高温机械失效的晶界弱化机理及类型

1.相关术语

（1）高温 指高于常温至相当于或接近于熔点之间的温度。对于钢铁材料，一般指高于低温回火温度，即150℃以上。

（2）高温失效 金属构件在高温环境发生物理或化学性状的改变后不能发挥正常功能的现象，称为高温失效。高温失效最主要的表现形式是高温腐蚀失效、热盐腐蚀失效、高温机械失效及高温疲劳失效。

（3）高温氧化 一般是指金属在高温环境中使用，由于大气中的氧气作用，所造成金属构件表面的氧化。

（4）高温热盐腐蚀 由于低熔点盐类或其他燃烧产物附着，金属表面将发生干式腐蚀形态的电化学反应，称为高温热盐腐蚀。钒蚀与高温硫化为常见的高温热盐腐蚀。

（5）高温机械失效 高温机械失效主要指材料在高温环境使用，受到机械应力作用发生断裂等失效，同时也包含材料在制造过程经历高温条件形成失效原因，然后在常温环境使用导致破断等失效。高温机械失效常发生类型包括：蠕变、回火脆裂、晶界疫害、凝固破裂、冷却破裂、摩擦破裂、热振破裂、敏化破坏等。

（6）高温疲劳 狭义的高温疲劳是指材料在再结晶温度以上所产生的疲劳现象，广义的高温疲劳是指高于常温的疲劳现象。通常来讲，金属在冷热交替的环境下，由于表面和内部的热胀冷缩不同步而形成交替的拉-压应力变化，造成构件的疲劳失效也属于高温疲劳的范畴。(www.xing528.com)

2.高温失效概述

高温失效包括高温化学（腐蚀）失效与高温机械失效。

1）高温腐蚀是指金属在高温环境中使用，由于环境中氧或硫的作用，造成表面的氧化或硫化；此外，由于低熔点盐类或其他燃烧产物附着，金属表面将有高温热盐腐蚀现象的产生。高温氧化及热盐腐蚀的形态（干式腐蚀）虽然不同于水溶液中的腐蚀（湿式腐蚀），但其破坏机制同样是电化学反应。

2）高温机械失效主要针对材料在高温环境使用，受到机械应力作用发生断裂，同时也包含材料在制造过程经过高温加工或热处理形成缺陷，然后在常温环境使用发生断裂等失效。材料高温破断大多与“晶界”有关，因此高温机械失效遵从晶界弱化机理，其破坏机制通常与晶界性质密切关联，常见的晶界弱化包括：晶界偏析、晶界析出、晶界扩散、晶界运动、晶界滑移、晶界溶解。

3）高温疲劳是指金属在高温环境发生的疲劳失效，除具有疲劳特征外，还具有蠕变和氧化的特征；高温疲劳断口的特征介于机械疲劳和蠕变损坏断口之间，其特征取决于温度的高低和应力水平。