液体金属脆

液体金属脆的概念

当金属构件与液体金属接触时，由于液体金属的作用，构件往往会发生延迟断裂，称为液体金属脆断（LMIC）。

液体金属往往都是那些低熔点金属，如锌、镉、钠和锂等。在不太高的温度下，它们既能熔化成液体和气化成金属气体。当金属构件暴露在熔化了的金属中时，由于渗透作用，这些低熔点金属即可向金属构件内部沿晶界扩散，因而弱化了晶界，造成金属材料的低应力脆断。当构件承受较大的应力时，断裂可能立即发生。但是当构件受力较小时（低于材料的屈服强度），则要经过一定的孕育期后才会发生。

发生LMIC的温度，不一定要超过这些低熔点金属的熔点。例如，AISl4340钢或200B马氏体钢的缺口试样，暴露在镉中，当温度在230℃时就可能发生LMIC，而这一温度还低于镉的熔点（231℃）。

产生液体金属脆的条件

金属构件与液体金属长期接触，就可能产生LMIC，但并不是所有固体一液体接触都会产生。产生LMIC一般应具备以下条件：

（1）它们之间不能形成稳定的高熔点金属间化合物。

（2）它们之间没有较大的溶解度。

（3）固体金属必须与液体金属接触，建立固体一液体金属间的真正接触面，以浸湿固体金属，但接触面不一定要很大。

液体金属脆的特点

（1）液体金属引起的脆断，明显降低材料的断裂强度和总的伸长率。例如，低碳钢由于锂引起的LMIC，其伸长率仅为2%～3%。

（2）LMIC往往是沿晶断裂，但在裂纹传播过程中，也可能出现部分穿晶断裂。当应力状态为拉应力时，断面常和应力轴垂直。

（3）材料的强度越高，对LMIC越敏感。

（4）单相金属的晶粒度，对LMIC的断裂应力有明显影响。品粒越粗大，断裂应力越低。

常见工程材料的液体金属脆断

工程上常用的金属材料如碳钢、不锈钢、低合金钢、铝、铜、钛、镍等，与液体金属接触而产生LMIC的敏感性是不同的。大致有下面的规律：

（1）碳钢和低合金钢对许多液体金属引起脆断是敏感的。在温度为260～815℃之间，镉、黄铜、青铜、铜、锌、铟、锂都可能使其产生LMIC。

（2）不锈钢在一般情况下不发生LMIC。