失效分析课件-5

1、1 第五章第五章 静载荷作用下的断裂失效分析静载荷作用下的断裂失效分析 5.1 过载断裂失效过载断裂失效 5.2 材料致脆断裂材料致脆断裂 5.3 环境致脆断裂环境致脆断裂 2 5.1.1 5.1.1 过载断裂失效的定义及断口的一般特征过载断裂失效的定义及断口的一般特征 5.1 5.1 过载断裂失效分析过载断裂失效分析 1 1、过载断裂失效的定义、过载断裂失效的定义 当工作载荷超过金属构件危险载面所能承受的极限载荷当工作载荷超过金属构件危险载面所能承受的极限载荷 时，构件发生的断裂称为过载断裂。时，构件发生的断裂称为过载断裂。 n 2 . 0 1 1：构件断裂的初始阶段是否是过载性质的断裂构件

2、断裂的初始阶段是否是过载性质的断裂 2 2：工作应力是否超过构件的实际承载能力而非名义能力工作应力是否超过构件的实际承载能力而非名义能力 明确明确 0.2一定是构件材料的实际屈服强度 一定是构件材料的实际屈服强度 3 2 2、过载断裂失效断口的一般特征、过载断裂失效断口的一般特征 金属构件发生过载断裂失效时，通常显示一次加载断裂的特征。金属构件发生过载断裂失效时，通常显示一次加载断裂的特征。 其宏观断口与拉伸试验断口极为相似。其宏观断口与拉伸试验断口极为相似。 5.1 5.1 过载断裂失效分析过载断裂失效分析 1-1-纤维区，纤维区，2-2-放射区，放射区，3-3-剪切唇剪切唇 （1）宏观塑性

3、断裂失效：）宏观塑性断裂失效： 纤维区，放射区，剪切唇纤维区，放射区，剪切唇 纤维区：纤维区：位于断裂的起始部位，在三向拉应力作用下，裂纹作缓慢扩展而位于断裂的起始部位，在三向拉应力作用下，裂纹作缓慢扩展而 形成。该区微观断裂机制是形成。该区微观断裂机制是等轴微孔聚集型等轴微孔聚集型，断面与应力轴垂直。，断面与应力轴垂直。 放射区：放射区：裂纹的快速扩展区，宏裂纹的快速扩展区，宏 观上可见放射状条纹或人字观上可见放射状条纹或人字 纹。微观断裂机制是纹。微观断裂机制是撕裂微撕裂微 孔聚集型孔聚集型，也可能是微孔与，也可能是微孔与 解理的混合断裂机制，断面解理的混合断裂机制，断面 与应力轴垂直。与

4、应力轴垂直。 剪切唇：剪切唇：最后断裂区，由切应力引最后断裂区，由切应力引 起，起，微观断裂机制为剪切（滑微观断裂机制为剪切（滑 开）微孔聚集型开）微孔聚集型，断面与应力，断面与应力 轴呈轴呈45。 4 2 2、过载断裂失效断口的一般特征、过载断裂失效断口的一般特征 5.1 5.1 过载断裂失效分析过载断裂失效分析 （2）拉伸脆性材料的宏观脆性过载：）拉伸脆性材料的宏观脆性过载：无三要素特征无三要素特征 ，端口为瓷状、结晶状或具有镜面反光特征，端口为瓷状、结晶状或具有镜面反光特征；在；在 微观上分别为微观上分别为等轴微孔、沿晶正断及解理断裂等轴微孔、沿晶正断及解理断裂。 （3）拉伸塑性材料的宏

5、观脆性过载：）拉伸塑性材料的宏观脆性过载：因其尺寸过大因其尺寸过大 或有裂纹存在时发生的脆性断裂，其或有裂纹存在时发生的脆性断裂，其断口中的纤断口中的纤 维区很小，放射区占有极大比例，周边几乎不出维区很小，放射区占有极大比例，周边几乎不出 现剪切唇现剪切唇，其微观断裂机制为，其微观断裂机制为微孔聚集型并兼有微孔聚集型并兼有 解理的混合断裂解理的混合断裂。 5 5.1.2 5.1.2 影响过载断裂失效特征的因素影响过载断裂失效特征的因素 5.1 5.1 过载断裂失效分析过载断裂失效分析 1 1、材料性质的影响、材料性质的影响 2 2、零件形状与几何尺寸的影响、零件形状与几何尺寸的影响 3 3、载

6、荷性质的影响、载荷性质的影响 4 4、环境因素的影响、环境因素的影响 6 5.1.2 5.1.2 影响过载断裂失效特征的因素影响过载断裂失效特征的因素 5.1 5.1 过载断裂失效分析过载断裂失效分析 （1 1）大多数的单相金属、低碳钢及珠光体状态的钢，其过）大多数的单相金属、低碳钢及珠光体状态的钢，其过 载断裂断口上，具有典型载断裂断口上，具有典型“三要素三要素”的特征。的特征。 1 1、材料性质的影响、材料性质的影响 （2 2）高强度材料、复杂的工业合金及马氏体时效钢等，其）高强度材料、复杂的工业合金及马氏体时效钢等，其 断口的纤维区内有环形花样，其中心象火山口状，断口的纤维区内有环形花样

7、，其中心象火山口状，“火山火山 口口”中心必有夹杂物，此为裂纹源。另外，尚有放射区细中心必有夹杂物，此为裂纹源。另外，尚有放射区细 小及剪切唇也较小等特点。小及剪切唇也较小等特点。 7 5.1.2 5.1.2 影响过载断裂失效特征的因素影响过载断裂失效特征的因素 5.1 5.1 过载断裂失效分析过载断裂失效分析 （3 3）中碳钢及中碳合金钢的调质状态，断口的主要特）中碳钢及中碳合金钢的调质状态，断口的主要特 征是具有征是具有粗大的放射剪切花样粗大的放射剪切花样，基本上无纤维区和剪切唇，基本上无纤维区和剪切唇 。放射剪切是一种典型的剪切脊。这是在断裂起裂后扩展。放射剪切是一种典型的剪切脊。这是在

8、断裂起裂后扩展 时，沿最大切应力方向发生剪切变形的结果。其另一特点时，沿最大切应力方向发生剪切变形的结果。其另一特点 是是放射元不是直线放射元不是直线的，这是因为变形约束小，裂纹钝化，的，这是因为变形约束小，裂纹钝化， 致使扩展速度较慢等。致使扩展速度较慢等。 1 1、材料性质的影响、材料性质的影响 8 5.1 5.1 过载断裂失效分析过载断裂失效分析 （4 4）塑性较好的材料，由于变形约束小，断口上可能只有）塑性较好的材料，由于变形约束小，断口上可能只有 纤维区和剪切唇而无放射区。可以说，纤维区和剪切唇而无放射区。可以说，断口上的纤维区较大，断口上的纤维区较大， 则材料的塑性较好；反之，放射

9、区增大，则表示材料的塑性降则材料的塑性较好；反之，放射区增大，则表示材料的塑性降 低，脆性增大低，脆性增大。 （5 5）纯金属还可能出现一种全纤维的断口或）纯金属还可能出现一种全纤维的断口或4545 角的滑角的滑 开断口。开断口。 （6 6）脆性材料的过载断裂，在其断口上可能完全不出现）脆性材料的过载断裂，在其断口上可能完全不出现 “三要素三要素”的特征，而的特征，而呈现细瓷状、结晶状及镜面反光状呈现细瓷状、结晶状及镜面反光状等等 特征特征。 9 过载断裂断口的几种典型特征过载断裂断口的几种典型特征 5.1 5.1 过载断裂失效分析过载断裂失效分析 高塑性材料 的拉伸断口 （只有纤维区， 没有

10、放射区） 中碳钢调制状 态拉伸断口 （粗大的发射剪切 花样） 铸铁的拉伸断口 （瓷状） 回火脆性状态 的中碳钢拉伸 断口（端口齐 平，沿晶型） 10 2 2、零件形状与几何尺寸的影响、零件形状与几何尺寸的影响 5.1 5.1 过载断裂失效分析过载断裂失效分析 （1）圆形试件）圆形试件 缺口圆形试件过载断裂形貌缺口圆形试件过载断裂形貌 示意图示意图 1-1-缺口，缺口，2-2-纤维区，纤维区，3-3-放射，放射， 4-4-最后断裂区最后断裂区 裂纹不对称扩展断口形貌裂纹不对称扩展断口形貌 示意图示意图 1-1-初始阶段，初始阶段，2-2-第二阶段，第二阶段， 3-3-最后断裂区，最后断裂区，4-

11、4-裂纹扩展裂纹扩展 方向方向 光滑试件拉伸延性光滑试件拉伸延性 过载断裂过载断裂 11 （2）矩形试件：）矩形试件：人字纹人字纹 5.1 5.1 过载断裂失效分析过载断裂失效分析 人字纹的形状和走向是寻找断裂源和判断失效性质的重要依据，表面光滑人字纹的形状和走向是寻找断裂源和判断失效性质的重要依据，表面光滑 的零件人字纹尖部总是指向裂纹源的方向，而周边有缺口时正好相反。的零件人字纹尖部总是指向裂纹源的方向，而周边有缺口时正好相反。 （a）侧面缺口试件）侧面缺口试件 （b）去缺口试件表面起裂）去缺口试件表面起裂 （c）无缺口试件中心起裂）无缺口试件中心起裂 （d）周边缺口试件）周边缺口试件 断

12、口上的人字纹花样断口上的人字纹花样 12 （3）几何尺寸的影响：）几何尺寸的影响：无论何种形状的零件，其几何尺寸越大，无论何种形状的零件，其几何尺寸越大， 放射区的尺寸越大，纤维区和剪切唇的尺寸也有所增大，但变化幅度放射区的尺寸越大，纤维区和剪切唇的尺寸也有所增大，但变化幅度 较小，在很薄的试样上，可能出现全剪切的断口。较小，在很薄的试样上，可能出现全剪切的断口。 5.1 5.1 过载断裂失效分析过载断裂失效分析 13 3 3、载荷性质的影响、载荷性质的影响 5.1 5.1 过载断裂失效分析过载断裂失效分析 （1）应力状态的柔性对三要素的相对大小有较大影响。三向拉应力）应力状态的柔性对三要素的

13、相对大小有较大影响。三向拉应力 为硬状态，三向压缩为柔性状态；快速加载为硬状态，慢速加为硬状态，三向压缩为柔性状态；快速加载为硬状态，慢速加 载为柔性状态，由于材料在硬状态应力作用下表现为较大脆性载为柔性状态，由于材料在硬状态应力作用下表现为较大脆性 ，所以放射区加大，纤维区缩小，剪切唇变化不大。，所以放射区加大，纤维区缩小，剪切唇变化不大。 （2）拉伸塑性断口与冲击塑性断口，其形貌有所不同。）拉伸塑性断口与冲击塑性断口，其形貌有所不同。 冲击断口形貌冲击断口形貌 一般情况一般情况 材料塑性较好材料塑性较好 材料脆性较大材料脆性较大脆性断口脆性断口 14 4 4、环境因素的影响、环境因素的影响

14、 5.1 5.1 过载断裂失效分析过载断裂失效分析 (1) 温度越高，一般是材料的塑性增加，因而纤维区温度越高，一般是材料的塑性增加，因而纤维区 加大，剪切唇也有所增加，放射区相对变小。加大，剪切唇也有所增加，放射区相对变小。 （2）腐蚀介质可能使通常的延性断裂变为脆性断裂。）腐蚀介质可能使通常的延性断裂变为脆性断裂。 15 5.1.3 5.1.3 扭转和弯曲过载断裂断口特征扭转和弯曲过载断裂断口特征 5.1 5.1 过载断裂失效分析过载断裂失效分析 传动轴（传动轴（40Cr40Cr调质后表面感应加热淬火）调质后表面感应加热淬火） 轴的台阶过度处没有淬火轴的台阶过度处没有淬火 韧性扭转过载断口

15、韧性扭转过载断口 断面与轴向垂直（最大切应力方向），断面与轴向垂直（最大切应力方向）， 在断口上可见到明显的在断口上可见到明显的“漩涡漩涡”状状 压路机扭力轴（表面硬化处理）压路机扭力轴（表面硬化处理） 脆性扭转过载断口脆性扭转过载断口 断面与轴向呈断面与轴向呈4545 （最大正应力方向）（最大正应力方向） 断裂起源于轴的台阶根部硬化层处断裂起源于轴的台阶根部硬化层处 16 5.1 5.1 过载断裂失效分析过载断裂失效分析 5.1.3 5.1.3 扭转和弯曲过载断裂断口特征扭转和弯曲过载断裂断口特征 弯曲过载断裂的十字轴，断面上有放射状花样，在十字轴弯曲过载断裂的十字轴，断面上有放射状花样，在

16、十字轴 根部有明显的加工刀痕根部有明显的加工刀痕 ，其断裂原因为根部加工缺陷所致，其断裂原因为根部加工缺陷所致 弯曲过载断裂断口特征总体上来说与拉伸断裂断口相似，可以观弯曲过载断裂断口特征总体上来说与拉伸断裂断口相似，可以观 察到明显的放射线或人字纹花样。察到明显的放射线或人字纹花样。 断裂 断裂 加工刀痕 断裂起始部位 17 5.1 5.1 过载断裂失效分析过载断裂失效分析 5.1.4 5.1.4 过载断裂的微观特征过载断裂的微观特征 常温下，有明显的常温下，有明显的塑性变形痕迹塑性变形痕迹（材料经受过屈服阶段而后发（材料经受过屈服阶段而后发 生断裂）以及生断裂）以及穿晶开裂穿晶开裂的特征，

17、电子显微镜下的的特征，电子显微镜下的微观形态为各微观形态为各 种各样的韧窝状形貌种各样的韧窝状形貌，在，在正应力作用下韧窝是等轴的正应力作用下韧窝是等轴的，而，而在切在切 应力和弯曲应力作用下，剪切断裂和撕裂形成的韧窝将沿一定应力和弯曲应力作用下，剪切断裂和撕裂形成的韧窝将沿一定 方向伸长变形方向伸长变形。因此，当宏观上难以判断是正向拉断还是弯曲。因此，当宏观上难以判断是正向拉断还是弯曲 作用发生的断裂时，韧窝的形态可以帮助确定载荷性质。作用发生的断裂时，韧窝的形态可以帮助确定载荷性质。 18 5.2 5.2 材料致脆断裂失效材料致脆断裂失效 u 材料选用不当材料选用不当 u 制造过程中工艺不

18、正确制造过程中工艺不正确 回火脆性回火脆性 过热和过烧过热和过烧 石墨化析出石墨化析出 第二相脆性质点析出第二相脆性质点析出 u 不正确的环境条件不正确的环境条件 冷脆金属低温脆断冷脆金属低温脆断 腐蚀脆断等腐蚀脆断等 （韧塑性不足）（韧塑性不足） 19 5.2.1 5.2.1 回火脆性断裂失效回火脆性断裂失效 5.2 5.2 材料致脆断裂失效材料致脆断裂失效 1 1、回火脆化现象、回火脆化现象 回火温度对钢的冲击韧性的影响回火温度对钢的冲击韧性的影响 低温回火脆性：低温回火脆性：350左右，又叫回火马左右，又叫回火马 氏体脆性（氏体脆性（TEM）、第一类回火脆性、）、第一类回火脆性、 不可逆

19、回火脆性，一般发生在高纯度钢不可逆回火脆性，一般发生在高纯度钢 中，与杂质偏聚无关，断裂为中，与杂质偏聚无关，断裂为穿晶型准穿晶型准 解理解理。产生原因是有。产生原因是有碳化物转变碳化物转变（相相 （Fe2C）渗碳体（渗碳体（Fe3C），或者由），或者由 于于板条间残余奥氏体向碳化物转变板条间残余奥氏体向碳化物转变。 高温回火脆性：高温回火脆性：500左右，又叫回火脆性（左右，又叫回火脆性（TE）、第二类回火脆性，与材）、第二类回火脆性，与材 料合金元素和杂质元素含量及热处理温度有关，料合金元素和杂质元素含量及热处理温度有关，断裂为沿晶断裂断裂为沿晶断裂。发生在。发生在 纯度较低的钢中，可由纯

20、度较低的钢中，可由杂质元素向奥氏体偏聚引起杂质元素向奥氏体偏聚引起，或者由，或者由在原始奥氏体在原始奥氏体 晶界形成晶界形成Fe3C薄壳引起薄壳引起，或者两者共同作用。，或者两者共同作用。具有可逆性，重新回火时仍具有可逆性，重新回火时仍 会表现出来会表现出来。 20 2 2、回火致脆断裂的特征、回火致脆断裂的特征 5.2 5.2 材料致脆断裂失效材料致脆断裂失效 宏观形貌特征：宏观形貌特征：断面结构粗糙断面结构粗糙 ，断口呈银白色的结晶状，一般，断口呈银白色的结晶状，一般 为宏观脆断。脆化程度不严重时为宏观脆断。脆化程度不严重时 ，断口上也会出现剪切唇。，断口上也会出现剪切唇。 2Cr13对接

21、焊叶片断口形貌对接焊叶片断口形貌 典型微观形貌：典型微观形貌：沿奥氏体晶界沿奥氏体晶界 分离形成的冰糖块状。晶粒界面分离形成的冰糖块状。晶粒界面 上一般无异常沉淀物，因而有别上一般无异常沉淀物，因而有别 于其它类型的沿晶断裂。但马氏于其它类型的沿晶断裂。但马氏 体回火致脆断裂的解理界面上可体回火致脆断裂的解理界面上可 能出现碳化物第二相质点及细小能出现碳化物第二相质点及细小 的韧窝花样。在断口上一般可见的韧窝花样。在断口上一般可见 二次断裂裂纹。二次断裂裂纹。 21 3 3、回火致脆断裂的分析、回火致脆断裂的分析 5.2 5.2 材料致脆断裂失效材料致脆断裂失效 a a 室温冲击试验法：室温冲

22、击试验法：将待测钢材加工成缺口冲击试样，将待测钢材加工成缺口冲击试样，淬火并淬火并 经不同温度回火后，在室温下测试其经不同温度回火后，在室温下测试其ak，由此可确定材料的回，由此可确定材料的回 火脆性温度范围和脆化程度。火脆性温度范围和脆化程度。 b b 系列冲击试验法：系列冲击试验法：将待测钢材加工成缺口冲击试样，将待测钢材加工成缺口冲击试样，在不同在不同 温度下测试其温度下测试其ak，由此确定脆性转折温度，与同一材料未脆化，由此确定脆性转折温度，与同一材料未脆化 的脆性转折温度比较，即可确定是否存在回火脆性及其严重程的脆性转折温度比较，即可确定是否存在回火脆性及其严重程 度，脆性转折温度上

23、移越多，回火脆性越严重。度，脆性转折温度上移越多，回火脆性越严重。 v判别存在可能出现回火脆性的条件判别存在可能出现回火脆性的条件 v具有回火致脆断裂的宏观、微观特征具有回火致脆断裂的宏观、微观特征 v验证材料的脆性验证材料的脆性 22 3 3、回火致脆断裂的分析、回火致脆断裂的分析 5.2 5.2 材料致脆断裂失效材料致脆断裂失效 c c 低温低温拉伸试验法：拉伸试验法：利用低温拉伸法，测量式样的利用低温拉伸法，测量式样的Sf及及f ， 与未脆化材料的同类指标对比，则可确定材料的回火脆性与未脆化材料的同类指标对比，则可确定材料的回火脆性 状态。状态。 d d 断裂韧度法：断裂韧度法：测出材料

24、的测出材料的KIC及及asc（临界裂纹尺寸），裂（临界裂纹尺寸），裂 纹失稳扩展时的特征参量纹失稳扩展时的特征参量asc值对回火脆性极为敏感值对回火脆性极为敏感。 e e 断口特征的对比分析：断口特征的对比分析：将同一材料相同构件的未断裂件将同一材料相同构件的未断裂件 做成拉伸断口，进行断口特征的对比分析。做成拉伸断口，进行断口特征的对比分析。 23 3 3、回火致脆断裂的分析、回火致脆断裂的分析 5.2 5.2 材料致脆断裂失效材料致脆断裂失效 例：例：对试机过程中断裂的对试机过程中断裂的20CrMnMo钢紧固螺钉进行断口对比分析钢紧固螺钉进行断口对比分析 拉伸断口：拉伸断口：呈暗灰色纤维状

25、，中心平整，四周有呈暗灰色纤维状，中心平整，四周有45剪切唇，呈韧性断裂剪切唇，呈韧性断裂 形态，断口微观特征主要由韧窝组成，有少许准解理小平台，有较大的塑形态，断口微观特征主要由韧窝组成，有少许准解理小平台，有较大的塑 性变形。性变形。 实际断裂断口：实际断裂断口：呈浅灰色，整个断面平直，放射线极细，有少量台阶，四呈浅灰色，整个断面平直，放射线极细，有少量台阶，四 周无周无45剪切唇，呈明显的脆性断裂形态。微观特征可见裂纹沿晶界扩展剪切唇，呈明显的脆性断裂形态。微观特征可见裂纹沿晶界扩展 ，晶面有细小解理条纹，主要为准解理河流花样，表明该试样断裂前无明，晶面有细小解理条纹，主要为准解理河流花

26、样，表明该试样断裂前无明 显塑性变形。断裂的螺钉硬度高，显微组织不均匀，有明显的板条马氏体显塑性变形。断裂的螺钉硬度高，显微组织不均匀，有明显的板条马氏体 束痕迹，说明该试样回火温度偏低，处于低温回火脆性区。由此确定断裂束痕迹，说明该试样回火温度偏低，处于低温回火脆性区。由此确定断裂 失效是由于热处理操作不规范，出现低温回火脆性。对尚未装机的螺钉重失效是由于热处理操作不规范，出现低温回火脆性。对尚未装机的螺钉重 新进行回火热处理，解决问题。新进行回火热处理，解决问题。 24 3 3、回火致脆断裂的分析、回火致脆断裂的分析 5.2 5.2 材料致脆断裂失效材料致脆断裂失效 16NiCo钢回火温度

27、与力学性能的关系钢回火温度与力学性能的关系 因此，室温拉伸试验因此，室温拉伸试验 无法检验回火脆性无法检验回火脆性 强度、延伸率和断面收缩率强度、延伸率和断面收缩率 在回火脆性区都没有明显的在回火脆性区都没有明显的 变化，因此从拉伸性能难以变化，因此从拉伸性能难以 判断钢的脆性，而冲击韧度判断钢的脆性，而冲击韧度ak 对对440和和550左右的脆性左右的脆性 区显示得非常清楚。区显示得非常清楚。 通常的室温拉伸实验不能显通常的室温拉伸实验不能显 示回火脆性示回火脆性 25 6. 痕迹的综合分析痕迹的综合分析-痕迹性质及痕迹来源痕迹性质及痕迹来源 26 27 28 5.2.2 5.2.2 冷脆金

28、属的低温脆断冷脆金属的低温脆断 5.2 5.2 材料致脆断裂失效材料致脆断裂失效 1 1、冷脆金属及其特点、冷脆金属及其特点 随着温度的降低，发生断裂形式转化随着温度的降低，发生断裂形式转化 及塑脆过渡的金属，称为冷脆金属。除面及塑脆过渡的金属，称为冷脆金属。除面 心立方以外的所有金属材料均属于冷脆金心立方以外的所有金属材料均属于冷脆金 属，低碳钢是典型的冷脆金属。属，低碳钢是典型的冷脆金属。 温度对低碳钢拉伸性能的影响温度对低碳钢拉伸性能的影响 A：典型的宏观延性断裂：典型的宏观延性断裂 B：心部微孔型和周边解理型的混合断裂：心部微孔型和周边解理型的混合断裂 ，仍为宏观延性断裂，仍为宏观延性

29、断裂 C：断口为百分之百的解理断裂，但也为：断口为百分之百的解理断裂，但也为 宏观延性断裂，不形成缩颈宏观延性断裂，不形成缩颈 D：宏观脆性解理断裂：宏观脆性解理断裂 E：宏观脆性解理断裂，断口附近的晶粒：宏观脆性解理断裂，断口附近的晶粒 内可见形变孪晶。内可见形变孪晶。 29 随着温度的降低，低碳钢的断裂行为发生如下变化：随着温度的降低，低碳钢的断裂行为发生如下变化： 5.2 5.2 材料致脆断裂失效材料致脆断裂失效 （1 1）屈服极限和断裂正应力随温度降低）屈服极限和断裂正应力随温度降低 而显著升高，而塑性指标而显著升高，而塑性指标 f f逐渐降低。逐渐降低。 （2 2）在较低的温度下发生

30、断裂形式的）在较低的温度下发生断裂形式的 变化，即由微孔型断裂向解理断裂转化。变化，即由微孔型断裂向解理断裂转化。 （3 3）在更低的温度下发生塑脆过渡，）在更低的温度下发生塑脆过渡， 即由宏观塑性的解理断裂向宏观脆性的即由宏观塑性的解理断裂向宏观脆性的 解理断裂的过渡，在此时的极限塑性趋解理断裂的过渡，在此时的极限塑性趋 近于零。这种过渡的临界温度称为脆性近于零。这种过渡的临界温度称为脆性 转折温度。转折温度。 30 2 2、冷脆金属低温脆断的特征、冷脆金属低温脆断的特征 5.2 5.2 材料致脆断裂失效材料致脆断裂失效 （1 1）冷脆金属低温脆断断口的宏观特征）冷脆金属低温脆断断口的宏观特

31、征 典型断口宏观特征为结晶状，并有明显的镜面反光现象。典型断口宏观特征为结晶状，并有明显的镜面反光现象。 断口与正应力轴垂直，断口齐平，附近无颈缩现象，无剪切唇。断口与正应力轴垂直，断口齐平，附近无颈缩现象，无剪切唇。 断口中的反光小平面（小刻面）与晶粒尺寸相当。马氏体基高强断口中的反光小平面（小刻面）与晶粒尺寸相当。马氏体基高强 度材料断口有时呈放射状撕裂棱台阶花样。度材料断口有时呈放射状撕裂棱台阶花样。 （2 2）冷脆金属低温断裂断口的微观形貌）冷脆金属低温断裂断口的微观形貌 冷脆金属低温断裂断口的微观形貌具有冷脆金属低温断裂断口的微观形貌具有典型的解理断裂特典型的解理断裂特 征征，河流花

32、样、台阶、舌状花样、鱼骨花样、羽毛状花样、扇，河流花样、台阶、舌状花样、鱼骨花样、羽毛状花样、扇 形花样等。对于一般工程结构用钢，通常所说的解理断裂，主形花样等。对于一般工程结构用钢，通常所说的解理断裂，主 要是在冷脆状态下产生。要是在冷脆状态下产生。 31 5.2 5.2 材料致脆断裂失效材料致脆断裂失效 3. 金属冷脆断裂的分析金属冷脆断裂的分析 v判别存在可能出现冷脆断裂的条件判别存在可能出现冷脆断裂的条件 v具有冷脆断裂的宏观、微观特征具有冷脆断裂的宏观、微观特征 u是否是冷脆金属是否是冷脆金属 绝大多数体心立方金属，面心立方金属不是冷脆金属。绝大多数体心立方金属，面心立方金属不是冷脆

33、金属。 u环境温度低于材料脆性转折温度环境温度低于材料脆性转折温度 材料中的缺陷及晶粒粗大将使脆性转折温度提高。因此，确定金属实际材料中的缺陷及晶粒粗大将使脆性转折温度提高。因此，确定金属实际 状况的冷脆转折温度是十分重要的！状况的冷脆转折温度是十分重要的！ 验证材料的冷脆转折温度的方法：系列冲击实验法验证材料的冷脆转折温度的方法：系列冲击实验法 u构件几何尺寸较大，构件处于平面应力状态。构件几何尺寸较大，构件处于平面应力状态。 32 5.2.3 5.2.3 第二相质点致脆断裂失效第二相质点致脆断裂失效 5.2 5.2 材料致脆断裂失效材料致脆断裂失效 1 1、第二相质点致脆断裂的类型、第二相

34、质点致脆断裂的类型 第二相质点致脆断裂是指由第二相质点沿晶粒间界析出引起晶第二相质点致脆断裂是指由第二相质点沿晶粒间界析出引起晶 界的脆化或弱化而导致的一种沿晶断裂。界的脆化或弱化而导致的一种沿晶断裂。 脆性的第二相质点沿原奥氏体晶界择优析出引起的晶界脆化。脆性的第二相质点沿原奥氏体晶界择优析出引起的晶界脆化。 （例如渗碳层中渗碳体沿晶界分布形成网状骨架）（例如渗碳层中渗碳体沿晶界分布形成网状骨架） 某些杂质元素沿晶界富集引起的晶界弱化。某些杂质元素沿晶界富集引起的晶界弱化。（硫、磷、氧、铅）（硫、磷、氧、铅） 特定温度下发生相变。特定温度下发生相变。 有以下几种情况：有以下几种情况： 33

35、5.2 5.2 材料致脆断裂失效材料致脆断裂失效 断口特征：断口特征：宏观断口为脆性的晶粒状。高倍观察可见第宏观断口为脆性的晶粒状。高倍观察可见第 二相质点及其微孔形貌。二相质点及其微孔形貌。 34 5.3 5.3 环境致脆断裂失效环境致脆断裂失效 环境致脆断裂是指金属材料与某种特殊的环境因素发生交环境致脆断裂是指金属材料与某种特殊的环境因素发生交 互作用而导致的具有一定环境特征的脆性断裂。互作用而导致的具有一定环境特征的脆性断裂。 包括：包括： 应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂 氢致断裂氢致断裂 腐蚀疲劳腐蚀疲劳 热疲劳热疲劳 低熔点金属致脆断裂低熔点金属致脆断裂 35 5.3.1 5.3.1 应力

36、腐蚀开裂应力腐蚀开裂 5.3 5.3 环境致脆断裂失效环境致脆断裂失效 在静拉应力作用下金属的腐蚀破坏，一般称为应力腐蚀开裂；而在静拉应力作用下金属的腐蚀破坏，一般称为应力腐蚀开裂；而 在交变应力作用下金属的腐蚀破坏，则称为腐蚀疲劳。在交变应力作用下金属的腐蚀破坏，则称为腐蚀疲劳。 即使是延性材料，应力腐蚀开裂（断裂）也是脆性形式的断裂。即使是延性材料，应力腐蚀开裂（断裂）也是脆性形式的断裂。 应力腐蚀是一种局部腐蚀，形成的裂纹常被腐蚀产物覆盖，不易被应力腐蚀是一种局部腐蚀，形成的裂纹常被腐蚀产物覆盖，不易被 发觉，导致的断裂具有突发性。发觉，导致的断裂具有突发性。 应力腐蚀裂纹扩展的速率一般

37、介于均匀腐蚀速率和快速机械断裂速应力腐蚀裂纹扩展的速率一般介于均匀腐蚀速率和快速机械断裂速 率之间。率之间。 1 1、应力腐蚀开裂的定义、应力腐蚀开裂的定义 应力腐蚀开裂（应力腐蚀开裂（Stress Corrosion Cracking, SCCStress Corrosion Cracking, SCC）是金属在应力）是金属在应力 （残余应力、热应力、工作应力等）和腐蚀介质共同作用下，而引起的一（残余应力、热应力、工作应力等）和腐蚀介质共同作用下，而引起的一 种破坏形式。种破坏形式。 36 2 2、应力腐蚀开裂的条件及其影响因素、应力腐蚀开裂的条件及其影响因素 5.3 5.3 环境致脆断裂失

38、效环境致脆断裂失效 （1 1）仅当弱的腐蚀介质，在金属表面形成一层不稳定的）仅当弱的腐蚀介质，在金属表面形成一层不稳定的 “保护膜保护膜”时，才有可能发生时，才有可能发生应力应力腐蚀开裂。腐蚀开裂。强腐蚀介质强腐蚀介质将将 引起引起全面腐蚀破坏全面腐蚀破坏而不是应力腐蚀。而不是应力腐蚀。 （2 2）一定的拉应力和应变，压应力一般不产生应力腐蚀。）一定的拉应力和应变，压应力一般不产生应力腐蚀。 （3 3）对于每一种金属或合金来说，有其特定的腐蚀介质系统，）对于每一种金属或合金来说，有其特定的腐蚀介质系统， 即易于发生应力腐蚀破坏的金属即易于发生应力腐蚀破坏的金属- -介质系统。介质系统。 （4

39、4）材料的成分、组织和应力状态的影响。杂质元素、材料）材料的成分、组织和应力状态的影响。杂质元素、材料 的不均匀性，晶粒尺寸等。的不均匀性，晶粒尺寸等。 （5 5）一般来说，介质的浓度和环境温度越高则较易发生应力）一般来说，介质的浓度和环境温度越高则较易发生应力 腐蚀。腐蚀。 37 常见发生应力腐蚀的材料常见发生应力腐蚀的材料-介质系统介质系统 5.3 5.3 环境致脆断裂失效环境致脆断裂失效 低碳钢和低碳钢和 低合金钢低合金钢 NaOHNaOH溶液，硝酸盐溶液，含溶液，硝酸盐溶液，含H H2 2S S和和HClHCl溶液，沸腾浓溶液，沸腾浓MgClMgCl2 2 溶液，海水、海洋大气和工业大

40、气溶液，海水、海洋大气和工业大气 不锈钢不锈钢 氯化物水溶液，沸腾氯化物水溶液，沸腾NaOHNaOH溶液，高温高压含氧高纯水，溶液，高温高压含氧高纯水， 海水，海洋大气，海水，海洋大气，H H2 2S S水溶液，连多硫酸溶液水溶液，连多硫酸溶液 镍基合金镍基合金热浓热浓NaOHNaOH溶液，溶液，HFHF蒸汽和溶液蒸汽和溶液 铜合金铜合金氨蒸汽及溶液，汞盐溶液，氨蒸汽及溶液，汞盐溶液，SOSO2 2，大气，水蒸气，大气，水蒸气 铝合金铝合金熔融熔融NaClNaCl，NaClNaCl溶液，海洋大气，湿工业大气，水蒸气溶液，海洋大气，湿工业大气，水蒸气 钛合金钛合金 烟硝酸，甲醇，甲醇蒸气，烟硝酸

41、，甲醇，甲醇蒸气，NaClNaCl溶液（溶液（ 290290 C C），）， HCl(10%HCl(10%，3535 C)C)，H H2 2SOSO4 4(7(76%)6%)，湿，湿ClCl2 2（288288 C C、346346 C C 、427427 C C），），N N2 2O O4 4( (含氧，不含含氧，不含NONO，24247474 C)C) 38 2 2、应力腐蚀开裂的断口及裂纹特征、应力腐蚀开裂的断口及裂纹特征 5.3 5.3 环境致脆断裂失效环境致脆断裂失效 （1 1）断口的宏观形态一般为）断口的宏观形态一般为脆性断裂脆性断裂，断口截面基本上垂，断口截面基本上垂 直于拉应力

42、方向。断口上有断裂源区、裂纹扩展区和最后断直于拉应力方向。断口上有断裂源区、裂纹扩展区和最后断 裂区。裂区。 39 2 2、应力腐蚀开裂的断口及裂纹特征、应力腐蚀开裂的断口及裂纹特征 5.3 5.3 环境致脆断裂失效环境致脆断裂失效 （2 2）应力腐蚀裂纹源于表面，并呈不连续状，裂纹）应力腐蚀裂纹源于表面，并呈不连续状，裂纹 具有分叉较多、尾部较尖锐（呈树枝状）的特征具有分叉较多、尾部较尖锐（呈树枝状）的特征。 40 2 2、应力腐蚀开裂的断口及裂纹特征、应力腐蚀开裂的断口及裂纹特征 5.3 5.3 环境致脆断裂失效环境致脆断裂失效 在一般情况下，当应力较小、腐蚀介质较弱时，应力腐在一般情况下

43、，当应力较小、腐蚀介质较弱时，应力腐 蚀裂纹多呈沿晶扩展；相反，当应力较大、腐蚀介质较强时蚀裂纹多呈沿晶扩展；相反，当应力较大、腐蚀介质较强时 应力腐蚀裂纹通常是穿晶扩展。应力腐蚀裂纹通常是穿晶扩展。 （3 3）裂纹走向可以是穿晶也可以是沿晶。面心立方金属）裂纹走向可以是穿晶也可以是沿晶。面心立方金属 易引起穿晶型，而体心立方金属以沿晶为主易引起穿晶型，而体心立方金属以沿晶为主 。许多情况下。许多情况下 ，应力腐蚀裂纹也可以是沿晶和穿晶的混合型。，应力腐蚀裂纹也可以是沿晶和穿晶的混合型。 第二相质点沿晶界析出易促使裂纹的沿晶扩展。第二相质点沿晶界析出易促使裂纹的沿晶扩展。 41 （4）应力腐蚀

44、断口的微观形貌可为）应力腐蚀断口的微观形貌可为岩石状岩石状，岩石表面有腐蚀痕迹岩石表面有腐蚀痕迹。 严重时整个都为腐蚀产物所覆盖，此时断口则呈严重时整个都为腐蚀产物所覆盖，此时断口则呈泥纹状或龟板状花样泥纹状或龟板状花样。 5.3 5.3 环境致脆断裂失效环境致脆断裂失效 泥纹状花样泥纹状花样 凹槽、扇形、台阶及河流凹槽、扇形、台阶及河流 花样，穿晶为主（电镜）花样，穿晶为主（电镜） 岩石状花样岩石状花样 42 3 3、应力腐蚀开裂失效分析、应力腐蚀开裂失效分析 5.3 5.3 环境致脆断裂失效环境致脆断裂失效 （1 1）详细了解材料的生产过程与处理工艺，掌握材料的成分、）详细了解材料的生产过

45、程与处理工艺，掌握材料的成分、 组织状态以及杂质（夹杂物）含量与分布。组织状态以及杂质（夹杂物）含量与分布。 硫化物提高应力腐蚀敏感性硫化物提高应力腐蚀敏感性 （2 2）详细了解设备或部件的结构特点，加工、制造、装配）详细了解设备或部件的结构特点，加工、制造、装配 过程。过程。 必要时对设备或部件进行应力分析和测试，以确定材必要时对设备或部件进行应力分析和测试，以确定材 料所处的应力状态与大小。注意加工、装配等过程中造成的料所处的应力状态与大小。注意加工、装配等过程中造成的 残余应力及其分布。残余应力及其分布。 43 3 3、应力腐蚀开裂失效分析、应力腐蚀开裂失效分析 5.3 5.3 环境致脆

46、断裂失效环境致脆断裂失效 （5 5）必要时，可在实际使用条件下进行重复试验或在实验室）必要时，可在实际使用条件下进行重复试验或在实验室 内进行模拟现场产生应力腐蚀破裂的条件（介质、应力、温内进行模拟现场产生应力腐蚀破裂的条件（介质、应力、温 度等），也可采用能够预示实际条件下应力腐蚀破裂趋势的度等），也可采用能够预示实际条件下应力腐蚀破裂趋势的 加速试验方法，对所出现的应力腐蚀开裂加以验证和模拟。加速试验方法，对所出现的应力腐蚀开裂加以验证和模拟。 局部浓缩情况局部浓缩情况 （3 3）详细了解设备或部件使用环境特点，介质种类、使用温）详细了解设备或部件使用环境特点，介质种类、使用温 度等。对于

47、不同的材料，重点分析能够引起应力腐蚀开裂的度等。对于不同的材料，重点分析能够引起应力腐蚀开裂的 敏感介质。敏感介质。 （4 4）断口和裂纹形态的宏观、微观分析，确定）断口和裂纹形态的宏观、微观分析，确定断裂的特征断裂的特征。 44 实验室试验实验室试验 应力腐蚀试验可以采用恒载荷法和恒变形法应力腐蚀试验可以采用恒载荷法和恒变形法 5.3 5.3 环境致脆断裂失效环境致脆断裂失效 45 实验室试验实验室试验 应力腐蚀试验可以采用恒载荷法和恒变形法应力腐蚀试验可以采用恒载荷法和恒变形法 5.3 5.3 环境致脆断裂失效环境致脆断裂失效 特别注意：特别注意： 应力腐蚀试验断口要与实际断口对比分析，要

48、一致。应力腐蚀试验断口要与实际断口对比分析，要一致。 46 5.3.2 5.3.2 氢致脆断失效氢致脆断失效 Hydrogen-embrittlement 5.3 5.3 环境致脆断裂失效环境致脆断裂失效 由于氢而导致金属材料在低应力静载荷下的由于氢而导致金属材料在低应力静载荷下的 脆性断裂，称为氢致断裂，又称氢脆。脆性断裂，称为氢致断裂，又称氢脆。 氢除了可使材料变脆外，在某些条件下还会造成表氢除了可使材料变脆外，在某些条件下还会造成表 面起泡等其它损伤，而这类损伤与材料本身的脆性关系面起泡等其它损伤，而这类损伤与材料本身的脆性关系 不大，故许多资料上将其连同使金属变脆的过程统称为不大，故许

49、多资料上将其连同使金属变脆的过程统称为 氢损伤。氢损伤。 47 5.3 5.3 环境致脆断裂失效环境致脆断裂失效 氢的作用氢的作用 导致早期失效或开裂导致早期失效或开裂 降低金属强度和塑性降低金属强度和塑性 导致焊接接头冷裂导致焊接接头冷裂 腐蚀环境的延迟断裂腐蚀环境的延迟断裂 促进应力腐蚀和腐蚀疲劳促进应力腐蚀和腐蚀疲劳 氢致失效氢致失效 氢的含量极低，甚至低氢的含量极低，甚至低 于于1ppm 对材料组织极其敏感对材料组织极其敏感 特有的断口特征特有的断口特征 断裂时间延长断裂时间延长day, months, 甚或更长甚或更长 48 1 1、氢进入金属材料的途径、氢进入金属材料的途径 5.3

50、 5.3 环境致脆断裂失效环境致脆断裂失效 （4 4）金属构件在运行过程中，环境也可提供氢）金属构件在运行过程中，环境也可提供氢 （1 1）金属材料基体内残留的氢：）金属材料基体内残留的氢： 冶炼、焊接、冶炼、焊接、 熔铸熔铸 （2 2）金属材料在含氢的高温气氛中加热时，进金属内）金属材料在含氢的高温气氛中加热时，进金属内 部的氢部的氢 （3 3）金属材料在化学及电化学处理过程中，进入金属）金属材料在化学及电化学处理过程中，进入金属 内部的氢（电镀、酸洗）内部的氢（电镀、酸洗） 49 2 2、氢致脆断的类型、氢致脆断的类型 （1）溶解在金属基体中的氢原子析出并在金属内部的缺陷溶解在金属基体中的

51、氢原子析出并在金属内部的缺陷 处结合成分子状态，由此产生的处结合成分子状态，由此产生的高压高压，使材料变脆。，使材料变脆。 钢中的钢中的“白点白点”即属于此种类型。即属于此种类型。 5.3 5.3 环境致脆断裂失效环境致脆断裂失效 （2）由环境气氛中的氢在高温下进入金属内部，并夺取钢由环境气氛中的氢在高温下进入金属内部，并夺取钢 中的碳形成中的碳形成甲烷甲烷，使钢变脆。，使钢变脆。 （3）固溶氢引起的可逆性氢脆，即进入金属内部的氢，以固溶氢引起的可逆性氢脆，即进入金属内部的氢，以 间隙固溶体的形式存在，当金属材料受到缓慢加载的附加间隙固溶体的形式存在，当金属材料受到缓慢加载的附加 应力时（包括

52、残余应力），原子氢由固溶体中析出并结合应力时（包括残余应力），原子氢由固溶体中析出并结合 成分子状态，使钢材变脆（延迟性）。成分子状态，使钢材变脆（延迟性）。 机械零件通常发生的氢致断裂，一般属于此种氢脆。机械零件通常发生的氢致断裂，一般属于此种氢脆。 50 5.3 5.3 环境致脆断裂失效环境致脆断裂失效 固溶状态的氢不经任何化学反应，仅含少固溶状态的氢不经任何化学反应，仅含少 量的氢即可引起氢脆。此类氢脆具有明显的延迟量的氢即可引起氢脆。此类氢脆具有明显的延迟 断裂的性质。仅在一定的温度范围内（断裂的性质。仅在一定的温度范围内（-100-100 150150 C C）出现，在室温附近最敏感

53、。对材料的强）出现，在室温附近最敏感。对材料的强 度极限、屈服极限、延伸率及冲击韧性影响较小度极限、屈服极限、延伸率及冲击韧性影响较小 ，而对材料的极限断面收缩率影响较大。，而对材料的极限断面收缩率影响较大。 51 3 3、氢致脆断的断口形貌特征、氢致脆断的断口形貌特征 5.3 5.3 环境致脆断裂失效环境致脆断裂失效 （1 1）宏观断口齐平，为脆性的结晶状宏观断口齐平，为脆性的结晶状，表面洁净呈亮灰色表面洁净呈亮灰色； 实际构件的氢脆断裂又往往与机械断裂同时出现，因此断实际构件的氢脆断裂又往往与机械断裂同时出现，因此断 口上常常包括这两种断裂的特征口上常常包括这两种断裂的特征 。对于延迟断裂

54、断口，通。对于延迟断裂断口，通 常有两个区域，一是氢脆裂纹的亚临界扩展区（齐平），常有两个区域，一是氢脆裂纹的亚临界扩展区（齐平）， 二是机械撕裂区（斜面，粗糙二是机械撕裂区（斜面，粗糙 ，有放射线花样），有放射线花样） （2 2）微观断口沿晶分离微观断口沿晶分离，晶粒轮廓鲜明，晶界有时可看到晶粒轮廓鲜明，晶界有时可看到 变形线变形线（呈发纹或鸡爪痕花样）；（呈发纹或鸡爪痕花样）；应力较大时也可能出现微应力较大时也可能出现微 孔型的穿晶断裂孔型的穿晶断裂。 52 3 3、氢致脆断的断口形貌特征、氢致脆断的断口形貌特征 5.3 5.3 环境致脆断裂失效环境致脆断裂失效 （3 3）显微裂纹呈断续而

55、弯曲的锯齿状显微裂纹呈断续而弯曲的锯齿状。 （4 4）在应力集中较大的部位起裂时，微裂纹源于表面或靠）在应力集中较大的部位起裂时，微裂纹源于表面或靠 近缺口底部。应力集中比较小时，微裂纹多源于次表面或近缺口底部。应力集中比较小时，微裂纹多源于次表面或 远离缺口底部（渗碳等表面硬化件出现的氢脆多源于次表远离缺口底部（渗碳等表面硬化件出现的氢脆多源于次表 面）。面）。 （5）对于在高温下氢与钢中的碳形成）对于在高温下氢与钢中的碳形成CH4气泡导致的脆性断裂气泡导致的脆性断裂 ，其，其断口表面具有氧化色及晶粒状断口表面具有氧化色及晶粒状。微观断口可见。微观断口可见晶界明显加晶界明显加 宽及沿晶型的断

56、裂特征宽及沿晶型的断裂特征，裂纹附近珠光体有脱碳现象裂纹附近珠光体有脱碳现象。 （6）氢化物氢化物致脆断裂，沿晶型，只有在高速变形（如冲击载荷致脆断裂，沿晶型，只有在高速变形（如冲击载荷 ）时才表现出来，微观断口上可见到）时才表现出来，微观断口上可见到氢化物第二相质点氢化物第二相质点。 53 5.3 5.3 环境致脆断裂失效环境致脆断裂失效 20钢水冷壁管氢脆爆破爆口和裂纹形貌钢水冷壁管氢脆爆破爆口和裂纹形貌 较长时间处于较长时间处于pH值低的给水状态运行，爆口附近氢含量为值低的给水状态运行，爆口附近氢含量为 6.10mL/100g，爆口呈窗口状，管壁未减薄，为脆性断裂，爆口呈窗口状，管壁未减

57、薄，为脆性断裂， 管内壁腐蚀坑处可见多道宏观裂纹。微观裂纹沿晶扩展裂管内壁腐蚀坑处可见多道宏观裂纹。微观裂纹沿晶扩展裂 纹两侧有脱碳现象。（氢夺取钢中的碳形成气态纹两侧有脱碳现象。（氢夺取钢中的碳形成气态CH4） 54 5.3 5.3 环境致脆断裂失效环境致脆断裂失效 铁素体钢氢脆断口形貌铁素体钢氢脆断口形貌 55 5.3 5.3 环境致脆断裂失效环境致脆断裂失效 氢脆断口微观形貌氢脆断口微观形貌 氢脆裂纹的走向形态氢脆裂纹的走向形态 断续而弯曲的锯齿状断续而弯曲的锯齿状 沿晶，晶界有变形线（发纹沿晶，晶界有变形线（发纹 或鸡爪痕）或鸡爪痕） 56 5.3 5.3 环境致脆断裂失效环境致脆断裂

58、失效 Tritium autoradiograph of deformed iron 57 5.3.3 5.3.3 低熔点金属的接触致脆断裂失效低熔点金属的接触致脆断裂失效 5.3 5.3 环境致脆断裂失效环境致脆断裂失效 1产生的条件产生的条件 与低熔点金属相接触的金属零件，在一定的温度和拉应力下，低熔点金与低熔点金属相接触的金属零件，在一定的温度和拉应力下，低熔点金 属从零件表面沿晶界内部扩散，引起材料脆化并由此导致构件断裂属从零件表面沿晶界内部扩散，引起材料脆化并由此导致构件断裂 （1 1）金属零件与低熔点金属长时间接触。）金属零件与低熔点金属长时间接触。 （2 2）存在拉应力和较高的温

59、度条件（低熔点金属随裂纹的扩展而扩）存在拉应力和较高的温度条件（低熔点金属随裂纹的扩展而扩 散并使裂纹顶端金属发生合金化）。散并使裂纹顶端金属发生合金化）。 （3 3）基体金属与低熔点金属存在一定的环境体系（润湿性）。）基体金属与低熔点金属存在一定的环境体系（润湿性）。 （4 4）只有在低速加载的条件下才能发生（保证裂纹的扩展速度低于）只有在低速加载的条件下才能发生（保证裂纹的扩展速度低于 低熔点金属的浸润能力）。低熔点金属的浸润能力）。 58 5.3.3 5.3.3 低熔点金属的接触致脆断裂失效低熔点金属的接触致脆断裂失效 5.3 5.3 环境致脆断裂失效环境致脆断裂失效 2断口特点及断口形

60、貌断口特点及断口形貌 （1 1）裂纹源于表面。（低熔点金属沿表面金属的晶粒间界选择）裂纹源于表面。（低熔点金属沿表面金属的晶粒间界选择 性扩展）性扩展） （2 2）裂纹的走向为沿晶型，宏观上为脆性断裂，断裂界面与拉）裂纹的走向为沿晶型，宏观上为脆性断裂，断裂界面与拉 应力垂直。应力垂直。 （3 3）主裂纹明显，其周围有许多支裂纹。）主裂纹明显，其周围有许多支裂纹。 （4 4）断口表面通常有低熔点金属留下的特殊色泽及堆积物。）断口表面通常有低熔点金属留下的特殊色泽及堆积物。 59 5.3.3 5.3.3 低熔点金属的接触致脆断裂失效低熔点金属的接触致脆断裂失效 5.3 5.3 环境致脆断裂失效环