
【化】 ageing crack
时效裂纹(Ageing Crack)是金属材料科学领域的重要概念,指金属或合金在热处理或长期服役过程中,因时效作用产生的微观或宏观裂纹。该现象最早由英国冶金学家W. Rosenhain于1920年代在铝合金研究中发现。
从形成机制分析,时效裂纹的产生包含三个核心阶段:
工业领域重点关注两类时效裂纹:
检测标准主要依据ASTM E647断裂韧性测试方法,其中规定裂纹扩展速率计算公式: $$ da/dN = C(Delta K)^m $$ 式中C、m为材料常数,ΔK为应力强度因子幅(ASTM International标准文件)。
时效裂纹是材料在加工或处理后,因内部应力、组织变化或环境因素影响,经过一段时间放置后产生的开裂现象。以下是其详细解释:
基本概念
时效裂纹特指金属材料(如钢、不锈钢)在淬火或其他加工完成后,放置一段时间(数小时至数月)后出现的裂纹。例如不锈钢零件加工后可能因氢脆性延迟开裂。
与淬火裂纹的区别
淬火裂纹包括淬火过程中直接产生的裂纹和后续放置阶段的时效裂纹。时效裂纹属于淬火裂纹的后期表现形式。
内应力与组织变化
氢元素的影响
不锈钢
常见于冷加工后未充分退火的零件,如冲压件或焊接件,因氢残留和相变应力导致时效开裂。
其他金属与岩石
地壳岩石在持续应力下也会发生时效脆性蠕变,但机理与金属不同,主要涉及化学活性亚临界开裂。
建议通过优化加工工艺(如控制冷却速率)、增加去应力退火工序、减少氢元素引入(如避免电镀污染)等方式降低风险。
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