Abstract
Arguably, there is no more serious materials engineering problem than intergranular stress corrosion cracking (ISCC). Considerable evidence now exists to support the view that various aspects of grain boundary (GB) geometry, its distribution and spatial placement can be altered by processing to achieve beneficial reductions in ISCC susceptibility in some alloy systems. Orientation imaging microscopy (OIM) provides an important new tool to rapidly and quantitatively reveal those aspects of grain boundary geometry in polycrystalline materials that may be relevant to ISCC. Applications of the method of orientation imaging are briefly reviewed, with an emphasis on measuring the distribution of interface geometry. A new probabilistic model for crack propagation through a GB network is proposed. The process of crack advance across GB segments is modeled by a Markov chain. By assigning strengths to the GBs, the transition probability of a crack proceeding from one segment to another is calculated. From this information, both time-dependent crack growth and the complete path of a crack in a failed material may be described. The dependence of the crack path upon the distribution of GB geometry can be estimated. This model can be used to examine ISCC in nickel-ehromium-iron alloys, where the GB information will be experimentally determined using OIM. Résumé Sans doute, n'y-a-t'il pas de problème de génie des matériaux plus important que les fissurations par corrosion intergranulaire sous contrainte (ISCC). Il existe maintenant des évidences considérables pour supporter l'idée que nous pouvons altérer plusieurs aspects de la géométrie des joints de grains (GB), de leur distribution et de leur orientation spatiale au cours de la fabrication afin de réduire d'une manière bénéfique leur susceptibilité en ISCC de certains systèmes d'alliages. La microscopie à imagerie orientée (OIM) fournit de nouveaux outils importants pour révéler rapidement et quantitativement les aspects de la géométrie des joints de grains des matériaux polycristallins ayant de l'importance pour l'ISCC. Nous résumons succintement les applications de la méthode d'orientation par imagerie, en insistant sur la mesure de la distribution de la géométrie des interfaces. Nous proposons un nouveau modèle de probabilité pour la propagation des fissures dans un réseau de joints de grains. Le processus de progression des fissures au travers de segments de joints de grains est modelisé par une chaîne de Markov. En assignant des forces aux joints de grains nous calculons la probabilité de transition qu'a une fissure de se propager d'un segment de joints de grains è un autre. Grâce à ces informations, nous pouvons décrire la croissance d'une fissure en fonction du temps tout comme la trajectoire complète d'une fissure dans un matériau se fracturant. Nous pouvons estimer le chemin de fissuration en fonction de la distribution de la géométrie des joints de grains. Ce modèle peut être utilisé pour examiner l'ISCC dans les alliages de nickel–ehrome–fer, où les informations concernant les GB seront déterminées expérimentalement en utilisant l'IOM.