简介

某些材料在某些条件下,晶粒之间的边界是材料中最弱的区域。1 晶间断裂是沿着材料的晶界生长的断裂。在一堵砖墙上,它将对应于将砖块保持在一起的砂浆中发生的裂缝。 在具有多晶格组织的金属中,当一个晶格结束而另一个开始时,断裂改变方向跟随新的晶粒。 这会导致锯齿状的锯齿状断裂,晶粒呈直边,有光泽的表面可见。23

在陶瓷中,晶间断裂通过晶界传播,产生平滑的凹凸表面,其中可以容易地识别晶粒。

如果有恶劣的环境影响,可能会发生晶间裂纹。此外,还有其他一些可导致晶间断裂的过程:

(1)位于晶界的夹杂物或第二相颗粒的微孔成核和聚结。

(2)与高温应力破裂条件相关的晶界裂纹和空洞形成。

(3)由于在晶界处存在杂质元素并与侵蚀性气氛如气态氢和液态金属相关联,连续颗粒之间的解吸。

(4)与晶界化学溶解相关的应力腐蚀开裂过程。

(5)循环加载条件

(6)当材料具有足够数量的独立滑移系统以适应连续颗粒之间的塑性变形时。

这也称为晶间断裂或晶界分离。

这与区别于更常见的跨晶体断裂,其中裂纹通过材料颗粒生长。

当沿晶断裂断口形貌呈粒状时又称晶间颗粒断裂。多数情兄下沿晶断裂属于脆性断裂,但也可能出现韧性断裂,如高温蠕变断裂。

原因产生沿晶断裂一般有3种原因:

(1)晶界上有脆性沉淀相。如果脆性相在晶界面上覆盖得不连续,例如AIN粒子在钢的晶界面上的分布,将产主微孔聚合型沿晶断裂;如果晶界上的脆性沉淀相是奎续分布的,例如奥氏体Ni一Cr钢中形成的连续碳化勿网状,则将产生脆性薄层分裂型断裂。

(2)晶界有使其弱化的夹杂物。如钢中晶界上存在P、S、As、Sb、Sn等元素。

(3)环境因素与晶界相互作用造成的晶界弱化或脆化,例如高温蠕变条件下的晶界弱化,应力腐蚀条件下晶界易于优先腐蚀等,均促使沿晶断裂产生。

分类沿晶脆性断裂断口宏观形貌一般有两类:

(1)晶位特别粗大时形成石块或冰糖状断口;

(2)晶粒较细时形成结晶状断口。沿晶断裂的结晶状断口比解理断裂均结晶状断口反光能力稍差,颜色黯淡。将金属进行是纯、净化晶界、防止杂质原子在晶界偏聚或脱溶(见目溶处理)、防止第二相在晶界上析出、改善环境因素等,均可减少金属发生沿晶脆性断裂的倾向。