第1章金屬斷裂

1、第一章第一章 金屬材料的斷裂過程（金屬材料的斷裂過程（4 4學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）將晶體的兩個(gè)原子面沿垂直將晶體的兩個(gè)原子面沿垂直于外力方向拉斷所需的力于外力方向拉斷所需的力th。 th：1）原子力的正弦化（近似） th2sinxx很小時(shí)， thth022sinxxxEEath02Eath02aE，。 2）能量平衡法求th與E關(guān)系 th與拉斷外力做功W外關(guān)系 /2/2/2ththth0002thth0th0221sinsin22xxWdxdxdxaaEE 外=02thW Ea外02 1W 外00/100a E W外與表面能及E的關(guān)系能量平衡，通常，02/100Wa E外 th與E關(guān)系0th0022100

2、 210W EaEEaa外實(shí)際金屬的斷裂應(yīng)力僅為理論實(shí)際金屬的斷裂應(yīng)力僅為理論th值的值的1/101/1000。2. 實(shí)際斷裂強(qiáng)度（格雷菲斯裂紋理論） 有裂紋，拉斷（裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展）看強(qiáng)度到底有什么變化。 條件：無限大板，單位厚度（面積為只乘長(zhǎng)度） th大?。壕ы毚笮〔畈欢? 大塊材料c1001000EE c與th差別原因：引出Griffith理論。 1）彈性體裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展判據(jù)）彈性體裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展判據(jù)無限大板無限大板拉緊再固定拉應(yīng)力拉緊再固定拉應(yīng)力，單位厚度，單位厚度主要研究有主要研究有2c長(zhǎng)裂紋后強(qiáng)度情況長(zhǎng)裂紋后強(qiáng)度情況 開長(zhǎng)2c裂紋能量情況 a. 彈性能減少量（能量釋放率）22e222 (1

3、) cEWcE平面應(yīng)力平面應(yīng)變b. 表面能增加Ws=(2c1)2=4c 裂紋擴(kuò)展2c2c+2dca. 擴(kuò)展單位面積釋放能量（彈性能變化） WeWe+dWe 2c1(2c+2dc) 1 222e()22dWdccdcdcEEb. 形成單位新表面所需表面能WsWs+dWs2c1(2c+2dc) 1s(4)222dWdcdcdcc. 失穩(wěn)條件（臨界條件） es22dWdWdcdc2cEc 有裂紋強(qiáng)度解釋 從上面的公式，若加力前有2c裂紋，這時(shí)加到應(yīng)力c就斷了。例：典型陶瓷材料，E=31011Pa，=1Jm-2，th= E/10= 31010Pa。有長(zhǎng)度2c=2m裂紋，由上公式得c= 4108 Pa，

4、c比th低多了。2）塑性體塑性擴(kuò)展條件）塑性體塑性擴(kuò)展條件 臨界條件：臨界條件：p()cEc聲熱 實(shí)際金屬中斷裂前一定存在裂紋（或相當(dāng)于裂紋），使斷實(shí)際金屬中斷裂前一定存在裂紋（或相當(dāng)于裂紋），使斷裂強(qiáng)度顯著下降。裂強(qiáng)度顯著下降。 大量實(shí)驗(yàn)觀察表明，顯微裂紋總是在強(qiáng)烈塑變區(qū)產(chǎn)生，大量實(shí)驗(yàn)觀察表明，顯微裂紋總是在強(qiáng)烈塑變區(qū)產(chǎn)生，即裂紋形成與金屬局部塑變有關(guān)，也就是與位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)有關(guān)。即裂紋形成與金屬局部塑變有關(guān)，也就是與位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)有關(guān)。(解理裂紋解理裂紋) 當(dāng)當(dāng)fmax達(dá)到材料的理論斷裂強(qiáng)度達(dá)到材料的理論斷裂強(qiáng)度th時(shí)，則在時(shí)，則在th作用下將使作用下將使塞積群前端形成微裂紋。塞積群前端形成微裂紋。o

5、1/2max(70.5 )/ 2()()ifdr 以上所述主要涉及解理裂紋的形成，并不意味著由此形成以上所述主要涉及解理裂紋的形成，并不意味著由此形成的裂紋將迅速擴(kuò)展而導(dǎo)致金屬材料完全斷裂。的裂紋將迅速擴(kuò)展而導(dǎo)致金屬材料完全斷裂。i滑移面上有效切應(yīng)力滑移面上有效切應(yīng)力甄納認(rèn)為甄納認(rèn)為nb、長(zhǎng)為、長(zhǎng)為r的楔形裂紋（空洞形位錯(cuò)），斯特羅應(yīng)力形成裂紋的楔形裂紋（空洞形位錯(cuò)），斯特羅應(yīng)力形成裂紋 ： a) 塑性變形形成微裂紋；塑性變形形成微裂紋； b) 裂紋在同一個(gè)晶粒內(nèi)初期長(zhǎng)大；裂紋在同一個(gè)晶粒內(nèi)初期長(zhǎng)大； c) 裂紋越過晶界向相鄰晶粒擴(kuò)展。裂紋越過晶界向相鄰晶粒擴(kuò)展。a)b)c)(解理裂紋解理裂紋

6、) 在在-Fe (bcc)中：中： 滑移面滑移面(110)，滑移方向，滑移方向111。 右圖中兩個(gè)正交滑移面（右圖中兩個(gè)正交滑移面（101）與）與（101）相交于解理面（）相交于解理面（001）中的）中的010軸線。軸線。 若沿（若沿（101）和（）和（101）各有柏）各有柏氏矢量為氏矢量為a/2111和和a/2111的平行的平行位錯(cuò)列在交叉線上相遇，即可形成位錯(cuò)列在交叉線上相遇，即可形成新位錯(cuò)新位錯(cuò)a001，其反應(yīng)式如下：，其反應(yīng)式如下：因?yàn)榉磻?yīng)后能量有所降低，故合成的新位錯(cuò)是穩(wěn)定的，是因?yàn)榉磻?yīng)后能量有所降低，故合成的新位錯(cuò)是穩(wěn)定的，是不動(dòng)位錯(cuò)。當(dāng)塞積位錯(cuò)較多時(shí)，其多余的半原子排象楔子不動(dòng)位

7、錯(cuò)。當(dāng)塞積位錯(cuò)較多時(shí)，其多余的半原子排象楔子一樣插入（一樣插入（001）中，使之解理開裂，形成裂紋。）中，使之解理開裂，形成裂紋。(解理裂紋解理裂紋) 上述微裂紋形成模型都上述微裂紋形成模型都材料中的材料中的的的。這些。這些粒子的粒子的。粗碳化物粒子將促進(jìn)。粗碳化物粒子將促進(jìn)鋼發(fā)生解理斷裂，而含細(xì)碳化物粒子的鋼卻表現(xiàn)出較好的韌性。基于此鋼發(fā)生解理斷裂，而含細(xì)碳化物粒子的鋼卻表現(xiàn)出較好的韌性。基于此Smith提出了新的解理斷模型。提出了新的解理斷模型。晶晶界界碳碳化化物物c鐵素體鐵素體p晶粒直徑晶粒直徑 d裂紋裂紋碳化物邊界形成裂紋的碳化物邊界形成裂紋的Smith模型模型 根據(jù)根據(jù)Smith理論

8、，塞積頭前端造成拉應(yīng)力集中，此應(yīng)力將使碳化物理論，塞積頭前端造成拉應(yīng)力集中，此應(yīng)力將使碳化物開裂，其條件（此時(shí)開裂，其條件（此時(shí)=c）：）：212)1(E4)(dpic 碳化物中形成裂紋后，要使裂紋擴(kuò)展到相碳化物中形成裂紋后，要使裂紋擴(kuò)展到相鄰鐵素體中，還需克服鐵素體的表面能，令鄰鐵素體中，還需克服鐵素體的表面能，令p為鐵素體的比表面能與為鐵素體的比表面能與c之和，則上式為：之和，則上式為：212)1 (E4)(dpic 若若分量處于上兩式所確定的應(yīng)力分量處于上兩式所確定的應(yīng)力 和和 之之間，則碳化物中形成裂紋后，尚需經(jīng)過裂紋擴(kuò)展階段裂紋才間，則碳化物中形成裂紋后，尚需經(jīng)過裂紋擴(kuò)展階段裂紋才能

9、通過相鄰鐵素體，這是一種裂紋擴(kuò)展所控制的斷裂。類似能通過相鄰鐵素體，這是一種裂紋擴(kuò)展所控制的斷裂。類似柯垂耳模型的推導(dǎo)，可得到裂紋擴(kuò)展所控制的斷裂判據(jù)：柯垂耳模型的推導(dǎo)，可得到裂紋擴(kuò)展所控制的斷裂判據(jù)： cc2120)1(E4cpf式中式中c0為碳化物片層厚度，為碳化物片層厚度， c0， m ，即該模型認(rèn)為碳，即該模型認(rèn)為碳化物厚度是控制斷裂的主要化物厚度是控制斷裂的主要組織參數(shù)。組織參數(shù)。 由上述幾種裂紋形成模型可看出：裂紋一般均在有界面存在的地方，由上述幾種裂紋形成模型可看出：裂紋一般均在有界面存在的地方，如晶界、相界、孿晶界等，因這些地方易造成位錯(cuò)塞積。實(shí)驗(yàn)結(jié)果也支如晶界、相界、孿晶界等

10、，因這些地方易造成位錯(cuò)塞積。實(shí)驗(yàn)結(jié)果也支持了這種觀點(diǎn)。觀察表明，裂紋經(jīng)常都在晶界、亞晶界、孿晶界，孿晶持了這種觀點(diǎn)。觀察表明，裂紋經(jīng)常都在晶界、亞晶界、孿晶界，孿晶交叉處，夾雜物或第二相與集體界面等地方首先形成。交叉處，夾雜物或第二相與集體界面等地方首先形成。 這些模型的基本出發(fā)點(diǎn)都是在切應(yīng)力作用下，先使位錯(cuò)這些模型的基本出發(fā)點(diǎn)都是在切應(yīng)力作用下，先使位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，然后由于不同原因而造成位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)受阻，由塞積位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，然后由于不同原因而造成位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)受阻，由塞積位錯(cuò)的彈性應(yīng)力場(chǎng)的拉應(yīng)力而造成開裂。的彈性應(yīng)力場(chǎng)的拉應(yīng)力而造成開裂。（脆性斷裂）（包括裂紋形成及擴(kuò)展）（脆性斷裂）（包括裂紋形成及擴(kuò)展） 微觀

11、特征是平坦的鏡面。微觀特征是平坦的鏡面。（解理斷裂及解理面）（解理斷裂及解理面） 金屬材料在一定條件下，當(dāng)外加正應(yīng)力達(dá)到一定數(shù)值后，金屬材料在一定條件下，當(dāng)外加正應(yīng)力達(dá)到一定數(shù)值后，以極快速度沿一定的晶體學(xué)平面產(chǎn)生的穿晶斷裂，是金屬原以極快速度沿一定的晶體學(xué)平面產(chǎn)生的穿晶斷裂，是金屬原子正向分離，這個(gè)一定的晶體學(xué)平面稱為解理面。子正向分離，這個(gè)一定的晶體學(xué)平面稱為解理面。 一般都是低指數(shù)晶面或表面能最低的晶面。一般都是低指數(shù)晶面或表面能最低的晶面。例如：例如：-Fe滑移面為滑移面為 110；解理面為；解理面為001。 通常體心立方、密排六方、低溫通常體心立方、密排六方、低溫fcc也可。也可。

12、解理斷裂總是脆性斷裂，有時(shí)解理前也有一定塑性，解解理斷裂總是脆性斷裂，有時(shí)解理前也有一定塑性，解理斷裂是指斷裂機(jī)理，脆性斷裂是斷裂宏觀狀態(tài)。理斷裂是指斷裂機(jī)理，脆性斷裂是斷裂宏觀狀態(tài)。 屈服（少量變形）屈服（少量變形）生成終止于晶界的初生裂紋生成終止于晶界的初生裂紋初初生裂紋越過晶界（如何越過？）生裂紋越過晶界（如何越過？）擴(kuò)展擴(kuò)展斷裂。斷裂。 初生裂紋按初生裂紋按（Zener-Stroh ）、）、Smith）、）、（Cottrell）理論機(jī)制生成。終止于晶）理論機(jī)制生成。終止于晶界，其斷裂面沒有花樣（即剛開始無花樣，若在在自己境界，其斷裂面沒有花樣（即剛開始無花樣，若在在自己境內(nèi)擴(kuò)展就有了花

13、樣）。內(nèi)擴(kuò)展就有了花樣）。 初生裂紋面與其相鄰初生裂紋面與其相鄰的一個(gè)晶粒相交于晶界，的一個(gè)晶粒相交于晶界，外力與此處產(chǎn)生巨大應(yīng)力外力與此處產(chǎn)生巨大應(yīng)力集中，使相鄰晶粒不同高集中，使相鄰晶粒不同高度的解理面開裂，形成平度的解理面開裂，形成平臺(tái)，平臺(tái)之間二次解理形臺(tái)，平臺(tái)之間二次解理形成臺(tái)階等（也可撕裂）。成臺(tái)階等（也可撕裂）。 與螺位錯(cuò)相交、二次解理、撕裂棱。與螺位錯(cuò)相交、二次解理、撕裂棱。 為解理為解理、花樣、花樣、花樣?；?。間距小間距小間距大，可能間距大，可能有韌窩有韌窩 小角度傾斜晶界（有刃型位錯(cuò)組成的小角度傾斜晶界（有刃型位錯(cuò)組成的非扭轉(zhuǎn)亞晶界），河流能越過晶界，延續(xù)非扭轉(zhuǎn)亞晶界），

14、河流能越過晶界，延續(xù)到相鄰晶粒內(nèi)。到相鄰晶粒內(nèi)。（走向稍變，花樣變化不大）（走向稍變，花樣變化不大） 大角度晶界（包括扭轉(zhuǎn)亞晶界），裂大角度晶界（包括扭轉(zhuǎn)亞晶界），裂紋不能穿過晶界，必須重新形核，裂紋沿紋不能穿過晶界，必須重新形核，裂紋沿若干組新的平行的解理面擴(kuò)展，使臺(tái)階激若干組新的平行的解理面擴(kuò)展，使臺(tái)階激增，形成大量河流。增，形成大量河流。（位錯(cuò)多，臺(tái)階激增）（位錯(cuò)多，臺(tái)階激增） 是由平行解理面臺(tái)階連接而成。即同是由平行解理面臺(tái)階連接而成。即同號(hào)臺(tái)階匯合成大臺(tái)階，大臺(tái)階匯合成河流。號(hào)臺(tái)階匯合成大臺(tái)階，大臺(tái)階匯合成河流。 解理裂紋沿孿晶界擴(kuò)展留下舌頭狀凹臺(tái)或凸臺(tái)。解理裂紋沿孿晶界擴(kuò)展留下舌頭

15、狀凹臺(tái)或凸臺(tái)。 另外：另外：還有準(zhǔn)解理還有準(zhǔn)解理（是解（是解理而非解理）。特點(diǎn)：斷理而非解理）。特點(diǎn)：斷裂路徑不再與晶粒位相有裂路徑不再與晶粒位相有關(guān)，不再沿一定的晶體學(xué)關(guān)，不再沿一定的晶體學(xué)平面，主要與細(xì)小碳化物平面，主要與細(xì)小碳化物質(zhì)量有關(guān)。質(zhì)量有關(guān)。（撕裂棱較多，往（撕裂棱較多，往往有一定的塑性）往有一定的塑性） 解理：一定晶體內(nèi)平面準(zhǔn)解理：不一定與解理的區(qū)別解理：晶界裂紋源準(zhǔn)解理：第二相 塑性變形使第二相碎裂或第二相與基體界面脫離形成塑性變形使第二相碎裂或第二相與基體界面脫離形成微孔、微孔之間的基體塑性變形，產(chǎn)生內(nèi)頸縮、然后斷裂。微孔、微孔之間的基體塑性變形，產(chǎn)生內(nèi)頸縮、然后斷裂。 微

16、孔成核微孔成核長(zhǎng)大長(zhǎng)大聚合直至斷裂。聚合直至斷裂。 位錯(cuò)環(huán)在第二相周圍堆積，向界面運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)環(huán)在第二相周圍堆積，向界面運(yùn)動(dòng)造成界面分造成界面分離離形成微孔形成微孔位錯(cuò)重新激活位錯(cuò)重新激活微孔長(zhǎng)大微孔長(zhǎng)大各向方向長(zhǎng)大各向方向長(zhǎng)大截面減小截面減小縮頸縮頸形成微裂紋形成微裂紋裂紋尖端又形成新的微裂紋尖端又形成新的微孔孔新微孔借頸縮與裂紋連通新微孔借頸縮與裂紋連通使裂紋進(jìn)一步長(zhǎng)大。使裂紋進(jìn)一步長(zhǎng)大。 韌窩形狀：視應(yīng)力狀態(tài)不同而異，等軸、拉長(zhǎng)和撕裂韌韌窩形狀：視應(yīng)力狀態(tài)不同而異，等軸、拉長(zhǎng)和撕裂韌窩。窩。 韌窩大?。ㄖ睆脚c深度）：決定于第二相質(zhì)點(diǎn)的大小和韌窩大?。ㄖ睆脚c深度）：決定于第二相質(zhì)點(diǎn)的大小和密度

17、、基體材料的塑變能力和應(yīng)變硬化指數(shù)、外加應(yīng)力大小密度、基體材料的塑變能力和應(yīng)變硬化指數(shù)、外加應(yīng)力大小和狀態(tài)。和狀態(tài)。呈呈“冰糖狀冰糖狀”。 帶有晶界刻面帶有晶界刻面（即小平面）的所謂（即小平面）的所謂“冰糖塊冰糖塊”狀形貌。狀形貌。 焊接熱影響區(qū)，高溫蠕變；焊接熱影響區(qū)，高溫蠕變； 氫脆、應(yīng)力腐蝕、回火脆氫脆、應(yīng)力腐蝕、回火脆 鑄造金屬、焊接接頭鑄造金屬、焊接接頭晶界弱化。晶界弱化。沿沿晶界晶界分布分布脆性相薄膜，脆性相薄膜，很軟的很軟的相，低熔點(diǎn)合金或雜質(zhì)向晶界富集相，低熔點(diǎn)合金或雜質(zhì)向晶界富集，可產(chǎn)生，可產(chǎn)生 沿晶脆斷。沿晶脆斷。 沒有裂紋的形成與擴(kuò)張 韌斷韌斷斷前產(chǎn)生明顯宏觀塑變。斷前產(chǎn)

18、生明顯宏觀塑變。 特點(diǎn)：斷口呈暗灰色，纖維狀。特點(diǎn)：斷口呈暗灰色，纖維狀。 脆斷脆斷斷前基本上不產(chǎn)生塑變。斷前基本上不產(chǎn)生塑變。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 低應(yīng)力脆斷（工作應(yīng)力材料的低應(yīng)力脆斷（工作應(yīng)力材料的s）；）； 脆斷源從內(nèi)部的宏觀缺陷處開始；脆斷源從內(nèi)部的宏觀缺陷處開始； 溫度溫度脆斷傾向脆斷傾向； 斷口平齊光亮，與正應(yīng)力斷口平齊光亮，與正應(yīng)力，呈人字紋，呈人字紋 或放射花樣，結(jié)晶狀?；蚍派浠樱Y(jié)晶狀。 通常脆斷也產(chǎn)生微量塑變，一般規(guī)定光滑拉伸通常脆斷也產(chǎn)生微量塑變，一般規(guī)定光滑拉伸5%為脆斷。材料為脆斷。材料韌、脆性根據(jù)斷前塑變量恒量，實(shí)驗(yàn)條件改變，材料韌脆行為也改變。韌、脆性根據(jù)斷前塑變量恒

19、量，實(shí)驗(yàn)條件改變，材料韌脆行為也改變。 穿晶斷裂穿晶斷裂裂紋穿過境內(nèi)裂紋穿過境內(nèi) 沿晶斷裂沿晶斷裂裂紋沿晶界擴(kuò)展裂紋沿晶界擴(kuò)展韌斷韌斷：大多數(shù)室溫拉斷：大多數(shù)室溫拉斷脆斷脆斷：低溫下拉斷：低溫下拉斷脆斷脆斷：夾雜或沉淀物在晶界處聚集：夾雜或沉淀物在晶界處聚集韌斷韌斷：高溫下沿晶界流動(dòng)發(fā)生塑變：高溫下沿晶界流動(dòng)發(fā)生塑變裂紋裂紋晶界晶界裂紋裂紋晶界晶界 解理斷解理斷正應(yīng)力作用下所產(chǎn)生的穿晶斷。正應(yīng)力作用下所產(chǎn)生的穿晶斷。 斷裂面是嚴(yán)格沿一定的晶面（即解理面，一般是低斷裂面是嚴(yán)格沿一定的晶面（即解理面，一般是低指數(shù)晶面或表面能最低的晶面）而分離。如體心、密排六方指數(shù)晶面或表面能最低的晶面）而分離。如

20、體心、密排六方金屬與合金在低溫、沖擊下能使解理斷發(fā)生。金屬與合金在低溫、沖擊下能使解理斷發(fā)生。 通常通常解理斷是脆斷，但脆斷不一定是解理斷。解理斷是脆斷，但脆斷不一定是解理斷。前者指斷裂前者指斷裂機(jī)理而言，后者則指斷裂的宏觀性態(tài)。機(jī)理而言，后者則指斷裂的宏觀性態(tài)。 剪切斷剪切斷切應(yīng)力作用下沿滑移面滑移而造成滑移面分離切應(yīng)力作用下沿滑移面滑移而造成滑移面分離 微孔聚集型微孔聚集型經(jīng)微孔形核、長(zhǎng)大互相連接導(dǎo)致斷裂經(jīng)微孔形核、長(zhǎng)大互相連接導(dǎo)致斷裂純金屬、單晶體常發(fā)生，斷純金屬、單晶體常發(fā)生，斷口呈口呈。高純金屬、多晶體完全韌斷高純金屬、多晶體完全韌斷呈呈。如。如Pb及其合金。及其合金。滑斷（純剪切斷

21、）滑斷（純剪切斷）晶內(nèi)微孔聚集穿晶斷晶內(nèi)微孔聚集穿晶斷低碳鋼杯錐狀斷口低碳鋼杯錐狀斷口沿晶微孔聚集沿晶斷沿晶微孔聚集沿晶斷高溫蠕變高溫蠕變正斷正斷斷口取向與最大正應(yīng)力斷口取向與最大正應(yīng)力，正斷是由拉，正斷是由拉應(yīng)力或正應(yīng)變所引起的應(yīng)力或正應(yīng)變所引起的斷裂。常見于斷裂。常見于和和較較的場(chǎng)合。的場(chǎng)合。正斷抗力正斷抗力 SmaxSot材料抵抗正斷破壞的能力。材料抵抗正斷破壞的能力。切斷切斷斷口取向與最大斷口取向與最大方向方向，與最大，與最大正應(yīng)力呈正應(yīng)力呈角。切斷是由于切應(yīng)力或且應(yīng)變所引起的角。切斷是由于切應(yīng)力或且應(yīng)變所引起的斷裂。常發(fā)生于斷裂。常發(fā)生于或或的情的情況，如拉伸斷口的剪切唇。況，如拉伸

22、斷口的剪切唇。 切斷抗力切斷抗力 tmaxtk材料抵抗切斷破壞的能力。材料抵抗切斷破壞的能力。靜載斷裂（拉伸斷、扭轉(zhuǎn)斷、剪切斷），靜載斷裂（拉伸斷、扭轉(zhuǎn)斷、剪切斷），沖擊斷裂，疲勞斷裂；沖擊斷裂，疲勞斷裂；低溫冷脆斷裂，高溫蠕變斷裂，應(yīng)力腐低溫冷脆斷裂，高溫蠕變斷裂，應(yīng)力腐蝕和氫脆斷裂；蝕和氫脆斷裂；磨損和接觸疲勞為不完全斷裂。磨損和接觸疲勞為不完全斷裂。是指零件斷裂后的自然表面。是指零件斷裂后的自然表面。由于金屬材料中裂紋總是沿著阻力最小的路徑擴(kuò)展，由于金屬材料中裂紋總是沿著阻力最小的路徑擴(kuò)展，故斷口一般發(fā)生在材料性能最弱或應(yīng)力最大處。故斷口一般發(fā)生在材料性能最弱或應(yīng)力最大處。零件斷裂面的輪

23、廓線和粗糙度等特征，真實(shí)記錄了有零件斷裂面的輪廓線和粗糙度等特征，真實(shí)記錄了有關(guān)斷裂過程的許多珍貴資料。關(guān)斷裂過程的許多珍貴資料。根據(jù)分析手段和觀察范圍，一般可分根據(jù)分析手段和觀察范圍，一般可分宏觀和微觀斷口兩大類。宏觀和微觀斷口兩大類?？刹槊鲾嗔寻l(fā)生的原因，為推斷斷裂經(jīng)可查明斷裂發(fā)生的原因，為推斷斷裂經(jīng)歷的過程提供依據(jù)，進(jìn)而可據(jù)此確定斷裂性質(zhì)及斷裂機(jī)理，為改歷的過程提供依據(jù)，進(jìn)而可據(jù)此確定斷裂性質(zhì)及斷裂機(jī)理，為改進(jìn)設(shè)計(jì)、加工工藝及合理選材等指明方向。進(jìn)設(shè)計(jì)、加工工藝及合理選材等指明方向。系指用肉眼、放大鏡（單鏡片放大鏡常見倍率在系指用肉眼、放大鏡（單鏡片放大鏡常見倍率在10 倍倍以下，雙鏡片

24、放大鏡常見倍率在以下，雙鏡片放大鏡常見倍率在20倍以下。如果倍率要求高，就需倍以下。如果倍率要求高，就需要用到顯微鏡了。）或低倍顯微鏡所觀察到的斷口形貌。在斷裂事要用到顯微鏡了。）或低倍顯微鏡所觀察到的斷口形貌。在斷裂事故分析中總是首先進(jìn)行宏觀斷口分析。從宏觀分析中大體可判斷出故分析中總是首先進(jìn)行宏觀斷口分析。從宏觀分析中大體可判斷出斷裂的類型（韌斷、脆斷或是疲勞斷？），也可大體找出裂紋源位斷裂的類型（韌斷、脆斷或是疲勞斷？），也可大體找出裂紋源位置和裂紋擴(kuò)展路徑，并粗略地找出破壞的原因。置和裂紋擴(kuò)展路徑，并粗略地找出破壞的原因。（通常指）用高倍電子顯微鏡所觀察到的斷口形貌。（通常指）用高倍電

25、子顯微鏡所觀察到的斷口形貌。縮頸導(dǎo)致縮頸導(dǎo)致三向應(yīng)力三向應(yīng)力形成形成夾雜或第夾雜或第二相碎裂二相碎裂形成微孔形成微孔微孔長(zhǎng)大微孔長(zhǎng)大聚集后成聚集后成顯微裂紋顯微裂紋顯微裂紋顯微裂紋在塑變形在塑變形成帶擴(kuò)展成帶擴(kuò)展交叉連接交叉連接成鋸齒狀成鋸齒狀邊緣剪切邊緣剪切斷，其表斷，其表面平滑與面平滑與拉應(yīng)力方拉應(yīng)力方向呈向呈45光滑圓柱拉伸試樣的韌性斷口，由光滑圓柱拉伸試樣的韌性斷口，由、和和三個(gè)區(qū)域組成。三個(gè)區(qū)域組成。 粗糙的纖維在斷口中央，呈暗灰色。粗糙的纖維在斷口中央，呈暗灰色。 縮頸中心有增大的三向應(yīng)力，在缺陷處形成裂紋，連接長(zhǎng)大，由很多切斷縮頸中心有增大的三向應(yīng)力，在缺陷處形成裂紋，連接長(zhǎng)大，

26、由很多切斷的小杯錐組成，每個(gè)小杯錐斜面與外力成的小杯錐組成，每個(gè)小杯錐斜面與外力成45。 該區(qū)所在平面宏觀上該區(qū)所在平面宏觀上拉伸應(yīng)力方向，實(shí)質(zhì)上在切應(yīng)力作用下，由塑變過拉伸應(yīng)力方向，實(shí)質(zhì)上在切應(yīng)力作用下，由塑變過程中微裂紋不斷擴(kuò)展和相互連接所造成。程中微裂紋不斷擴(kuò)展和相互連接所造成。 放射線平行于裂紋擴(kuò)展方向。放射線平行于裂紋擴(kuò)展方向。 放射花樣是在裂紋達(dá)到臨界尺寸后，作剪切型快速、低能量撕裂的結(jié)果。放射花樣是在裂紋達(dá)到臨界尺寸后，作剪切型快速、低能量撕裂的結(jié)果。 宏觀塑變量是很小呈脆性斷裂，但微觀仍有很大塑變。宏觀塑變量是很小呈脆性斷裂，但微觀仍有很大塑變。 材料越脆，放射線越細(xì)，甚者放射線消失。材料越脆，放射線越細(xì)，甚者放射線消失。 其表面平滑，與拉伸應(yīng)力方向呈其表面平滑，與拉伸應(yīng)力方向呈45。 按斷裂力學(xué)觀點(diǎn)，此區(qū)裂紋是在平面應(yīng)力狀態(tài)下的失穩(wěn)擴(kuò)展。按斷裂力學(xué)觀點(diǎn)，此區(qū)裂紋是在平面應(yīng)力狀態(tài)下的失穩(wěn)擴(kuò)展。 塑變量很大，屬韌性斷裂區(qū)。塑變量很大，屬韌性斷裂區(qū)。試樣形狀、尺寸、材料、溫度、速度、受力狀態(tài)變化時(shí)，斷口三區(qū)域形態(tài)試樣形狀、尺寸、材