8-6 通过观察微观断口确定断口形貌

断面的显微观察通常通过扫描电子显微镜进行。断裂包括裂纹沿晶界发展的晶界断裂和裂纹在晶粒中发展的晶内断裂。

1. 1. 晶界破坏断裂面

晶界断裂引起的断口形貌有多种断口,但大多为脆性断口。如图 1 所示,最常见的断面沿晶界具有相对简单的形貌,其特点是比其他断面更容易区分。晶粒的凝聚、氢脆和应力腐蚀、低温脆性和回火脆性引起的开裂似乎在这种形式中很常见。在韧性断裂面的情况下,在晶界断裂面观察到凹坑,在疲劳断裂面的情况下,在晶界断裂面观察到条纹。

图1 一般晶界断口

图1 一般晶界断口

2. 2. 晶内破坏断面

晶内断口的断口因类型而异。作为其特征,韧性断裂面观察到凹坑,脆性断裂面观察到河纹,疲劳断裂面观察到条纹。

(1) 韧性断裂面

当出现韧性断裂面时,往往伴随着断裂面周围的伸长和拉深等塑性变形,其断裂机制表现为微腔聚结的现象,如图2所示。空洞的聚结称为凹坑,空洞的核心是析出物和非金属夹杂物。因此,凹坑的大小由这些尺寸和间距决定,凹坑的深度随着基材延展性的增加而变深。

图 2 粒内断裂(酒窝)

图 2 粒内断裂(酒窝)

(2)脆断面

如果出现脆性断裂面,则在断裂面周围没有观察到塑性变形。脆性材料的断裂是自然发生的,即使是韧性材料在冲击应力加载、低温区断裂、缺口断裂等情况下也经常发生。如图 3 所示,此时的断口形貌由解理面和河纹组成,它们是晶粒的解理面。但是,如图 4 所示,实际产品的断口往往是不清晰的河纹,称为假解理断口。

图 3 晶内断口(解理断口)

图 3 晶内断口(解理断口)

图 4 晶内断口(拟解理断口)

图 4 晶内断口(拟解理断口)

(3)疲劳断裂面

微疲劳断口的特征是观察到连续的平行条纹图案,如图5所示。这种条纹图案称为条纹,以施加的一个应力周期为单位形成。因此,也可以通过测量这些条纹的间隔和数量来估计施加的应力大小和裂纹扩展速率。

图 5 粒内断裂(层)

图 5 粒内断裂(层)

此外,虽然不是由断裂引起,但在疲劳断裂面上可能会形成称为轮胎痕迹的图案。轮胎痕迹是通过在断面的相对两侧连续压制硬质夹杂物和突起而形成的图案。如图 6 所示,这种花纹也称为履带花纹,因为它类似于轮胎履带,因此类似于轮胎卡车或履带履带。

图 6 粒内断裂(轮胎卡车)

图 6 粒内断裂(轮胎卡车)


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