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解理斷裂
解理斷裂
定義
解理斷裂～宏觀脆性斷裂 解理面：
一 解理斷口宏觀形貌特征 結(jié)晶狀小平面、“放射狀”或“人字形”花樣。
1）結(jié)晶狀小平面：解理斷口上的結(jié)晶面宏觀上無規(guī)則取向。在光照下呈現(xiàn)許多反光小平面。
2）放射狀或人字形花樣
放射條紋的收斂處和人字的尖端為裂紋源。
人字型形態(tài)反映材料性質(zhì)和加載速度。材料機械性能相同時，加載速度越大“人字紋”越明顯。加載速度相同時，材料脆性越大，“人字紋”越明顯。
二 解理斷口微觀形貌特征
河流花樣、舌狀花樣、扇形花樣、魚骨狀花樣、瓦納紋及二次裂紋。 1河流花樣
1）解理臺階產(chǎn)生機制
（1）兩個不再同一平面的解理裂紋通過與主解理面相垂直的二次解理形成解理臺階。
（2）解理裂紋與螺位錯相交截形成臺階。
（3）解理裂紋之間形成較大的塑性變形，通過撕裂方式連接形成臺階
（4）通過基體和孿晶的界面發(fā)生開裂連接形成臺階
2）河流花樣的起源及在裂紋擴展中的形態(tài)變化
（1）河流花樣起源于有界面的地方：晶界、亞晶界、孿晶界
（2）起源于夾雜物或析出相
（3）起源于晶粒內(nèi)部～解理面與螺位錯交割所致
擴展過程中： （1）小角度晶界
現(xiàn)象：連續(xù)地穿過晶界，順延至下一個晶粒 原因：偏轉(zhuǎn)角度小
（2）扭轉(zhuǎn)晶界（孿晶界） 現(xiàn)象：發(fā)生河流的激增
原因：偏轉(zhuǎn)角度大，裂紋需重新形核
（3）普通大角度晶界
現(xiàn)象：產(chǎn)生大量河流，晶界兩側(cè)河流臺階的高度差大
2 舌狀花樣
現(xiàn)象：體心立方晶體在低溫和快速加載時及密排六方金屬材料中由于孿生是主要形變形式，斷口上經(jīng)常可以看到舌狀花樣。 形成機理：
主裂紋從A擴
第一文庫網(wǎng) 展至B，遇到孿晶，然后沿著孿晶界擴展至C，此時，如果孿晶發(fā)生二次解理，則裂紋沿CHK擴展，如果孿晶發(fā)生撕裂，則裂紋沿CDE擴展。 舌狀花樣成對出現(xiàn)，在一個斷面上凸出，在另外一個斷面上凹陷。3 扇形花樣
起源于靠近晶界的經(jīng)歷內(nèi)部，以扇形的方式向外擴展。解理臺階為扇形的肋。
4 魚骨狀花樣
現(xiàn)象：體心立方金屬材料中例如碳鋼、不銹鋼有時看到形狀類似魚脊骨的花樣。中間脊線是{100}[100]解理造成的，兩側(cè)是{100}[110]和{112}[110]解理造成的。
5 瓦納線
現(xiàn)象：在非常脆的金屬或金屬間化合物的斷口上，會產(chǎn)生一種叫做瓦納線的花樣。在這些材料中，不能產(chǎn)生塑性變形，在彈性變形范圍內(nèi)斷裂，開裂方式與晶體結(jié)構(gòu)無關(guān)。
機理：裂紋前沿線與以缺陷為中心的球形沖擊波交互作用形成的圖像。
6 二次裂紋
現(xiàn)象：與主裂紋垂直的小裂紋
7 解理裂紋的另一個主要微觀特征：對宏觀脆性的解理斷裂而言，其斷口附近的晶粒中仍可看到塑性變形的.痕跡——滑移線。在更低的溫度下則可以看到形變孿晶。
三 解理裂紋的萌生與擴展 1 解理裂紋的萌生 萌生機制
1）位錯塞積機制 2）位錯反應機制 3）滑移機制
由位錯排列成的小角度晶界，在外加切應力作用下有穿晶運動的趨勢。如果這個晶界的一部分被障礙所阻礙，它就有被切成兩部分的趨勢，于是在分開晶界的末端就會產(chǎn)生較大的拉應力，從而導致開裂。裂紋所在平面——解理面就是晶體的滑移面。 4）其它作用機制
（1）孿生作用機制：體心立方晶體低溫變形時后生孿晶與先生孿晶相碰撞，產(chǎn)生應力集中而萌生微裂紋。
（2）位錯交叉滑移：滑移帶相交形成不完整的位錯墻，產(chǎn)生應力集中引起裂紋。 （3）刃型位錯合并：幾個同號刃型位錯，在外力作用下合并引起裂紋成核。 2解理裂紋的擴展 格里菲斯裂口理論
簡介：材料中存在著微觀裂紋，然后從系統(tǒng)能量變化角度求得材料實際斷裂強度的表達式。
局限：只適用于完全脆性材料。
三 解理斷裂的影響因素 1試驗溫度
溫度低，裂紋尖端塑性變形區(qū)小，裂紋擴展時所消耗的能量少，擴展阻力小，容易導致解理斷裂。
2加載速率
加載速率提高～釋放裂紋所需能量降低～易出現(xiàn)解理開裂 3晶體結(jié)構(gòu)
解理斷裂通常在體心立方、密排六方金屬中發(fā)生。 面心晶系中一般不會發(fā)生。 4晶粒大小
晶粒越粗大～越容易解理 5顯微組織
顯微組織不同～擴展路徑不同 1）珠光體解理斷口河流與滲碳體片平行，并沿著鐵素體——碳化物的界面擴展，河流通過一個界面向另一個界面連續(xù)跳躍來聚集。
2）鐵素體斷口基本上由{100}取向的顯微小平面組成，呈現(xiàn)典型的河流和舌狀花樣。
3）上貝氏體：解理斷口與珠光體斷裂相似。斷裂小平面穿過數(shù)個貝氏體晶粒。斷裂路徑主要受鐵素體控制但受到碳化物粒子影響。
4）半條馬氏體：沿著近似相同的方向擴展，因為板條界面具有高密度位錯，有時會使在解理面是那個凹凸不同。斷口上小平面的尺寸與半條束尺寸一致。 5）第二相：粗碳化物粒子促進解理斷裂。細小密集分布的粒子，由于難以形成位錯塞積，因此不會形成解理斷裂的萌生點。粒子形狀無影響。
6）各種界面容易使位錯運動受阻。由塞積位錯所造成的拉應力引起開裂。
7）另外，缺口，縮孔，裂紋，工件截面的突然變化等均能促進解理裂紋的萌生。
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