断口形貌特征
断口形貌特征
二）宏观断口特征
1）断口三要素 纤维状区、放射状区、剪切唇。
三要素的大小分布和材质、形状、温度及受力状态有关。有时并不同时出现。
根据的分布类型、面积大小及形状等可以推测应力大小、应力状态、温度、材质 情况；可判断裂源和扩展方向。
2）不同断裂机制断口的宏观特征 1.韧窝断裂 材料由于激烈的局部塑性变形引起的断裂称韧窝断裂或韧性断裂。 韧窝断裂断口的宏观特征是具有纤维状和剪切唇标记。 纤维状呈现凹凸不平的宏观外貌。 剪切唇形貌区域呈现倾斜断面，往往在断口边缘出现。
主要光学仪器为金相显微镜和立体显微镜。
2）电子显微镜断口分析技术
1.透射电镜技术
通常断口凹凸不平，通过复型，利用电子束从样品中透射的电子成象，透射电 镜可以得到高分辨率的电子图象，研究断口的形貌特征。常用倍率为×2000-×30000 ）。 2.扫描电镜技术 扫描电镜利用电子束在样品表面上扫描，引起二次电子发射，经放大成象。扫描 电镜不必复型，可直接观察较大的样品。能清晰显示出样品的凹凸形貌特征。在同 一位置可用不同倍率连续放大观察（数十至上万倍）。取样不方便时，也可采用复 型技术。
2.解理断裂 晶体材料受拉应力使晶体沿一定的结晶学平面发生分离的过程称解理断裂，断 口称解理断口。
解理断裂断口的突出宏观特征是具有小刻面和放射状条纹。
解理断口的结晶面呈无规则取向，有闪闪发光特征。称发光的小平面为小刻面。 解理断口的另一特征是具有人字状条纹或放射状条纹。容易判断裂源和扩展方向。
3.滑移分离 滑移分离断口就是剪切断口，与剪切唇相同。断口倾斜，呈 角。
（二）断口形貌特征
（二）断裂机制和断口形貌特征 一）断裂分类
1）按断裂性质分类
塑性断裂
纤维状断口 （与正应力方向垂直） 剪切断口 （ 45 、剪切唇）
疲劳断口的宏观形貌特征课件
目录
➢ 疲劳断口的观察方法 ➢ 疲劳断口的宏观形貌特征 ➢ 根据宏观形貌特征判断受载情况
疲劳断口的观察方法
• 断裂机理的分类 （1）解理断裂 （2）准解理断裂 （3）韧窝断裂 （4）沿晶断裂
（5）疲劳断裂
（6）蠕变断裂 （7）…….
韧窝断裂
沿晶断裂
疲劳断口的观察方法
• 为什么要进行疲劳断口分析？ 断口总是发生在金属组织中最薄弱的地方，记录着有关
断裂全过程的许多珍贵资料。借助断口可以分析断裂类型、 断裂方式、断裂路径、断裂过程、断裂性质、断裂原因和断 裂机理，所以对断口的观察和研究一直受到重视。疲劳断口提供ຫໍສະໝຸດ 大量信息，由断口可分析裂纹起因、扩
展信息、临界裂纹尺寸、破坏载荷等，是疲劳失效分析的重
要依据。
断口的宏观形貌特征
• 疲劳断口分析的实验基础： 对断口表面的宏观形貌和微观结构特征进行直接观察和
断口形貌的分类及微观特征
断口形貌的分类及微观特征
断口形貌可以根据其外观分为以下几类：
1. 河流断口：呈现出弯曲的流水形状和河道峡谷的特征，通常见于金属的高强度拉伸和冲击断口。
2. 绒毛断口：这种断口看起来像一块绒毛，主要是由于断面存在许多小孔和纤维状物质形成的，常见于吸水性材料，如木材和纸张。
3. 贝壳断口：这种断口形状有如贝壳的形态，外形平滑而有规律，常见于金属和玻璃等坚硬材料。
4. 支沟型断口：这种断口从宏观上看像一条支沟，常见于部分塑料材料和玻璃等材料。
5. 脆性断口：这种断口通常在低温下出现，表现为突然断开，并且断口表现出平整的层状或亚晶粒骨架。
微观特征方面，不同材料的断口形貌会呈现出不同的微观特征。
例如，海绵状金属断口会展现出大量的细小孔洞分布在其断面中。
而在钢铁等材料的断口中，会看到沿晶裂纹或交互合并的岛状晶界。
此外，断口中晶粒的尺寸和取向也会对其
宏观形态产生影响。
压缩断口形貌特征
压缩断口形貌特征压缩断口形貌特征是指在材料受到压缩力作用下，断口上所呈现出的形貌特征。
这些特征可以提供有关材料断裂行为和力学性能的重要信息。
本文将介绍压缩断口形貌特征的几种常见类型，并分析其产生机制和影响因素。
一、平整断裂面平整断裂面是指在压缩断裂过程中，断口上没有明显的纹理、孔洞或裂纹，表面平整光滑。
这种断口形貌表明材料具有良好的韧性和延展性，能够吸收较大的能量。
平整断裂面通常出现在金属、塑料等具有良好延展性的材料中。
二、韧突断裂面韧突断裂面是指在压缩断裂过程中，断口上出现了类似沥青的韧突状结构。
这种断口形貌表明材料在受到压缩力作用时发生了局部断裂，但整体上仍具有韧性。
韧突断裂面通常出现在高分子材料中，如橡胶、聚合物等。
三、晶粒破碎断裂面晶粒破碎断裂面是指在压缩断裂过程中，断口上出现了明显的晶粒破碎和晶界剪切。
这种断口形貌表明材料的断裂是由晶粒间的剪切和滑移引起的。
晶粒破碎断裂面通常出现在金属材料中，如铝合金、钢材等。
四、脆性断裂面脆性断裂面是指在压缩断裂过程中，断口上出现了明显的裂纹和断裂面。
这种断口形貌表明材料具有较低的韧性和延展性，易于发生断裂。
脆性断裂面通常出现在脆性材料中，如陶瓷、玻璃等。
压缩断口形貌特征的产生机制和影响因素主要包括以下几个方面：1. 材料的力学性能：材料的韧性和延展性决定了其在受到压缩力作用时的断裂行为。
具有良好韧性和延展性的材料在断裂过程中能够吸收较大的能量，形成平整断裂面或韧突断裂面。
而具有较低韧性和延展性的材料容易发生脆性断裂。
2. 断裂模式：不同的断裂模式会导致不同的断口形貌特征。
例如，晶粒破碎断裂面主要发生在金属材料中，而脆性断裂面主要发生在脆性材料中。
3. 断裂机制：材料的断裂机制也会影响压缩断口形貌的特征。
不同的断裂机制会导致断裂面上出现不同的裂纹和破碎结构。
压缩断口形貌特征是材料在受到压缩力作用下所呈现出的断裂形貌。
通过观察和分析这些特征，可以获取有关材料的断裂行为和力学性能的重要信息。
冲击断口形貌特征
冲击断口形貌特征冲击断口形貌特征是指在材料受到冲击力作用时，材料内部发生的断口形态和特征。
通过对冲击断口形貌的观察和分析，可以对材料的力学性能和物理特性进行研究和评估。
以下是对冲击断口形貌特征的探讨：一、冲击断口形貌的定义和形成原理冲击断口形貌是指材料在受到外力冲击时，由于其力学性质和物理特性等因素的影响，所产生的断口形态和特征。
冲击力作用下，材料内部出现应力集中、变形、裂纹扩展等现象，最终导致材料断裂，形成断口。
二、冲击断口形貌的分类1、韧性断口：韧性断口是指在冲击载荷作用下，材料仍然具有一定的变形能力，在断裂前形成大量的拉伸裂纹和韧突等特征。
韧性断口常出现在具有高韧性的材料中，如塑料、橡胶等。
2、脆性断口：脆性断口是指在冲击载荷作用下，材料发生迅速破裂的现象，形成光滑的断口，并且很少出现变形和韧突等特征。
脆性断口常出现在具有高硬度、脆性、脆性破坏模式等特征的材料中，如金属、石材等。
三、冲击断口形貌的影响因素1、材料的力学性质：冲击断口形貌的形成受材料的硬度、韧性、塑性、延展性等力学性质的影响。
2、应力集中因子：应力集中是导致材料断裂的主要原因之一。
当材料存在缺陷、异物、凹陷等区域时，会导致应力集中，从而促进断裂的发生和扩展。
3、工艺因素：材料的加工工艺、处理方式、热处理等因素也会影响冲击断口形貌的形成。
四、冲击断口形貌的应用1、材料研究：通过观察和分析冲击断口形貌，可以对材料的力学性能、变形能力、断裂强度等进行评估和研究。
2、事故分析：在工程实践中，通过对工业事故中的材料冲击断口形貌的分析，可以对事故原因、事故过程等方面进行判断和研究。
综上所述，冲击断口形貌特征是材料力学性能和物理特性研究的重要参数和指标之一。
掌握和应用冲击断口形貌的知识，对于提高材料的质量和性能，保障产品的安全性和稳定性具有重要意义。
解理断裂——精选推荐
解理断裂定义解理断裂～宏观脆性断裂解理面：一解理断口宏观形貌特征结晶状小平面、“放射状”或“人字形”花样。
1）结晶状小平面：解理断口上的结晶面宏观上无规则取向。
在光照下呈现许多反光小平面。
2）放射状或人字形花样放射条纹的收敛处和人字的尖端为裂纹源。
人字型形态反映材料性质和加载速度。
材料机械性能相同时，加载速度越大“人字纹”越明显。
加载速度相同时，材料脆性越大，“人字纹”越明显。
二解理断口微观形貌特征河流花样、舌状花样、扇形花样、鱼骨状花样、瓦纳纹及二次裂纹。
1河流花样1）解理台阶产生机制（1）两个不再同一平面的解理裂纹通过与主解理面相垂直的二次解理形成解理台阶。
（2）解理裂纹与螺位错相交截形成台阶。
（3）解理裂纹之间形成较大的塑性变形，通过撕裂方式连接形成台阶（4）通过基体和孪晶的界面发生开裂连接形成台阶2）河流花样的起源及在裂纹扩展中的形态变化（1）河流花样起源于有界面的地方：晶界、亚晶界、孪晶界（2）起源于夹杂物或析出相（3）起源于晶粒内部～解理面与螺位错交割所致扩展过程中：（1）小角度晶界现象：连续地穿过晶界，顺延至下一个晶粒原因：偏转角度小（2）扭转晶界（孪晶界）现象：发生河流的激增原因：偏转角度大，裂纹需重新形核（3）普通大角度晶界现象：产生大量河流，晶界两侧河流台阶的高度差大2 舌状花样现象：体心立方晶体在低温和快速加载时及密排六方金属材料中由于孪生是主要形变形式，断口上经常可以看到舌状花样。
形成机理：主裂纹从A扩展至B，遇到孪晶，然后沿着孪晶界扩展至C，此时，如果孪晶发生二次解理，则裂纹沿CHK扩展，如果孪晶发生撕裂，则裂纹沿CDE扩展。
舌状花样成对出现，在一个断面上凸出，在另外一个断面上凹陷。
3 扇形花样起源于靠近晶界的经历内部，以扇形的方式向外扩展。
解理台阶为扇形的肋。
4 鱼骨状花样现象：体心立方金属材料中例如碳钢、不锈钢有时看到形状类似鱼脊骨的花样。
中间脊线是{100}[100]解理造成的，两侧是{100}[110]和{112}[110]解理造成的。
断口分析报告
断口分析报告1. 背景断口分析是一种通过观察和研究材料的断口特征，以了解材料断裂的原因和性质的方法。
断口分析在材料科学、工程和事故调查等领域都有广泛的应用。
本报告旨在对某一断口进行分析，以确定断裂原因并提供相关建议。
2. 断口特征通过对断口的观察，我们可以得出以下一些断口特征：2.1 断裂模式根据断裂的形态和特征，我们可以将断裂模式分为以下几种类型：•韧性断裂：断口较为平整，可见一些拉伸痕迹。
•脆性断裂：断口光滑，没有明显的变形或拉伸痕迹。
•疲劳断裂：断裂面呈现出扇形状的纹理，通常伴随着细小的裂纹。
2.2 断口形貌根据断口的形貌，我们可以得到以下一些关键信息：•断口表面的平整程度，可以判断材料的韧性。
•断口表面的颜色和气泡，可以了解材料的杂质含量和成分。
•断口表面的纹理和条纹，可以用于判断断裂过程中的应力分布和应力集中。
2.3 断口特征的意义通过对断口特征的分析，我们可以初步判断断裂原因、材料的性能和失效机制。
断口特征的意义如下：•韧性断口表明材料具有较好的韧性和延展性。
•脆性断口表明材料可能存在缺陷或材料本身较脆性。
•疲劳断裂表明材料长期受到了交变载荷的影响，可能需要进行疲劳寿命的评估。
3. 断裂原因分析基于对断口特征的观察和分析，我们进行进一步的断裂原因分析。
断裂原因分为以下几个方面：3.1 材料缺陷材料缺陷是引起断裂的常见原因之一。
缺陷可以存在于材料的制备、成型和使用过程中。
常见的材料缺陷包括：气孔、夹杂物、夹层等。
通过观察断口特征，我们可以判断是否存在明显的材料缺陷。
3.2 施加载荷材料在受到外部力的作用下可能会发生断裂。
施加在材料上的载荷可能包括拉力、压力、剪切力等。
通过观察断口形貌和纹理，我们可以初步判断受力方向和载荷大小。
3.3 环境因素环境因素也可能对材料的断裂起到一定的影响。
例如，高温、湿度、腐蚀等环境条件可能导致材料的性能变化和失效。
通过分析断口的颜色、气泡等特征，我们可以初步判断是否存在环境因素导致的断裂。
疲劳断口的宏观形貌特征资料
最后断裂区
脆性断口
塑性断口
疲劳断口的宏观形貌特征
疲劳断口宏观上没有明显的塑性变形： 将疲劳破坏的断口对合在一起，一般都能吻合的很好。这表明破坏之前并未发生大 的塑性变形，即使是塑性很好的材料也是如此。
疲劳断口
塑性断口
根据宏观形貌特征判断受载情况
扩展区
从右到左依次为裂纹源，扩展区 和瞬断区，判断为单向弯曲载荷
断口的微观结构特征
疲劳断口的观察方法
• 观察工具和能观察到的对象： 肉眼、放大镜
观察工具
金相显微镜
电子显微镜
放大倍数 观察对象
1~10x 宏观断口、海滩条带
10~1000x
1000x以上
裂纹源、滑移、夹杂、 条纹、微解理、微
缺陷
孔聚合
例图
疲劳断口的宏观形貌特征
• 断口的宏观形貌 材料疲劳断裂虽然类似脆性断裂，但疲劳断口明显区别于其他类型断口：
疲劳断口
脆性断口 断口的宏观形貌特征
塑性断口
疲劳断口的宏观形貌特征
• 疲劳断口的宏观形貌
分为三个区：
o 疲劳源
（源区）
o 裂纹扩展区 （扩展区）
o 最后断裂区 （瞬断区）
疲劳断口的宏观形貌特征
• 疲劳源 疲劳源区是疲劳裂纹的萌生地，该区一般位于构件的表面或内部缺陷处，可能
一个，也可能多个。
疲劳源位于构件的表面
要依据。
断口的宏观形貌特征
• 疲劳断口分析的实验基础： 对断口表面的宏观形貌和微观结构特征进行直接观察和
分析。
断口的微观结构特征
疲劳断口的观察方法
• 断口的宏观形貌（通常指40x以下） 观察总体形貌特征，定性分析。
o 是否疲劳破坏?（能否看到三个特征区） o 何处为裂纹源?（可以直接从断口处观察到） o 裂纹临界尺寸?（扩展区大小） o 破坏载荷? （结合断裂力学知识计算）
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
•2）不同断裂机制断口的宏观特征 •1.韧窝断裂 • 材料由于激烈的局部塑性变形引起的断裂称韧窝断 裂或韧性断裂。 • 韧窝断裂断口的宏观特征是具有纤维状和剪切唇标记。
•纤维状呈现凹凸不平的宏观外貌。 •剪切唇形貌区域呈现倾斜断面，往往在断口边缘出现。
•2.解理断裂
• 晶体材料受拉应力使晶体沿一定的结晶学平面发生分离的 过程称解理断裂，断口称解理断口。
•各种观察手段结合可以得到较好的结果。
•（金） 200:1
•（扫） 500:1
•（扫） 2000:1
•凹处暗，凸处亮。
•（透） 10000:1
• 疲劳断口一般可划分三个不同区域：平滑区和“年轮”条纹 区和瞬断区。
•5.蠕变断裂 •蠕变断口的宏观形貌呈“冰糖”状特征。
•三）显微断口分析技术
•1）光学显微镜断口分析技术 • 用光学显微镜对断口进行观察和分析。其固有缺点为放 大倍率低（×100--×500 ），焦点深度浅。只限于平坦的 断口。主要用于观察材料的组织及裂纹的形态等。
• 解理断裂断口的突出宏观特征是具有小刻面和放射状条 纹。
• 解理断口的结晶面呈无规则取向，有闪闪发光特征。称 发光的小平面为小刻面。解理断口的另一特征是具有人字状 条纹或放射状条纹。容易判断裂源和扩展方向。
•3.滑移分离
• 滑移分离断口就是剪切断口，与剪切唇相同。断口倾斜， 呈 45角o 。
•4.疲劳断裂
•主要光学仪透射电镜技术
• 通常断口凹凸不平，通过复型，利用电子束从样品中透射 的电子成象，透射电镜可以得到高分辨率的电子图象，研究 断口的形貌特征。常用倍率为×2000--×30000 ）。
•2.扫描电镜技术
• 扫描电镜利用电子束在样品表面上扫描，引起二次电子发射， 经放大成象。扫描电镜不必复型，可直接观察较大的样品。能 清晰显示出样品的凹凸形貌特征。在同一位置可用不同倍率连 续放大观察（数十至上万倍）。取样不方便时，也可采用复型 技术。
•疲劳断裂、环境断裂、蠕变断裂、 •滑移分离、穿晶断裂等。
•二）宏观断口特征 •1）断口三要素 •纤维状区、放射状区、剪切唇。
• 三要素的大小分布和材质、形状、温度及受力状态有关。 有时并不同时出现。 • 根据的分布类型、面积大小及形状等可以推测应力大小、 应力状态、温度、材质情况；可判断裂源和扩展方向。
（二）断口形貌特征
•（二）断裂机制和断口形貌特征
•一）断裂分类
•纤维状断口 •塑性断裂 •（与正应力方向垂直）
•剪切断口 •（45o 、剪切唇）
•1）按断裂性质分类 •脆性断裂
•穿晶断口 • （解理断口、疲劳断口）
•（无宏观变形） •沿晶断口
•塑性--脆性断裂
•2）按断裂机理分类：解理断裂、韧窝断裂、准解理断裂、