金属及焊接接头解理断裂的微观机.pdf

金属及焊接接头解理断裂的微观机理 陈剑虹 兰州理工大学 第20届全国焊接学会年会 兰州 2015 10 14 1.解理断裂 1.1解理断裂 1.1.1 微观上，金属沿确定的晶格面解理，在体心立方晶体 中是100面；  在微观形态上是由直线段组成的折线；  在断口上是由带有河流状条纹的解理小面组成的光滑面, 解 理小面之间有撕裂脊。 20mm (a) (b) 20mm 3mm 1.1.2 宏观上解理断裂是一种非常危险的脆性断裂 ，其宏观塑性 变形很微小，可以在很低的应力下，由微小的缺陷引发，以声速 在极短时间内造成大型结构的毁坏。这种破坏多发生在低温和高 速载荷下。 最为人所知的是Titanic号游轮的脆断沉没就是由劣质的沸腾钢板 脆性断裂引发。 1980年冬天在北海由于一条6mm的焊接缺陷产生脆性断裂， 在20分钟内导致几千吨的挪威钻井台架倾覆。此次事故中， 台架上212人中123人来不及逃脱而丧命。 2.解理断裂的作用 2.1 不同温度下的断裂能量和断裂形态 断裂能量随温度的转变曲线可分为三个部分： 上平台：韧性断裂，高能量 ； 下平台：解理断裂，低能量； 过渡区：由韧性断裂转变为解理断裂 2.2 上平台的断裂机理是由韧窝的形核，成长和融合 形成的韧性断裂 上平台断裂具有细的纤维状宏观形貌，微观形态是韧窝断口，其韧性决定于 第二相颗粒的数量和母相的塑性。其机理和下平台断裂机理是决然不同的。 1 mm 韧性断裂宏观形貌 韧性断裂微观韧窝形貌 2.3 下平台断裂机理是解理断裂 下平台解理断裂具有粗糙的宏观形貌，微观上是在第二相颗粒起裂后形成一 个临界尺寸的解理断裂小面，立即扩展到整个试件。其控制条件是 syy sf 其中syy 是缺口前沿的正应力，sf 是由临界解理断裂小面尺寸决定的解理断 裂应力 (a) 1mm 10mm 解理断裂宏观形貌 解理断裂微观形貌 下平台断裂机理和上平台是不同的，不决定于第二相（夹杂物）的数量，而是 决定于母相的组织，母相的组织决定解理断裂小面的临界尺寸。 2.4 过渡区断裂机理是先产生塑性裂纹，扩展一定长度后 转变为解理断裂 在断口上出现准解理形态，即小片解理面和小片韧性断裂面混杂， 并出现缺口钝化区SZW，塑性裂纹扩展区SCL。 SZW SCL X