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失效分析基础“脆性断口之沿晶断口”详解2020年10月08日董φ钢管厂¹³³³⁷⁸⁸³⁰⁸⁶钢铁知识百度已收录№218531.沿晶断裂的定义：沿晶断裂是指金属材料中的裂纹沿晶界扩展而产生的一种断裂。当沿晶断裂断口形貌呈粒状时又称晶间颗粒断裂。多数情况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。当金属或合金沿晶界析出连续或不连续的网状脆性相时，在外力的作用下，这些网状脆性相将直

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例分析】,材料失效有多恐怖？,什么是断裂力学？断裂力学的分类有哪些?断裂力学与材料力学的关系?,失效分析基础“脆性断口之沿晶断口”详解,失效分析基础“脆性断口之解离断口”详解,φ36x150/10.9级/42crmo合金结构钢螺栓断裂失效分

间产生的一种腐蚀现象称为晶间腐蚀。产生晶间腐蚀的不锈钢，当受到应力作用时，即会沿晶界断裂、强度几乎完全消失，这是不锈钢的一种最危险的破坏形式。晶间腐蚀可以分别产生在焊接接头的热影响区（haz）、焊缝或熔合线上，在熔合线上产生的晶间腐蚀又称刀线腐蚀（kla）。不锈钢具有耐腐蚀能力的必要条件是铬的质量分数必须大于10~12%。当温度升高时，碳在不锈钢晶粒内部的扩散速度大于铬的扩散速度。因为室温时

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力作用下沿与拉应力垂直的原子面被拉开的过程。在这一断裂过程中，外力作的功消耗在断口上，即断口的表面能。设想完整的晶体材料被解理面分开成两半晶体，其解理面的晶面间距为a0,沿拉力方向发生相对位移x,当位移很大时，位移和作用力的关系并不是线性关系。而原子间的相互作用力最初是随x的增大而增大，但达到一峰值σm后就逐渐下降，见图2-24。为了近似地求出图2-24下的面积，用正弦函数描述应力的变化趋势，其关

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a）；扩展区可见部分解理形貌，其断裂形式为沿夹杂物与基体的界面开裂和穿晶型解理断裂两种形式（见图4b）；终断区断裂形貌与启裂区基本相似。（a）启裂区（b）扩展区（c）瞬断区图4断口微观形貌2.分析与讨论综合上述各检验结果，失效件的断裂与多种因素有关。（1）材质错用化学成分分析结果显示，零件出现材质错用的情况，错将1345钢替代了4340钢使用。4340钢相比于1345钢而言，添加了cr、ni、mo

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件螺栓均断于螺纹段，断裂部位未见明显塑性变形痕迹，断口表面存在不同程度的腐蚀痕迹。两断口宏观、微观形貌较为相似，源区位于螺纹根部表面，为线源起裂，源区及扩展区微观均呈沿晶+腐蚀形貌，可见较多沿晶二次裂纹，晶面可见微孔及“鸡爪纹”，部分晶面存在腐蚀痕迹。根据以上形貌特征判断，两件螺栓的断裂模式均为脆性延迟断裂，机理为氢脆及应力腐蚀。3.结语综合分析认为，两件螺栓的断裂模式均为脆性延迟断裂，机理为氢脆

件螺栓均断于螺纹段，断裂部位未见明显塑性变形痕迹，断口表面存在不同程度的腐蚀痕迹。两断口宏观、微观形貌较为相似，源区位于螺纹根部表面，为线源起裂，源区及扩展区微观均呈沿晶+腐蚀形貌，可见较多沿晶二次裂纹，晶面可见微孔及“鸡爪纹”，部分晶面存在腐蚀痕迹。根据以上形貌特征判断，两件螺栓的断裂模式均为脆性延迟断裂，机理为氢脆及应力腐蚀。3.结语综合分析认为，两件螺栓的断裂模式均为脆性延迟断裂，机理为氢脆

件螺栓均断于螺纹段，断裂部位未见明显塑性变形痕迹，断口表面存在不同程度的腐蚀痕迹。两断口宏观、微观形貌较为相似，源区位于螺纹根部表面，为线源起裂，源区及扩展区微观均呈沿晶+腐蚀形貌，可见较多沿晶二次裂纹，晶面可见微孔及“鸡爪纹”，部分晶面存在腐蚀痕迹。根据以上形貌特征判断，两件螺栓的断裂模式均为脆性延迟断裂，机理为氢脆及应力腐蚀。3.结语综合分析认为，两件螺栓的断裂模式均为脆性延迟断裂，机理为氢脆

化温度加热，否则碳化铬会重新沿晶界析出。（4）选用正确的焊接方法焊接时，如果操作不熟练或焊接材料过厚，焊接时间越长则停留在敏化温度区的机会愈多，结果使焊缝两侧的母材产生对晶间腐蚀的敏感性。为了减轻焊接接头的敏感性，焊接中应尽量减小线能量的输入。一般氩弧焊要比电弧焊的输入线能量低，因而焊接和焊补应当采用氩弧焊。对于焊接件应选用超低碳不锈钢或含ti、nb稳定化元素的不锈钢，对于焊条应选用超低碳焊条

化温度加热，否则碳化铬会重新沿晶界析出。（4）选用正确的焊接方法焊接时，如果操作不熟练或焊接材料过厚，焊接时间越长则停留在敏化温度区的机会愈多，结果使焊缝两侧的母材产生对晶间腐蚀的敏感性。为了减轻焊接接头的敏感性，焊接中应尽量减小线能量的输入。一般氩弧焊要比电弧焊的输入线能量低，因而焊接和焊补应当采用氩弧焊。对于焊接件应选用超低碳不锈钢或含ti、nb稳定化元素的不锈钢，对于焊条应选用超低碳焊条

常,脆性断裂前也产生微量塑性变形。一般规定光滑拉伸试样的断面收缩率小于5%(反映微量的均匀塑性变形,因为脆性断裂没有缩颈形成)者为脆性断裂;反之,大于5%者为韧性断裂。由此可见,金属材料的韧性与脆性是根据一定条件下的塑性变形量来规定的。条件改变,材料的韧性与脆性行为也随之变化。2．穿晶断裂与沿晶断裂多晶体金属断裂时,裂纹扩展的路径可能是不同的。根据裂纹扩展路径,金属的断裂可分为穿晶断裂和沿

常,脆性断裂前也产生微量塑性变形。一般规定光滑拉伸试样的断面收缩率小于5%(反映微量的均匀塑性变形,因为脆性断裂没有缩颈形成)者为脆性断裂;反之,大于5%者为韧性断裂。由此可见,金属材料的韧性与脆性是根据一定条件下的塑性变形量来规定的。条件改变,材料的韧性与脆性行为也随之变化。2．穿晶断裂与沿晶断裂多晶体金属断裂时,裂纹扩展的路径可能是不同的。根据裂纹扩展路径,金属的断裂可分为穿晶断裂和沿

退刀槽位置未发现有机加工裂纹。使用30倍放大镜观察断面，可见颜色明暗层次不同的区域，断口边沿位置有较多放射棱线，整个区域比较光亮、平滑，属于多个疲劳源区；中间偏右发白比较粗糙位置为瞬断区；源区和瞬断区之间为裂纹扩展区，且能看到疲劳台阶；属于典型的多源疲劳断口。图1电动机轴断裂位置图2坏件宏观断口图5.微观断口形貌分析裂纹源位于断面边沿，在扫描电镜下可以看到清晰的摩擦痕迹以及河流样的类解理、沿

退刀槽位置未发现有机加工裂纹。使用30倍放大镜观察断面，可见颜色明暗层次不同的区域，断口边沿位置有较多放射棱线，整个区域比较光亮、平滑，属于多个疲劳源区；中间偏右发白比较粗糙位置为瞬断区；源区和瞬断区之间为裂纹扩展区，且能看到疲劳台阶；属于典型的多源疲劳断口。图1电动机轴断裂位置图2坏件宏观断口图5.微观断口形貌分析裂纹源位于断面边沿，在扫描电镜下可以看到清晰的摩擦痕迹以及河流样的类解理、沿

包含标签“共晶合金”的文章：共晶合金微观组织和力学性能的五十年发展！,

号螺栓,并加工成标准拉力试样棒,采用zbcｇ２３０２ｇ２型摆锤冲击试验机进行冲击试验,结果见表３.可见其冲击吸收能量符合gb/t３０９８．１－２０１０«紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱»中的相关技术要求.１．７　断口微观形貌分析将断裂的高强度螺栓断口用超声波清洗后置于sem６６１０扫描电镜内进行观察,断口微观形貌如图６所示.可见其开裂部位有很多撕裂棱,以解理形貌为主,另存在沿晶断裂特征及韧

号螺栓,并加工成标准拉力试样棒,采用zbcｇ２３０２ｇ２型摆锤冲击试验机进行冲击试验,结果见表３.可见其冲击吸收能量符合gb/t３０９８．１－２０１０«紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱»中的相关技术要求.１．７　断口微观形貌分析将断裂的高强度螺栓断口用超声波清洗后置于sem６６１０扫描电镜内进行观察,断口微观形貌如图６所示.可见其开裂部位有很多撕裂棱,以解理形貌为主,另存在沿晶断裂特征及韧

裂特征。裂源两侧周向边缘存在剪切唇特征。灰色区域断口与轴向呈一定角度，断面较粗糙，为后续扩展断裂区域。图2断口宏观形貌宏观分析螺栓断裂模式为脆性断裂。（2）微观断口分析将螺栓断口清洗后置于扫描电子显微镜下观察：①裂纹源区可见明显的放射线形貌，呈冰糖状沿晶断裂形貌，放大后晶面上可见鸡爪痕、微小孔洞形貌，断口可见大量沿晶二次裂纹形貌，呈氢致开裂特征。裂纹源附近螺牙表面可见锈蚀孔洞，如图3~图8所示。图

裂特征。裂源两侧周向边缘存在剪切唇特征。灰色区域断口与轴向呈一定角度，断面较粗糙，为后续扩展断裂区域。图2断口宏观形貌宏观分析螺栓断裂模式为脆性断裂。（2）微观断口分析将螺栓断口清洗后置于扫描电子显微镜下观察：①裂纹源区可见明显的放射线形貌，呈冰糖状沿晶断裂形貌，放大后晶面上可见鸡爪痕、微小孔洞形貌，断口可见大量沿晶二次裂纹形貌，呈氢致开裂特征。裂纹源附近螺牙表面可见锈蚀孔洞，如图3~图8所示。图

裂特征。裂源两侧周向边缘存在剪切唇特征。灰色区域断口与轴向呈一定角度，断面较粗糙，为后续扩展断裂区域。图2断口宏观形貌宏观分析螺栓断裂模式为脆性断裂。（2）微观断口分析将螺栓断口清洗后置于扫描电子显微镜下观察：①裂纹源区可见明显的放射线形貌，呈冰糖状沿晶断裂形貌，放大后晶面上可见鸡爪痕、微小孔洞形貌，断口可见大量沿晶二次裂纹形貌，呈氢致开裂特征。裂纹源附近螺牙表面可见锈蚀孔洞，如图3~图8所示。图

并制取试样，如图2所示。图2显示了钢板与钢背的焊接情况，可见未焊合区域有明显的黄亮层，经过分析为断口表面附着的铜合金所致，说明在浇注铜合金之前该位置已经断裂。而焊合区域的焊缝处颜色发灰，与钢背基体颜色存在差异。将试样继续解剖并抛光腐蚀，并标定特征位置，如图3所示。（2）金相分析由图4可以看出在位置1处钢板和钢背各存在一条明显的裂纹，裂纹呈沿晶分布特征，其周围存在几条断续分布的小裂纹。钢背侧裂纹两侧没

并制取试样，如图2所示。图2显示了钢板与钢背的焊接情况，可见未焊合区域有明显的黄亮层，经过分析为断口表面附着的铜合金所致，说明在浇注铜合金之前该位置已经断裂。而焊合区域的焊缝处颜色发灰，与钢背基体颜色存在差异。将试样继续解剖并抛光腐蚀，并标定特征位置，如图3所示。（2）金相分析由图4可以看出在位置1处钢板和钢背各存在一条明显的裂纹，裂纹呈沿晶分布特征，其周围存在几条断续分布的小裂纹。钢背侧裂纹两侧没

包含标签“包晶钢”的文章：q235板坯表面纵向裂纹控制工艺实践,

度。多模块组织(包括共生的初级相)和长度尺度的耦合并引入局部剪切带,提高塑性和断裂韧性。本文从结构应用的角度简要地总结关于共晶合金的现有资料。接着讨论了当前的趋势和前景,根据适合于在三个特定温度域应用的系统对它们进行了分类。其中低温领域以铝合金为代表,中温领域以钛和铜合金为代表,高温领域以镍基高温合金和其他类似合金为代表。图1:(a)不同材料的强度与最高使用温度的ashby图。(b)不同结构材料及

度。多模块组织(包括共生的初级相)和长度尺度的耦合并引入局部剪切带,提高塑性和断裂韧性。本文从结构应用的角度简要地总结关于共晶合金的现有资料。接着讨论了当前的趋势和前景,根据适合于在三个特定温度域应用的系统对它们进行了分类。其中低温领域以铝合金为代表,中温领域以钛和铜合金为代表,高温领域以镍基高温合金和其他类似合金为代表。图1:(a)不同材料的强度与最高使用温度的ashby图。(b)不同结构材料及

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展后期，断口呈凹凸不平的沿晶断裂特征。沿粗大断口的凸出晶粒表面，断续分布大小不等的圆弧凹坑，这是典型的沿晶韧窝断口形貌，属于过热特征组织。断口附近有非金属夹杂物熔融的孔洞，表明原始轧制或锻造温度过高，硫化物夹杂已经熔化为孔洞，显著降低了材料强度，增加材料脆性（见图10）。图9裂纹穿晶组织（400×）图10裂纹沿晶组织（400×）在样块的右侧裂纹扩展终断区，晶粒呈脱落状态，晶粒间硫化物夹杂熔融的

展后期，断口呈凹凸不平的沿晶断裂特征。沿粗大断口的凸出晶粒表面，断续分布大小不等的圆弧凹坑，这是典型的沿晶韧窝断口形貌，属于过热特征组织。断口附近有非金属夹杂物熔融的孔洞，表明原始轧制或锻造温度过高，硫化物夹杂已经熔化为孔洞，显著降低了材料强度，增加材料脆性（见图10）。图9裂纹穿晶组织（400×）图10裂纹沿晶组织（400×）在样块的右侧裂纹扩展终断区，晶粒呈脱落状态，晶粒间硫化物夹杂熔融的

着晶界分布的灰色组织（未浸蚀前），浸蚀后灰色组织整体为黑色，深度约0.03mm，光学显微镜已经不能分辨其细微形貌（见图6、图7）；在多数花键齿槽发现有裂纹（见图8）。齿轮轴花键的心部（非渗层区域）组织为上贝氏体+回火马氏体+少量铁素体，其中回火马氏体为强化心部性能的理想组织（见图9）。（7）断口扫描电镜微观检验用扫描电镜对断口进行微观分析，可见齿轮轴开裂于花键根部淬硬层表面，微观形貌主要为脆性沿

着晶界分布的灰色组织（未浸蚀前），浸蚀后灰色组织整体为黑色，深度约0.03mm，光学显微镜已经不能分辨其细微形貌（见图6、图7）；在多数花键齿槽发现有裂纹（见图8）。齿轮轴花键的心部（非渗层区域）组织为上贝氏体+回火马氏体+少量铁素体，其中回火马氏体为强化心部性能的理想组织（见图9）。（7）断口扫描电镜微观检验用扫描电镜对断口进行微观分析，可见齿轮轴开裂于花键根部淬硬层表面，微观形貌主要为脆性沿

拉强度rm而使晶粒之间脆化。此外，由于磷还是铁素体的稳定剂。所以，加入钢中将大大增加δi值和铁素体晶粒尺寸。这些作用的综合将使磷成为极其有害的脆化剂，发生穿晶断裂。4）硅。钢中加硅是为了脱氧，同时有益于提高冲击性能。如果钢中同时存在锰和铝，大部分硅在铁素体中溶解，同时通过固溶化硬化作用提高δi。这种作用与加入硅提高冲击性能综合的结果是，在稳定晶粒尺寸的铁-碳合金中按重量百分比加入硅，使50%转变温

拉强度rm而使晶粒之间脆化。此外，由于磷还是铁素体的稳定剂。所以，加入钢中将大大增加δi值和铁素体晶粒尺寸。这些作用的综合将使磷成为极其有害的脆化剂，发生穿晶断裂。4）硅。钢中加硅是为了脱氧，同时有益于提高冲击性能。如果钢中同时存在锰和铝，大部分硅在铁素体中溶解，同时通过固溶化硬化作用提高δi。这种作用与加入硅提高冲击性能综合的结果是，在稳定晶粒尺寸的铁-碳合金中按重量百分比加入硅，使50%转变温

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全脱碳层，全脱碳层深度约为10.19μm。断口裂纹扩展区较平整，裂纹扩展方式为穿晶扩展。最终瞬断区表面显微形貌呈锯齿状。断口源区的显微组织为的铁素体+回火索氏体，部分铁素体呈针状及沿晶分布。图4裂纹源处抛光态形貌图5裂纹源处侵蚀态形貌图6螺栓裂纹源附近表面显微形貌根据gb/t10561—2005，实际检验a法，对非金属夹杂物进行评级，结果为：a0.5，b1.0，c0.5，d0.5，ds0，如图