第五章断裂 anc 程 材料科学与工程学院王泓主编
第五章 断 裂
51前言 簖裂是机械和工程枸件关敌的主要形式之一。 失形式:如弹塑性失稳、磨损、腐蚀等。 断裂是材抖的一种十分复杂的行,在不同的 力学,物望和化学环境下,会有不同的断裂形 式 风°可断裂的要目的是防止断裂,以银证扮件 在服役过程中的安仝。 POLYTCHA 程 材料科学与工程学院王泓主编
• 5.1 前言 • 断裂是机械和工程构件失效的主要形式之一。 • 失效形式：如弹塑性失稳、磨损、腐蚀等。 • 断裂是材料的一种十分复杂的行为，在不同的 力学、物理和化学环境下，会有不同的断裂形 式。 • 研究断裂的主要目的是防止断裂，以保证构件 在服役过程中的安全
断裂分去;初性断裂1 ductile fraction)和脆 性断裂 litte factive大类 在不同的奶合下,用不同的语描述断裂 的荮征。解望断裂,沿晶断裂和般孔会 型的延性断裂,是指断裂的微枧机制。 能穿曷断裂和曷断裂,是指裂笈扩展疼。 正断和如断,是指引发断裂的旅因和断裂 面的取向 anc 程 材料科学与工程学院王泓主编
断裂分类：韧性断裂（ductile fracture）和脆 性断裂(brittle fracture)两大类。 在不同的场合下，用不同的术语描述断裂 的特征。解理断裂、沿晶断裂和微孔聚合 型的延性断裂，是指断裂的微观机制。 穿晶断裂和沿晶断裂，是指裂纹扩展路线。 正断和切断，是指引发断裂的缘因和断裂 面的取向；
正断是由正应力引起的,断裂面与最大主 应力古向垂夏 切断是由如应力列起的,断裂面在最大切 应力作用面角,而与最大主力方向星的 中章付於在室温,单向加载时的金属的断 裂,按尼性断裂和廷性断裂分进行讼述, 包括断裂过程与观机制,断裂的墓中望 於及初一飚绺化。 anc 程 材料科学与工程学院王泓主编
• 正断是由正应力引起的，断裂面与最大主 应力方向垂直； • 切断是由切应力引起的，断裂面在最大切 应力作用面内，而与最大主应力方向呈45 0 。 • 本章讨论在室温、单向加载时的金属的断 裂，按脆性断裂和延性断裂分别进行论述， 包括断裂过程与微观机制，断裂的基本理 论以及韧—脆转化
52脆性断裂 尼性断裂的宏砚持征,於上拼 是断裂前不发兰塑性或形,而裂纹的 扩展速度祖拉很快,接近音速。 能网络课程 胧性断裂前无明显的征地可寻,星 断裂是突然发芏的,因而住但引起严 重的后果。因此,阽止脆断。 POLYTCHA 材料科学与工程学院王泓主编
5.2 脆性断裂 脆性断裂的宏观特征，理论上讲， 是断裂前不发生塑性变形，而裂纹的 扩展速度往往很快，接近音速。 脆性断裂前无明显的征兆可寻，且 断裂是突然发生的，因而往往引起严 重的后果。因此，防止脆断
心52/解理断裂 尼性断裂的微观机制寶解望断裂和勗 间断裂。 解理断裂是材在拉应力的作用下 由于原子间结合键遭到破坏,严格地 能一定的给晶学面即所谓“解狸 面”"/开而造成的。 网·解理面一般是表面能震小的晶面,且 征是低指感的晶面。 程 材料科学与工程学院王泓主编
5.2.1 解理断裂 • 脆性断裂的微观机制有解理断裂和晶 间断裂。 • 解理断裂是材料在拉应力的作用下， 由于原于间结合键遭到破坏，严格地 沿一定的结晶学平面(即所谓“解理 面”)劈开而造成的。 • 解理面一般是表面能最小的晶面，且 往往是低指数的晶面
衰3-1-些金属的解理面及解理界正应力 晶格类型 解理面 解理断裂的临界 正庞力kg/mm 试验温度℃ c上a 体心立方 {00 26 {00 276 l85 !体心立方 Mg 排六方 号影8非 t000哥 0.8~020 603%c 100t} 019 -lBS 密排六方 {00t} 0.9 00j0 -185 053%cd 00o1} L20 135 C Te 六方 }0i 0.43 +20 sb 整方 {1T 0.66 +20 程 材料科学与工程学院王泓主编
解理断口的宏砚形貌是辍为平坦的,发亮的居 晶砍断面。 解理断口帕般观形巍似应为一个平坦宠整的晶 面。但实际晶体总是寶缺陷存在,如位镨、第 二相糍子等芋。 解望断裂实际上不是沿单一的晶面,而是沿 族相互平行的晶面均历解娌面)解望而引起的。 不用市质上的并行群理历之形成了所谓的 解程台阶。在电子里微下解程断口的游征 是阿篪状龙样,如51所示。阿篪状龙样是 由解台阶的侧面汇合而形成的。 程 材料科学与工程学院王泓主编
• 解理断口的宏观形貌是较为平坦的、发亮的结 晶状断面。 • 解理断口的微观形貌似应为一个平坦完整的晶 面。但实际晶体总是有缺陷存在，如位错、第 二相粒子等等。 • 解理断裂实际上不是沿单一的晶面，而是沿一 族相互平行的晶面(均为解理面)解理而引起的。 在不同高度上的平行解理面之间形成了所谓的 解理台阶。在电子显微镜下，解理断口的特征 是河流状花样，如图5-1所示。河流状花样是 由解理台阶的侧面汇合而形成的
解理台阶可认历是通过解望裂纹与螺 旋者交割而形成,见固52也可认 为通过二次解望或撕裂而形成 解理断裂的另一个微观持征是舌收花 样,见图55,它类似于伸出的小舌 能网络课程 ,是解理裂纹沿易界扩展而留下 的舌吹凸台成凹龙。 anc 材料科学与工程学院王泓主编
•解理台阶可认为是通过解理裂纹与螺 旋位错交割而形成，见图5-2；也可认 为通过二次解理或撕裂而形成. •解理断裂的另一个微观特征是舌状花 样，见图5-5；它类似于伸出来的小舌 头，是解理裂纹沿孪晶界扩展而留下 的舌状凸台成凹坑
5E2解望断裂 准解理断裂多在马氏体回火阚中出现。回火产物 中知小的碳化物质点影响裂纹帕产生和扩展。 解望断裂时,其解理面除1m面外,还有团y, 1)等易面。 解望小平面间有明黑的撕裂被。阿篪花样已不十 尔明显。撕裂被的形成过程可用圜5-示意地优嵋, 网络课程 它是由一些单独形拨的裂纹相互连接而形成的。 POLYTCHA 材料科学与工程学院王泓主编
• 5.2.2 准解理断裂 • 准解理断裂多在马氏体回火钢中出现。回火产物 中细小的碳化物质点影响裂纹的产生和扩展。 • 准解理断裂时，其解理面除(001)面外，还有(110)、 (112)等晶面。 • 解理小平面间有明显的撕裂棱。河流花样已不十 分明显。撕裂棱的形成过程可用图5-8示意地说明， 它是由一些单独形核的裂纹相互连接而形成的