穿晶和沿晶断裂
沿晶脆性断裂是指断裂路径沿着不同位向的晶界(晶粒间界)所发生的一种属于低能吸收过程的断裂。
根据断裂能量消耗最小原理,裂纹的扩展路径总是沿着原子键合力最薄弱的表面进行。晶界强度不一定最低,但如果金属存在着某些冶金因素使晶界弱化(例如杂质原子P、S、Si、Sn等在晶界上偏聚或脱溶,或脆性相在晶界析出等等),则金属将会发生沿晶脆性断裂。
沿晶脆性断裂的断口特征是:在宏观断口表面上有许多亮面,每个亮面都是一个晶粒的界面。如果进行高倍观察,就会清晰地看到每个晶粒的多面体形貌类似于冰糖块的堆集,故有冰糖状断口之称;又由于多面体感特别强,故在三个晶界面相遇之处能清楚地见到三重结点。沿晶脆性断裂的发生在很大程度上取决于晶界面的状态和性质。实践表明,提纯金属,净化晶界,防止杂质原子在晶界上偏聚或脱溶,以及避免脆性第二相在晶界析出等,均可以减少金属发生沿晶脆性断裂的倾向。因此,应用X射线能谱分析法和俄歇电子能谱分析法确定沿晶断裂面的化学成分,对从冶金因素来认识材料的致脆原因,提出改进工艺措施有指导意义。
解理断裂属于一种穿晶脆性断裂,根据金属原子键合力的强度分析,对于一定晶系的金属,均有一组原子键合力最弱的、在正应力下容易开裂的晶面,这种晶面通常称为解理面。例如:属于立方晶系的体心立方金属,其解理面为{100}晶面;六方晶系为{0001};三角晶系为{111}。一个晶体如果是沿着解理面发生开裂,则称为解理断裂。面心立方金属通常不发生解理断裂(见晶体结构)。
准解理断裂也是一种穿晶断裂。根据蚀坑技术分析表明,多晶体金属的准解理断裂也是沿着原子键合力最薄弱的晶面(即解理面)进行。例如:对于体心立方金属(如钢等),准解理断裂也基本上是{100}晶面,但由于断裂面上存在较大程度的塑性变形(见范性形变),故断裂面不是一个严格准确的解理面。
断口总是发生在金属组织中最薄弱的地方.所以,淬火裂纹有的是穿晶,有的是沿晶
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