起反向滑移，疲勞滑移帶就會在表面上形成溝槽和隆脊。 疲勞輝紋的一般特點 經(jīng)長期觀察與研究，人們對疲勞輝紋總結(jié)了如下一般特點: (l)疲勞輝紋為一系列基本上相互平行的條紋，略帶彎曲呈波浪形，并與裂紋局部擴展方向相垂直; (2)每一條輝紋代表一次載荷循環(huán)，輝紋個數(shù)等于載荷循環(huán)次數(shù); (3)輝紋間距隨應(yīng)力強度因子幅的變化而變化; (4)通常在同一小斷塊上的疲勞輝紋是連續(xù)而平行的，但相鄰小斷塊上的輝紋不連續(xù)，不平行。稱以上為疲勞輝紋的四要素。5.4疲勞斷口的定量分析以疲勞輝紋間距推算裂紋擴展速率及疲勞壽命

30、我們知道，疲勞輝紋的寬度和數(shù)量是循環(huán)載荷水平和循環(huán)次數(shù)的函數(shù)。另一方面，斷裂力學(xué)分析認(rèn)為，宏觀疲勞裂紋擴展速率是裂紋應(yīng)力強度因子范圍(自K)的函數(shù)。在許多情況下疲勞斷日上輝紋的數(shù)目和載荷循環(huán)次數(shù)是一一對應(yīng)的，且疲勞輝紋的寬度也將隨應(yīng)力水平的增加而增加。同時，隨著裂紋長度的增加其寬度也有相應(yīng)的增加。此情況下，由斷口不同部位(即不同的裂紋深度)的輝紋寬度計算出的微觀裂紋擴展速率可視為與宏觀力學(xué)試驗中測定出的宏觀裂紋擴展速率是一致的。這樣便可借助于斷口上的輝紋寬度對零件的疲勞斷裂壽命進行估算。利用疲勞輝紋測算應(yīng)力強度因子幅度及疲勞載荷斷裂力學(xué)的研究成果已證明，應(yīng)力強度因子K是控制裂紋擴展速率的一個主

31、要參數(shù)。人們對裂紋擴展速率da/dN與應(yīng)力強度因了幅度K之間的關(guān)系作了大量研究工作，建立了確定的關(guān)系，一般情況下，da/dN與K的關(guān)系曲線的雙對數(shù)坐標(biāo)上可分為三個區(qū)域?；^(qū)為詳創(chuàng).公式的有效區(qū)間，該區(qū)間的兩端存在一個特征值，前端的K。稱為門坎值，是滿足115公式應(yīng)用條件的最小應(yīng)力強度因子幅度。K的微小降低dN急劇下降。末端的特征值c為滿足拌h。公式應(yīng)用條件的最大應(yīng)力強度因子，是一個當(dāng)Krnn時的上限值，即裂紋由亞臨界擴展到失穩(wěn)擴展過渡的一個臨界值。第六章 氫脆斷裂6.1 概論金屬材料在加工制造過程中，以及在使用環(huán)境中受到氫的侵入，氫在材料中擴散并聚集，使材料的承載能力降低、塑性下降，材料脆化。

32、經(jīng)過一段時間后，金屬在低于屈服強度的拉應(yīng)力作用下突然發(fā)生斷裂，把這種現(xiàn)象稱為氫脆。 馬氏體、珠光體鋼中，鎳鉻鋼或鎳鉻鑰鋼在鍛造、軋制、熱處理、焊接過程經(jīng)常出現(xiàn)氫脆一白點。高強度鋼、高強度合金表面處理:電鍍、發(fā)蘭、磷化、氧化也常有氫脆現(xiàn)象。欽合金在冶煉、熱加工、酸洗及與其它碳?xì)浠衔锝佑|過程中可能滲入氫，因此欽合金容易產(chǎn)生氫脆。含硫油田管道、裝油容器也容易出現(xiàn)氫脆。根據(jù)氫的來源不同，氫脆分為二大類，一類為內(nèi)部氫脆，是由材料在高溫鍛造、軋制、焊接、熱處理時吸收過氫而造成。另一類為環(huán)境氫脆，它是由于材料在含氫環(huán)境中工作，在應(yīng)力和氫氣氛或其它含氫介質(zhì)的共同作用下引起的脆性斷裂。例如酸洗、腐蝕、電鍍、離

33、子轟擊等;表7.1給出氫的來源及示例，只有在氫侵人材料后才有可能產(chǎn)生氫脆。 特別是高強鋼的氫脆通常為低應(yīng)力延遲醉壞。當(dāng)應(yīng)力低于門檻應(yīng)力值。時不發(fā)生斷裂，見圖7-1。當(dāng)鋼中裂紋前沿溶解的氫濃度達(dá)到臨界值時，在應(yīng)力與氫的共同作用下開裂。斷裂擴展是斷續(xù)式的，間歇時間為氫的聚集所消耗的時間。當(dāng)裂紋長度達(dá)到臨界值時，裂紋失穩(wěn)擴展，材料迅速斷裂。因此，氫脆斷口一般由兩個區(qū)域組成氫脆裂紋亞臨界擴展區(qū)和瞬時斷裂區(qū)。氫脆屬于脆性斷裂，斷裂前沒有預(yù)兆，無宏觀塑性變形。6.2氫脆斷口的形貌特征斷口宏觀形貌特征 氫脆斷口的宏觀形貌特征是典型的脆性斷口，斷口上有放射線花樣或有結(jié)晶狀顆粒，斷口平齊，無塑性變形，斷口具有金

34、屬光澤。一般斷口由兩個區(qū)域組成，一個區(qū)域為氫脆斷裂區(qū)一氫脆裂紋亞臨界擴展區(qū)，另一個區(qū)域為瞬時斷裂區(qū)。斷口微觀形貌特征 氫脆的微觀斷口隨鋼種及熱處理制度的不同而異，最基本的斷口形態(tài)是沿晶斷口與準(zhǔn)解理斷口。有時也可見到解理及局部韌窩斷裂。氫脆沿晶斷口的特征是斷口上有二次裂紋、顯微孔洞及發(fā)紋，晶界棱線清楚、晶界面光滑。一般認(rèn)為發(fā)紋是在脆性沿晶分離過程中，材料最后相連部分發(fā)生撕裂造成的，發(fā)紋與撕裂棱形成機制相同。發(fā)紋在沿晶氫脆斷口晶面上多而且清晰，在應(yīng)力腐蝕斷口上少而模糊。6.3鋼中的白點 白點是熱軋鋼坯和大型鍛件中常見的缺陷，是氮脆的一種表現(xiàn)。白點是鋼中氫與組織轉(zhuǎn)變應(yīng)力、熱應(yīng)力共同作用下產(chǎn)生的細(xì)長裂

35、紋。在經(jīng)磨光并酸浸的橫向低倍試片上為細(xì)如發(fā)絲的裂紋，白點尺寸一般為幾毫米到幾十毫米。白點通常出現(xiàn)在鋼坯或鍛件的芯部，通常距表面2O毫米以上。還有一種白點形貌似魚的眼睛稱為魚眼，魚眼白點通常出現(xiàn)在拉伸試樣的斷口上。 白點多出現(xiàn)在經(jīng)過熱加工的鋼坯或鋼材中，在鑄件中出現(xiàn)得較少。中碳合金結(jié)構(gòu)鋼:鉻鋼、鉻鎳鋼、鉻鑰鋼、錳鋼、鉻錳鋼、鉻錳相鋼、鉻鎳相鋼以及含碳大于0. 3a鉻大于1 a ,鎳大于2. J%的馬氏體級鉻鎳鋼及鉻鎳鋁(鎢)，鋼對白點的敏感性最大。含碳1%左右的滾珠軸承鋼也具有較大的白點敏感性。碳鋼的白點敏感性較合金鋼小，當(dāng)碳鋼中錳含量為0* 7%一1%時也可能出現(xiàn)白點。奧氏體、鐵素體和茉氏體鋼

36、中一般不形成白點。6.4氫脆的機理 關(guān)于氫脆的機理有多種學(xué)派:氫吸附理論，壓力膨脹理論，氫與位錯的交互作用理論，晶格脆化理論，氫化物或富氫相析出理論，氫助斷裂(HAC)理論等。每一學(xué)派都有一定的實驗根據(jù)，都能解釋某些氫脆現(xiàn)象。 1952年N.T.佩奇和P.斯特布爾斯提出了氫吸附理論。該理論認(rèn)為，由于氫吸附于裂紋的尖端，使金屬的表面能降低，根據(jù)格里菲斯理論，金屬的斷裂強度氏正比于Y，隨著表面能Y的降低，斷裂強度也降低，所以引起材料脆化。佩奇等人認(rèn)為，裂紋表面由于吸附了氫原子，降低了表面能。當(dāng)裂紋尖端處于陰極狀態(tài)時，由于陰極反應(yīng)，產(chǎn)生大量的氫原子，根據(jù)斷裂力學(xué)的觀點，處于高應(yīng)力裂紋尖端的表面，將有

37、效地促使氫原子的表面吸附。第七章 應(yīng)力腐蝕破裂7.1 概論在腐蝕性介質(zhì)中，某些金屬或合金在拉應(yīng)力作用下所產(chǎn)生的延遲破壞現(xiàn)象，稱為應(yīng)力腐蝕破壞。若所受應(yīng)力為交變應(yīng)力，則介質(zhì)腐蝕與疲勞兩種損傷機理聯(lián)合產(chǎn)生的破壞稱為腐蝕疲勞破壞。由于近代工業(yè)的發(fā)展，在石油、化工、冶金、造船、動力、原子能、宇航及機械制造業(yè)等領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)力腐蝕破裂事故日益突出。由于應(yīng)力腐蝕破裂事故造成的損失也十分驚人，應(yīng)力腐蝕與低應(yīng)力脆斷和疲勞并列為當(dāng)今工程斷裂事故的三個主要原因。應(yīng)力腐蝕是有條件發(fā)生的，導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕破裂的環(huán)境化學(xué)成分對各金屬系統(tǒng)是非常專門和特殊的，還沒有發(fā)現(xiàn)什么普遍的模式，但下述應(yīng)力腐蝕破裂的基本條件和特征是得到公認(rèn)的

38、。1.應(yīng)力腐蝕破裂只在一定的材料介質(zhì)組合條件下才能發(fā)生。2.拉應(yīng)力是產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕破裂的必要條件。拉應(yīng)力可能來源于外載荷的作用，也可能是焊接、冷熱加工引起的殘余應(yīng)力或裝配應(yīng)力等。3。材料成分、組織狀態(tài)對應(yīng)力腐蝕敏感性有很大影響。純金屬一般不發(fā)生應(yīng)力腐蝕，但只要存在少量的合金元素，就會發(fā)生應(yīng)力腐蝕破裂。材料的組織狀態(tài)不同，應(yīng)力腐蝕的敏感性也可能有很大的差別。4.應(yīng)力腐蝕破裂是一種延遲破壞現(xiàn)象，即在應(yīng)力作用下，需經(jīng)一定的時間，才能產(chǎn)生裂紋擴展，斷裂的時間隨介質(zhì)條件和應(yīng)力大小的不同可以從幾分鐘到數(shù)年不等。 5.應(yīng)力腐蝕破裂是脆性斷裂，即使是某些高韌性的合金在應(yīng)力腐蝕破裂時，一般也不產(chǎn)生明顯的宏觀塑性變

39、形。應(yīng)力腐蝕裂紋可能是沿晶的，也可能是穿晶的，有時是混合型的，但沿晶破裂居多。6.應(yīng)力腐蝕通常都在某些特定的部位有選擇性地發(fā)生。一般可能在某一局部區(qū)域先形成腐蝕坑，裂紋產(chǎn)生于腐蝕坑尖角的應(yīng)力集中處，形成的裂紋常常被腐蝕物所覆蓋，裂紋源區(qū)常常在機械缺口的根部或材料夾雜處。7.2應(yīng)力腐蝕斷口形貌和特征應(yīng)力腐蝕斷裂的斷口形貌與材料的晶體結(jié)構(gòu)、機械性能、合金成份、熱處理狀態(tài)、環(huán)境條件及應(yīng)力等有關(guān)。一般宏觀上看不到明顯的塑性變形，呈脆斷特征。應(yīng)力腐蝕裂紋源常常發(fā)生在材料的表面，通常情況下是多源的，這些裂紋在擴展過程中發(fā)生合并，當(dāng)應(yīng)力腐蝕裂紋擴展到一定程度時將引起最終斷裂:可以觀察到，應(yīng)力腐蝕斷口宏觀形貌

40、具有應(yīng)力腐蝕擴展區(qū)域和最終斷裂區(qū)域的特征。前者呈現(xiàn)暗褐色，常?？梢杂^察到腐蝕和氧化產(chǎn)物，因化學(xué)或電化學(xué)作用往往在裂紋源處形成腐蝕坑。斷口上可見明顯的放射性條紋，其匯聚處為裂源，每個裂源區(qū)域常為半圓形。在瞬斷區(qū)，包括撕裂和剪、切唇兩部分，具有金屬光澤，表現(xiàn)出基體材料的特征。應(yīng)力腐蝕裂紋基本上沿垂直于拉應(yīng)力的方向擴展，且有分叉，其形貌呈樹枝狀。7.3應(yīng)力腐蝕破裂過程及機理應(yīng)力腐蝕破裂的一般過程 如前所述，應(yīng)力腐蝕破裂對環(huán)境有著非常明顯的選擇性，各種材料都只有在其應(yīng)力腐蝕敏感性較強的特殊環(huán)境中才會發(fā)生應(yīng)力腐蝕破裂，每組不同的特殊組合都對應(yīng)著不太一致的應(yīng)力腐蝕機制。但是經(jīng)長期的研究實踐，人們還是歸納出

41、了具有共性的應(yīng)力腐蝕的一般過程。關(guān)于應(yīng)力腐蝕破裂過程的三階段理論，較好的總結(jié)了包括電化學(xué)過程和非電解質(zhì)中、非金屬中的破裂規(guī)律，概括地說明了環(huán)境中的各項物質(zhì)分別在三個階段中是促進破裂還是起緩解腐蝕的作用，可以描述應(yīng)力腐蝕破裂的一般過程。表面保護膜破裂理論這一理論的基本論點是:一般金屬表面都存在不同程度的保護膜，或稱鈍化膜，如果保護膜一旦受到局部破壞，就會形成以膜為陰極，裸露的金屬為陽極的陽極溶解過程，產(chǎn)生腐蝕坑，進而萌生應(yīng)力腐蝕裂紋。 表面保護膜的局部破壞可能是機械損傷所致，也可能是由于金屬發(fā)生塑性變形時的滑移運動造成的滑移階梯所致，如圖8-14所示?；齐A梯可能由螺旋型位錯的移動或刃型位錯所致

42、。7.4應(yīng)力腐蝕的影響因素及防護措施影響因素 有許多因素影響著應(yīng)力腐蝕破裂的過程，弄清它們的影響規(guī)律，對于應(yīng)力腐蝕失效分析和預(yù)防應(yīng)力腐蝕破裂的實踐都是十分有意義的，下面簡要介紹對幾種主要影響因素的研究結(jié)論。 1，強度的影響 材料強度是對應(yīng)力腐蝕破裂敏感性最有影響的參數(shù)。強度越高，應(yīng)力腐蝕敏感性越大，K和r越低.裂紋擴展速度越快。鋼的應(yīng)力腐蝕破裂傾向性隨著o_增高而劇烈增加。但對于某些高強鋁合金也有例外的情況。 2.顯微組織的影響 顯微組織對K城。的影響也很明顯，低合金鋼在低溫回火脆性范圍內(nèi)應(yīng)力腐蝕開裂敏感性很高，而等溫處理的材料則不然。 低合金鋼的原始奧氏體晶粒度對Rf影響不大，但晶粒尺寸對不

43、銹鋼應(yīng)力腐蝕破裂的敏感性卻有影響，晶粒尺寸越大，破斷時間越短。 晶粒取向?qū)罱M織橫向加載時的應(yīng)力腐蝕破裂傾向性總比沿縱向加載時高。 3.熱處理的影響由于熱處理可以改變鋼的組織結(jié)構(gòu)。有強烈的影響。迄今為止，人們?nèi)圆捎酶鞣N強韌化處理工藝來提高鋼的應(yīng)力腐蝕抗力。影響極大，尤其當(dāng)晶粒比較粗大時沖壓成型的纖維狀組織比再結(jié)晶的組織有更高的應(yīng)力腐蝕敏感性。4.合金元素的影響 一般來說，凡能影響鑰的屈服強度的合金元素及工藝都能顯著影響其應(yīng)力腐蝕敏感性。5.環(huán)境介質(zhì)的影響對低合金鋼而言，隨著環(huán)境由無氫到水溶液介質(zhì)到HZS的變化，其應(yīng)力腐蝕破裂的敏感性不斷增強，介質(zhì)溫度是個很重要的影響因素，一般來說，隨著溫度的升

44、高，材料的應(yīng)力腐濁性加強不銹鋼在熱水和高溫水中應(yīng)力腐蝕敏感性增加，但許多研究證明對不同的材料都存在一個最易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象的溫度范圍，如Cr不銹鋼約為10奧氏體不銹鋼氫脆多發(fā)生在300范圍內(nèi)，低碳鋼在溶液溫度接近于沸點時，最容易產(chǎn)生堿脆破裂，微堿性高溫高壓水引起的堿脆破裂，通常發(fā)生在300溫度范圍內(nèi)。 6.表面狀態(tài)的影響 鋼的表面處理方法不同，表面狀態(tài)不一樣，其應(yīng)力腐蝕敏感性亦不相同。 一般認(rèn)為不銹鋼在沸MgCl2中普通機械拋光較真空退火和電解拋光應(yīng)力腐蝕破裂敏感性大。不同的機械拋光方法，表面粗糙度不同，其應(yīng)力腐蝕破裂傾向性也有很大差別。表面粗糙將增大應(yīng)力腐蝕的傾向性。表面強度和硬度越高，鋼的

45、延遲破裂傾向性越大，采用產(chǎn)生壓應(yīng)力的熱處理或噴丸、噴砂、錘打、輾壓等辦法可以減少應(yīng)力腐蝕破裂的傾向性，化學(xué)熱處理(如滲N)或鍍層也可以引人壓應(yīng)力，產(chǎn)生同樣效果。 7.缺口應(yīng)力集中程度的影響 對于螺栓等結(jié)構(gòu)零件，缺口的應(yīng)力集中程度明顯地影響其抗應(yīng)力腐蝕的能力。隨著缺口曲率半徑的增大，flrr急劇增高。防止應(yīng)力腐蝕破裂的措施 防止或減緩應(yīng)力腐蝕破裂現(xiàn)象不僅是必要的，也是可能的，只要搞清應(yīng)力腐蝕發(fā)生的基本條件及各種影響因素對的影響規(guī)律，就可以設(shè)法減緩甚至防止應(yīng)力腐蝕破裂現(xiàn)象。但是山于應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象的復(fù)雜性，到目前為止，也還有大量的問題沒有解決，因此，人們目前只能就己知的規(guī)律，采取有限的措施，更完善的力

46、、法有待進一步的深人探索:下述幾項措施是較有普遍指導(dǎo)意義的手段。 1.控制和降低應(yīng)力 拉應(yīng)力是應(yīng)力腐蝕發(fā)生的條件之一，設(shè)法有效地控制和降低拉應(yīng)力，是有效的保護措施。2，改善腐蝕性環(huán)境、采取必要的保護措施 (l)改變介質(zhì)條件，在可能的情況，應(yīng)避免活性腐蝕介質(zhì)或減少和控制有害介質(zhì)的數(shù)量。設(shè)法消除或減少產(chǎn)生腐蝕破裂的有害化學(xué)離子;(2)改變生產(chǎn)過程中溶液的溫度、濃度、雜質(zhì)含量和pH值。3。合理選材和采取適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚砑盁崽幚砩纤嚨诎苏?其它斷裂 金屬材料沿晶粒邊界的開裂稱為沿晶斷裂或晶間斷裂。由于晶界原子受相鄰晶粒位向的影響排列混亂，使其處于較高的能量狀態(tài)，為了降低系統(tǒng)的能量和減少晶界能，晶界處或鄰

47、近區(qū)域成為各種雜質(zhì)或合金元素偏析的擇優(yōu)地點，晶界強度受到削弱。用俄歇電子能譜儀測定晶界的化學(xué)成分表明，平衡狀態(tài)下，溶質(zhì)原子在晶界的分布濃度可能比晶內(nèi)高1一1倍。因此晶界處的機械、物理和化學(xué)性能與晶粒內(nèi)部不同，在受力狀態(tài)再加_二環(huán)境因素的影響，容易沿晶界發(fā)生斷裂。產(chǎn)生沿晶斷裂的原因，大致可分為四類。 1,晶界上存在脆性沉淀相; 2.雜質(zhì)和合金元素的晶界偏析; 3。熱應(yīng)力作用; 4.環(huán)境引起的沿晶侵蝕作用。 通常將沿晶斷裂分二大類，脆性沿晶斷裂與延性沿晶斷裂。脆性沿晶斷裂屬非微孔聚集型的沿晶斷裂。延性沿晶斷裂斷口表面上有大量的細(xì)小韌窩，斷裂過程中沿品界產(chǎn)生了一定的塑性變形，如圖9.l，9.2所示。8.1脆性沿晶斷裂脆性沿晶斷裂，在斷口附近沒有宏觀的塑性變形跡象，斷口一般與主應(yīng)力垂直，表I'平齊，邊緣沒有剪切唇。斷口呈細(xì)瓷狀，較亮，在光線照射下可以看到閃閃發(fā)亮的小晶面。微觀斷口為冰糖狀，晶界面清潔、光滑，界面棱角清晰，多面體感很強，見圖9-3.晶界上脆性沉淀相 晶