材料断口分析(前言、第一章)

《材料断口分析(前言、第一章)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、1材料断口分析FractureandFractography潘清林中南大学材料学院2断裂现象34567送检的爆裂金属件残骸（燃烧室内腔）燃烧室复原形貌1011121314151617181920212223242526272829概述一、基本概念断裂：材料在特定条件（σ、T、介质）下分成两个或几个部分的现象。或具有有限面积的几何表面发生分离的过程。断口：断裂后的自由表面或横截面。断裂与断口的关系：1.断裂是裂纹萌生和扩展的过程；断口是裂纹所扫过的面积。2.断裂是动态的变化过程；断口是断裂的静态反映。30断口分析：对断口形貌（宏观、微观）进行分析研究的方法。或称为断口学（Fractograp

2、hy）。它是研究材料断口形貌、断裂原因与断裂机理之间关系的一门科学。断口忠实地记录了断裂的动态变化过程，如果对其形貌特征进行全面的分析研究，就可以了解断裂的全过程，这样就将一个复杂的动态问题——断裂，简化为用静态方法——断口分析来研究。31二、学习本门课程的目的与意义目的：①寻找断裂原因；②分析研究断裂机理；③提出有效的改进措施。意义：防止事故发生，减少损失；提出改进方法和预防措施，提高产品使用寿命。32三、主要内容1.金属断裂（类型、过程、机理、形貌特征、实例）2.断口分析方法和技术3.断裂失效分析具体分八章：1.金属的断裂（类型、断口三要素、过程、断裂强度）2.韧性断裂（滑移分离）3.

3、解理断裂（准解理断裂）4.沿晶断裂5.环境断裂（SCC、氢脆、蠕变等）6.疲劳断裂7.工程实际断裂分析（材料加工、P/M）8.断口分析技术33四、教学方法、教材与参考书教学方法：讲授与自学相结合教材：崔约贤编著：《金属断口分析》，哈工大出版社，1998参考书：上交大，《金属断口分析》，国防工业出版社，1979哈宽富著，《断裂物理基础》，科学出版社，2000钟群鹏编著，《断口学》，高等教育出版社，2006金属损伤图谱（AnAtlasofMetalsDamage)34第一章金属的断裂§1断裂分类§2断口三要素§3断裂过程§4断裂强度35§1断裂分类1.断裂性质塑性断裂：断裂前发生较大的塑性变形

4、，断口呈暗灰色纤维状脆性断裂：断裂前没有明显的塑性变形，断口为光亮的结晶状，较平整一般地：断面收缩率＜2-5%称之为脆断，这种材料称为脆性材料，反之成为韧性材料。脆断是一种突发性断裂，断裂前基本上不发生明显的塑性变形，没有明显的征兆，因而危害性很大。36脆断的特点：1.断裂时承受的工作应力很低，一般低于σ0.22.裂纹源总是从内部的宏观缺陷处开始3.T↓，脆断倾向↑4.断口平齐、光亮，且与正应力垂直，断口上常呈人字纹或放射性花样372、断裂路径沿晶断裂：裂纹萌生和发展是在晶界处发生的过程穿晶断裂：裂纹萌生和发展是在晶粒内部处发生的过程穿晶断裂可以是韧性的（微孔聚集型断裂），也可以是脆性的（

5、解理断裂、穿晶应力腐蚀断裂）沿晶断裂多为脆断（氢脆断裂），少数为韧性断裂（高温蠕变断裂）383、断裂方式正断：断裂的宏观表面垂直于σmax方向，断口较平整。电子图象可能出现韧窝花样、河流花样切断：断裂宏观表面平行于τmax方向。断口宏观形貌为抛物线状的韧窝花样394.断裂机理韧窝断裂（dimplefracture)解理断裂（cleavagefracture)疲劳断裂（fatiguefracture)环境断裂（蠕变、SCC、氢脆）解理断裂：这是一种在正应力作用下所产生的穿晶断裂，通常断裂面是严格沿一定的晶面（解理面）而分离。bcc、hcp在低温、冲击载荷作用下常发生解理断裂注意：通常解理断裂

6、总是脆性断裂，但脆性断裂不一定是解理断裂40剪切断裂：在切应力作用下，沿滑移面滑移而造成的滑移面分离的断裂。它包括：滑断（纯剪切型断裂）——纯金属、单晶体金属。断口呈锋利楔形或刀尖形微孔聚集型断裂——大多数钢铁材料、有色金属材料415.其它应力状态：静载断裂（拉伸、剪切、扭转）动载断裂（冲击、疲劳）裂纹扩展速度：快速断裂（拉伸、冲击）缓慢断裂（疲劳）延迟断裂（SCC、氢脆）断裂能量：低能断裂（结晶学断裂）中能断裂高能断裂（非结晶学断裂）42§2断口三要素一、断口三要素的内容与特点光滑园柱形试样的拉伸变形过程：均匀变形——缩颈——断裂（杯锥状断口）cupandcone43断口三要素44三要素

7、：纤维状区（fibrouszone）;放射状区（radialzone）;剪切唇区（shearlip）纤维区：位于断口中央，与外加应力垂直，呈粗糙的纤维状园环形花样；暗灰色，常可观察到显微空洞和锯齿状；其底部晶粒被拉长象纤维一样，为裂纹萌生区放射区：具有放射花样特征（脆断特征）放射线的发散或收敛方向为裂纹扩展方向纤维区与放射区交界线标志着裂纹由稳定扩展向快速扩展（失稳扩展的转化）剪切唇：表面较光滑，与拉应力方向呈45°切断