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        解理彈簧斷口微觀形貌特征

        解理彈簧斷口微觀形貌特征
          在實際使用的金屬彈簧材料中晶體取向是無序的,解理彈簧裂縫沿不同取向解理面擴展過程中彈簧裂縫會相交成具有不同特征的花樣,其中最突出最常見的特征是河流花樣,另外還有舌狀花樣、扇形花樣、魚骨狀花樣、瓦納線及二次裂紋。
          
          一、河流花樣
          
          解理裂紋沿晶粒內許多個互相平行的解理面擴展時相互平行的裂紋通過二次解理;與螺位錯相交;撕裂或通過基體和孿晶的界。
          
          面發生開裂而相互連接,由此產生的條紋花樣類似河流稱為河流花樣;見圖4-3解理裂紋擴展過程中為減少能量的消耗,河流花樣會趨于小河流合并成大河流。根據河流的流向可以判斷裂紋擴展方向及由此找出裂紋源,見圖4-4。
          
          1、解理臺階產生機制
          
         、賰蓚不在同一個平面上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,如圖4-5,4-6,4-7所示。
          
         、诮饫砹鸭y與螺位錯相交截形成臺階。解理裂紋與螺位錯相交產生一個布氏矢量大小的臺階。裂紋擴展過程中如與多個同號螺位錯相交,矢量不斷迭加,達到一定程度便產生一個能夠觀察到的臺階:.裂紋與異號螺位錯相交,臺階就抵消或減少,見圖4-8。
          
         、劢饫砹鸭y之間產生較大的塑性變形,通過撕裂方式連接形成臺階,如圖4-9,4-10,4-11所示。
          
          實際解理斷裂中二次解理與撕裂方式可能同時存在。二次解理臺階的高度也隨著裂紋擴展不斷降低,也可能逐漸被撕裂代替。
          
         、芡ㄟ^基體和孿晶的界面發生開裂連接形成臺階,見圖4-12,4-13所示。
          
          2、河流花樣的起源及在擴展中的形態變化
          
         、 加河流花樣起源于有界面存在的地方:晶界、亞晶界、孿晶界,見圖4-14、4-15。
          
         、 河流花樣起源于夾雜物或析出相,見圖4-16,4-17。
          
         、 河流花樣起源于晶粒內部,這是由于解理面一與螺型位錯交截所致,圖4-18。
          
          河流花樣在擴展過程中遇到傾斜晶界、扭轉晶界和普通大角度晶界時河流形態發生變化。
          
          裂紋與小角度傾斜晶界相交時,河流連續地穿過晶界。小角度傾斜晶界是由刃型位錯組成。晶界兩側晶體取向差小,兩側品體的解理面也只傾斜一個小角度。因此裂紋穿過時河流花樣順延到下一個晶粒。圖4-19為示意圖,圖4-20為彈簧斷口照片。
          
          河流花樣穿過扭轉晶界時將發生河流的激增。扭轉晶界又稱孿晶界,兩側晶體以晶界為公共界面旋轉了一個角度:因此解理裂紋不能簡單的穿過晶界,必須重新形核后才能沿新的解理面擴展。由此造成晶界處河流花樣激增。見圖4-21示意圖,圖4-22為彈簧斷口照片。
          
          裂紋穿過普通大角度晶界時,山于品界位錯密度高、位向差大、會產生大量的河流,晶界兩側河流臺階的高度差大,見圖4-23。
          
          二、“舌狀花樣”
          
          舌狀花樣是在解理面上出現“舌頭”狀的斷裂特征。并不是在所有材料的解理斷裂中都能看到舌狀花樣‘,體心立方晶體在低溫和快速加載時及密排夕‘方金屬材料中由于孿生是主要形變方式,彈簧斷口上經?梢姷缴酄罨,見圖4-24。舌狀花樣形成機理示意見圖4-25。解理主裂紋在100面上沿110方向由A擴展到B,在B處與孿晶相遇,這時它將改變方向沿孿晶與基體的界面112、111方向擴展到C,當與主裂紋之間的材料發生撕裂時沿CD擴展,然后裂紋又回到100面上繼續斷裂。如與主裂紋之間的材料發生二次解理則按圖示CH方向擴展。
          
          舌狀花樣成對出現,在彈簧斷口中的一個斷面上是凸出的,那么在另一斷面上是凹的。舌頭表面一般很光滑。
          
          在鋼鐵材料中常見的舌狀花樣為100與112,它們之間夾角為35度16。另外還有112與100夾角為48度12,112與110之間的夾角為125度26。

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