应力腐蚀破裂断口的特征分析

（1）断口宏观形貌 应力腐蚀破裂断口呈脆性特征。其宏观呈现三个区，含多裂纹源的断裂起始区A、缓慢扩展区B和瞬断区C，如图9-4所示。

图9-2 K₁对应力腐蚀破裂分岔裂纹的影响

图9-3 应力腐蚀破裂分岔裂纹（酸浸×100）

断裂起始区的特征：首先最明显的是被灰色的腐蚀产物严重覆盖，表面腐蚀斑点引起的多裂源；裂纹放射扩展的汇集处即为裂纹源。

缓慢扩展区的特征如下：多源裂纹在扩展过程中形成台阶（合并）或继续放射扩展，并且断口的脆性决定其宏观粗糙不平；特别是由于腐蚀介质的作用，在此缓慢扩展区断口表面必存在带色（常为暗褐色）的腐蚀产物。在正常情况下，不应出现标志疲劳特征的贝纹线；但是当应力与介质两因素不是全部同时作用时（主要是介质有继续作用的情况时），应力腐蚀破裂断口也会出现“类贝壳纹”，如图9-4中B区所示。

瞬断区形貌与过载拉伸断口的瞬断区相近。

图9-4 应力腐蚀破裂宏观断口三个区的形貌(www.xing528.com)

（2）断口微观形貌 相应于宏观断口的三个区，微观断口也有三个区。但作为应力腐蚀破裂微观特征主要标志的在断裂起始区与缓慢扩展区。

应力腐蚀破裂断裂方式大部分是沿晶的，穿晶断裂相对少些，这将由材质与介质环境组合来决定。如综合碳钢和合金钢，铬不锈钢，奥氏体不锈钢，铝合金、镍合金、钛合金等常用材料与NaCl、氯化物等多种常见介质组合，除少数情况为穿晶断裂（碳钢—HCN、奥氏体不锈钢—除FeCl₂、FeCl₃以外的介质）外，其他数十种组合均为沿晶断裂。此外，有的材料—介质环境组合受热处理或环境温度等因素影响可能出现沿晶断裂或是穿晶断裂，如镁合金因热处理条件不同可能呈现穿晶断裂或沿晶断裂，β-黄铜如暴露在氯化物中以及奥氏体不锈钢在热碱溶液中的断裂方式取决于介质温度。

图9-5a、图9-5b、图9-5c分别为对应于图9-4中A、B、C三区的微观形貌特征图，图9-5a为断裂起始区的透射电镜断口的微观照片（×1350），呈现龟裂形式断口，龟甲状裂纹复制出了断口表面上腐蚀产物层中的裂纹（不是材料的晶间裂纹）；在图中右下角有一粒黑色腐蚀产物，是从断口表面萃取下来并保留在复型中的。图9-5b是表示缓慢扩展区的透射电镜断口微观照片（×1700），清晰地呈现出沿晶开裂征兆。图9-5c为瞬断区透射电镜断口微观照片（×3400），在延性的瞬时断裂区中呈现出韧窝结构。

图9-5 应力腐蚀破裂断口三区的微观形貌

a）断裂起始区TEM照片（×1350）

b）缓慢扩展区TEM照片（×1700）

c）瞬断区TEM照片（×3400）