如何看懂材料裂纹与断口分析

如何看懂材料裂纹和断口分析，小编给大家整理了知识点。

裂纹和断口的本质

01裂纹

完整金属在应力作用下，某些薄弱部位发生局部破裂而形成的一种不稳定缺陷。

直接破坏材料的连续性

应力集中（多数裂纹尾端尖锐）

▶实际金属零件中不可避免存在各种微裂纹。

▶可能产生于工艺或使用过程中，在特定载荷或环境条件下逐渐产生并逐渐长大，一旦扩展到临界尺寸，零件即发生完全破坏-断裂！通过无损检测，内部有超过按断裂力学计算的临界尺寸的裂纹或缺陷的零件，应报废！

02断口

金属构件在应力作用下分离为互不相连的两个或两个以上部分，断裂处暴露出的自然表面（即裂纹扫过的面积）称为断口。

与断裂过程有关信息的直接记录

判别失效原因的有力证据

金属材料断裂的过程：

裂纹萌生➡裂纹扩展➡断裂

断裂失效形式分类

金属构件可能在制造、成形或使用阶段的启裂、萌生裂纹，受不同的环境因素及承载状态的影响而使裂纹扩展直至断裂。

按塑性变形程度

韧性断裂

材料断裂前及断裂过程中产生明显宏观塑性变形的断裂。

1、断口上形成很多酒杯状微孔坑，称韧窝，所以又称为“韧窝断裂”（微观）；

2、断口外貌呈杯锥状，杯锥底垂直于主应力，锥面平行于最大切应力，与主应力呈45°；

3、断口表面呈纤维状，颜色灰暗（宏观）；

脆性断裂

材料断裂前基本不产生明显宏观塑性变形，表现为突然发生的断裂。

1、 材料或构件内存在宏观裂纹作为“源”；

2、中、低强度钢的脆断事故，一般发生在较低温度（10~15℃以下），高强度钢无明显温度效应；

3、 断口平齐、光亮且与正应力垂直，断口上常有人字纹或放射花样（宏观）。

一般来说，材料断面收缩率大于5%为韧性断裂，小于5%为脆性断裂。

按断裂机理分类

剪切断裂

金属材料在切应力作用下，沿滑移面滑移分离而造成的断裂。分为纯剪切断裂和微孔聚集性断裂。

纯剪切断裂

完全由滑移流变造成断裂，某些纯金属尤其是单晶体金属可产生。

微孔聚集性断裂

1、断裂前产生明显宏观变形，过程缓慢；

2、宏观断口：常呈现暗灰色、纤维状；

3、微观断口：断口上分布大量“韧窝”。韧窝形貌取决于应力状态。

解理断裂

裂纹沿解理面形核，扩展而导致的脆性断裂。常见于体心立方和密排六方金属及合金。

1、解理面一般是低指数或表面能最低的晶面；

2、宏观断口：平齐光亮，常呈放射状或结晶状；

3、微观断口：解理台阶、河流花样、舌状花样。微观断口由许多大致相当于晶粒大小的解理面集合而成的。

按裂纹扩展途径

穿晶断裂

裂纹穿过晶内，可韧性断裂、也可脆性断裂。

沿晶断裂

裂纹沿晶界扩展，多为脆断。当晶粒粗大时呈冰糖状；当晶粒细小时，断口呈细小颗粒状，断口颜色较纤维状断口明亮，其产生原因晶界上有脆性第二相薄膜或杂质元素偏聚。