晶間斷裂

簡介

某些材料在某些條件下，晶粒之間的邊界是材料中最弱的區域。晶間斷裂是沿著材料的晶界生長的斷裂。在一堵磚牆上，它將對應於將磚塊保持在一起的砂漿中發生的裂縫。在具有多晶格組織的金屬中，當一個晶格結束而另一個開始時，斷裂改變方向跟隨新的晶粒。這會導致鋸齒狀的鋸齒狀斷裂，晶粒呈直邊，有光澤的表面可見。

在陶瓷中，晶間斷裂通過晶界傳播，產生平滑的凹凸表面，其中可以容易地識別晶粒。

如果有惡劣的環境影響，可能會發生晶間裂紋。此外，還有其他一些可導致晶間斷裂的過程：

（1）位於晶界的夾雜物或第二相顆粒的微孔成核和聚結。

（2）與高溫應力破裂條件相關的晶界裂紋和空洞形成。

（3）由於在晶界處存在雜質元素並與侵蝕性氣氛如氣態氫和液態金屬相關聯，連續顆粒之間的解吸。

（4）與晶界化學溶解相關的應力腐蝕開裂過程。

（5）循環載入條件

（6）當材料具有足夠數量的獨立滑移系統以適應連續顆粒之間的塑性變形時。

這也稱為晶間斷裂或晶界分離。

這與區別於更常見的跨晶體斷裂，其中裂紋通過材料顆粒生長。

當沿晶斷裂斷口形貌呈粒狀時又稱晶間顆粒斷裂。多數情兄下沿晶斷裂屬於脆性斷裂，但也可能出現韌性斷裂，如高溫蠕變斷裂。

產生沿晶斷裂一般有3種原因：

（1）晶界上有脆性沉澱相。如果脆性相在晶界面上覆蓋得不連續，例如AIN粒子在鋼的晶界面上的分布，將產主微孔聚合型沿晶斷裂；如果晶界上的脆性沉澱相是奎續分布的，例如奧氏體Ni一Cr鋼中形成的連續碳化勿網狀，則將產生脆性薄層分裂型斷裂。

（2）晶界有使其弱化的夾雜物。如鋼中晶界上存在P、S、As、Sb、Sn等元素。

（3）環境因素與晶界相互作用造成的晶界弱化或脆化，例如高溫蠕變條件下的晶界弱化，應力腐蝕條件下晶界易於優先腐蝕等，均促使沿晶斷裂產生。

沿晶脆性斷裂斷口巨觀形貌一般有兩類：

（1）晶位特別粗大時形成石塊或冰糖狀斷口；

（2）晶粒較細時形成結晶狀斷口。沿晶斷裂的結晶狀斷口比解理斷裂均結晶狀斷口反光能力稍差，顏色黯淡。將金屬進行是純、淨化晶界、防止雜質原子在晶界偏聚或脫溶(見目溶處理)、防止第二相在晶界上析出、改善環境因素等，均可減少金屬發生沿晶脆性斷裂的傾向。