金属断口分析教案
金属材料断口分析的步骤与方法
金属材料断口分析的步骤与方法
金属材料断口分析是一项综合性很强的技术分析工作，通常需要采用多种仪器联合测试检验的结果，从宏观到微观，从定性到定量进行研究分析。因此，需要严格的科学态度和有步骤的操作。
断口分析的步骤包括：选择、鉴定、保存和清洗试样；宏观检验和分析断裂表面、二次裂纹以及其他表面现象；微观检验和分析；金相剖面的检验和分析以及化学分析；断口定量分析，如断裂力学方法；模拟试验等。
在进行断裂构件的处理和断口的保存时，需要采取措施把断口保存好并尽快制定分析计划。对于不同情况下的断口，应采用不同的方法进行处理。例如，对于大气中的新鲜断口，应立即放入干燥器内或真空干燥器内而不必清洗；对于带有油污的断口，应先用有机溶剂溶去油污，最后用无水乙醇清洗吹干；在腐蚀环境下发生断裂的断口，则需要进行产物分析。通常可以采用X射线、电子探针、电子扫描显微镜或俄歇能谱仪进
行产物分析，得出结论后再去掉产物观察断口形貌。
总之，断口分析是一项重要的金属材料分析技术，需要严格的科学态度和有步骤的操作。
去除腐蚀产物的方法之一是干剥法。使用醋酸纤维纸（AC纸）进行清理是最有效的方法之一，特别是在断口表面已经受到腐蚀的情况下。将一条厚度约为1mm的AC纸放入丙酮中泡软，然后放在断口表面上。在第一张条带的背后衬上一块未软化的AC纸，然后用夹子将复型牢牢地压在断口表面上。干燥后，使用小镊子将干复型从断口上揭下来。如果断口非常污染，可以重复操作，直到获得一个洁净无污染的复型为止。这种方法的一个优点是，它可以将从断口上除去的碎屑保存下来，以供以后鉴定使用。此外，还可以使用复型法来长期保存断口。
金属材料的裂纹与断口分析
多枝型法示意图
T型法示意图
后生的裂纹是不可能穿越原
out
有的裂纹的, 由此可判定相遇裂
精品课纹件 中哪一条为主裂纹 --T型法20则。
第三节 断口分析
断口分析思路与步骤
1. 断口样品的制备与保存 2. 断口的宏观观察(判定裂纹源) 3. 断口的显微观察 4. 断口截面分析
• 判别失效原因的有利证据 (根据断口主裂纹判别裂纹源
)
out
精品课件
4
金属材料的断裂过程
三个阶段：---裂纹萌生；
稳扩展；
---裂纹亚稳扩展及失
---断裂。
低速稳态扩展:﹤5m/s 非稳态快速扩展:＞1Km/s
声速：空气(25℃) 346m/s
out
精品课件
5
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。
断口形貌观察工具的特性比较
out
精品课件
17
第二节 裂纹分析
工艺裂纹 金属零件在各种加工过程中产生的裂 纹(如:铸造裂纹、焊接裂纹、白点、热处 理裂纹等), 往往是零件的断裂源。
使用裂纹 金属零件在使用过程中产生的裂纹 ,如:应力腐蚀裂纹(包括氢脆裂纹) 、 疲劳裂纹和蠕变裂纹。
out
拉伸
金属断口分析
名词解释
延性断裂：金属材料在过载负荷的作用下，局部发生明显的宏观塑性变形后断裂。 蠕变：金属长时间在恒应力，恒温作用下，慢慢产生塑性变形的现象。
准解理断裂：断口形态与解理断口相似，但具有较大塑性变形（变形量大于解理断裂、小于延性断裂）是一种脆性穿晶断口
沿晶断裂：裂纹沿着晶界扩展的方式发生的断裂。
解理断裂：在正应力作用下沿解理面发生的穿晶脆断。
应力腐蚀断裂：拉应力和腐蚀介质联合作用的低应力脆断
疲劳辉纹：显微观察疲劳断口时，断口上细小的，相互平行的具有规则间距的，与裂纹扩展方向垂直的显微条纹。
正断：断面取向与最大正应力相垂直（解理断裂、平面应变条件下的断裂）
韧性：材料从变形到断裂过程中吸收能量的大小，是材料强度和塑性的综合反映。 冲击韧性：冲击过程中材料吸收的功除以断的面积。
位向腐蚀坑技术：利用材料腐蚀后的几何形状与晶面指数之间的关系研究晶体取向，分析断
裂机理或断裂过程。
河流花样：解理台阶及局部塑性变形形成的撕裂脊线所组成的条纹。其形状类似地图上的河
流。
断口萃取复型：利用AC 纸将断口上夹杂物或第二相质点萃取下来做电子衍射分析确定这些
质点的晶体结构。
氢脆：金属材料由于受到含氢气氛的作用而引起的低应力脆断。
卵形韧窝：大韧窝在长大过程中与小韧窝交截产生的。
等轴韧窝：拉伸正应力作用下形成的圆形微坑。 均匀分布于断口表面，显微洞孔沿空间三
维方向均匀长大。
第一章
断裂的分类及特点
1.根据宏观现象分：脆性断裂和延伸断裂。
脆性断裂裂纹源：材料表面、内部的缺陷、微裂纹；断口：平齐、与正应力相垂直 ，人字纹或放射花纹。延性断裂裂纹源：孔穴的形成和合并;断口：三区，无光泽的纤维状，剪切面断裂、与拉伸轴线成45º .
金属拉伸试样的断口分析
金属拉伸试样的断口分析
金属拉伸试样是材料科学和工程领域中常用的实验方法之一，用于研究材料的力学性能和物理性质。在拉伸过程中，试样会发生变形、裂纹和断裂等行为，而断口分析对于理解这些行为具有重要意义。本文将从断口形态分析和特征分析两个方面，阐述金属拉伸试样断口的形态变化规律及其对材料性能的影响，同时探讨断口的预测与分析方法。断口形态分析
金属拉伸试样的断口形态通常可以分为韧性断裂和脆性断裂两种。韧性断裂是指材料在拉伸过程中，首先发生均匀变形，随后在局部区域逐渐出现微裂纹，最终形成较大裂纹并导致断裂。脆性断裂则是指在拉伸过程中，材料突然脆断，无明显的塑性变形和裂纹。影响断口形态的因素包括拉伸率、应力和位错运动等。
在韧性断裂中，断口的形态通常为杯锥状断口，其形成与材料的韧性有关。韧性好的材料在拉伸过程中能够承受较大的变形量，因此断口呈现出更为平整的形态。脆性断裂的断口则通常为无杯锥状断口，呈现出较为尖锐的形态特征。
断口特征分析
金属拉伸试样断口的特征可以通过观察和分析断口的形貌、结构和组成等方面来确定。常见的断口特征包括尖角、波状、鱼脊等。这些特征的形成与材料的力学性能和物理性质密切相关。
尖角断口通常出现在试样拉伸的起点处，主要是由于应力集中和局部变形导致的。波状断口则通常出现在试样拉伸的中段，其形成与材料的韧性有关，往往是因微裂纹扩展和合并的结果。鱼脊断口则出现在试样断裂的终点处，通常是因局部区域材料失稳和颈缩导致的。
断口预测与分析
基于金属拉伸试样断口的形态、特征和原因，我们可以预测和分析材料的力学性能和物理性质。例如，通过观察断口的形貌和组成，可以了解材料的断裂方式和机制，进而对其强度、韧性和耐腐蚀性等性能进行评估。同时，通过对断口特征的分析，可以为材料的成分、结构和工艺等方面优化提供依据。
44断口分析
图10-9 断口上的人字纹 第四节 断口分析技术
金属材料及其构件在受到大于临界强度的应力作历时常常会发生断裂，其断裂后的自然表面成为断口。断裂老是发生在构件或金属组织中最薄弱的地址，断口记录了金属材料及构件断裂的全进程，即裂纹的萌生、扩展和断裂；同时也记录了内外因素对裂纹扩展的阻碍和材料本身的缺点对裂纹萌生的增进作用，总之，断口上记录着与裂纹有关的各类信息，通过对这些信息的分析，能够找出构件断裂的缘故及其阻碍因素。通过断口的形态分析去研究断裂起因、断裂性质、断裂方式、断裂机制、断裂韧性、断裂进程的应力状态和裂纹扩展速度等，还能够通过对断口表面的微区成份分析、结晶学分析和断口的应力与应变分析等，深切研究材料的冶金因素和环境因素对断裂进程的阻碍。随着断裂学科的进展，断口分析同断裂力学等所研究的问题加倍紧密相关，相互渗透，相互配合，断口分析现已成为对金属构件进行失效分析的重要手腕。
一、断口的分类
（一）按塑性变形的大小分类
依照金属或构件断裂时的塑性变形大小，断口大致能够分为脆性断口和韧性断口。脆性断口无明显塑性变形，其断裂面通常与拉伸应力垂直，宏观可见由光亮的结晶小平面组成，有放射状花纹，多数成人字形花腔。断口上的人字纹见图10-9。韧性断口有明显塑性变形，其断裂面可能同拉伸应力垂直或倾斜，别离称为正断和斜断，宏观断口上有细小凹凸，呈纤维状，最后断裂处显现剪切唇。
（二）按裂纹的扩展途径分类
按裂纹在多晶材料中的扩展途径，断口可
分为穿晶断口和沿晶断口两种。裂纹穿过晶粒
扩展，称为穿晶断口。而裂纹沿着晶界扩展，
金属材料断口分析-精彩部分
有关断口分析的基本概念介绍---7;
裂纹不对称扩展的断口形态示意图
有关断口分析的基本概念介绍---8;
矩形拉伸试样的断口形貌及示意图
有关断口分析的基本概念介绍---9;
矩形试样厚度对断口形貌的影响及示意图
断口微观分析的系统说明：
1解理与准解理; 2剪切断裂; 3疲劳断裂; 4晶间断裂等
各种材料的解理面和滑移面
有关断口分析的基本概念介绍---1
宏观断口分析：
用肉眼或20倍放大镜分析断口;
微观断口分析：
采用扫描电镜或电子顕微镜分析断口;
断裂形成过程：
裂纹形成→裂纹缓慢扩展→裂纹快速扩展→断裂在
唇区;
断口特征：
裂纹起点（裂纹源）→纤维区（撕裂区）→快速撕裂
区（放射区）→唇区（破断区）
有关断口分析的基本概念介绍---2;
有关断口分析的基本概念介绍---4;
a,平面应 变时的 断口,正 断型;
b,平面应 力时的 断口,切 断型;
屈服区大小沿板厚方向改变的情况（穿透裂纹“哑 铃状”）
有关断口分析的基本概念介绍来自百度文库--4;
有关断口分析的基本概念介绍---5;
静载荷下光滑圆试样的拉伸断口宏观形貌示意图
有关断口分析的基本概念介绍---6;
断口的一般特征
解理与准解理断裂的断口具有以下之一的重要特征---解理部分：
金属断口分析
金属断口分析
《金属断口分析》
第一章金属的断裂
第一节断裂分类
失效形式：过大的弹性变形；塑性形变；断裂；材料变化。其中危害最大的是破裂特别是断裂。通过对断口形貌特征进行分析从而获得金属断裂机理。一，宏观脆性断裂与延伸断裂
此外，高强度马氏体钢纤维区还有环状花样特征。
第二节韧窝断口的微观形貌特征
韧窝断口的微观特征是一些大小不等的圆形或是椭圆形的凹坑（即韧窝）
在韧窝内经常看到夹杂物或是第二相粒子。
凹坑形状有等轴韧窝、剪切韧窝和撕裂韧窝三种，其形状与应力状态。
等轴韧窝是圆形微坑，在拉伸正应力作用下形成的。应力在整个断口表面分布均匀。
断裂，韧窝尺寸减少表明有较大比例质点萌生裂纹。
微孔形成后，扩展方式两种，一是内颈缩扩展；二是剪切扩展。
二．裂纹形成的微观机理
D.Broek根据实验结果和位错理论建立韧窝萌生和扩展模型。
首先材料中在夹杂物或第二相粒子周围存在位错环，位错环一方面受第二相粒子或是夹杂物的排斥作用，另一方面受位错堆积应力的作用而推向第二相粒子或是夹杂物。无外力作用时处于平衡状态。
延性断裂是在较大的塑性变形产生的断裂。它是由于断裂缓慢扩展而造成的。其断口表面为无光泽的纤维状。延性断裂经过局部的颈缩，颈缩部位产生分散的空穴，小空穴不断增加和扩大聚合成微裂纹。
金属断裂断口分析
断裂类型
断裂特征及断口特征 金属材料断裂前产生明显 宏观塑性变形的断裂，是 一种缓慢撕裂的过程，在 裂纹扩展过程中不断地消 耗能量。韧性断裂的断裂 面一般平行于最大切应力 并与主应力呈 45 度角。用 肉眼或放大镜观察时，断 口呈纤维状，灰暗色。纤 维状是塑性变形过程中微 裂纹不断扩展和相互连接 造成的，而灰暗色则使纤 维断口表面对光反射能力 很柔弱致。
6
剪切断裂
4
沿晶断裂
沿晶断裂的裂纹沿晶界扩 展，大多数是脆性断裂， 由晶界上的一薄层连续或 不连续脆性第二相、杂质 物，破坏了晶界的连续性 所造成，也可能时杂质元 素向晶界偏聚引起的。 应力腐蚀、氢脆、回火脆 性、淬火脆性、磨削裂纹 等大都是沿晶断裂。
5
解理断裂
金属材料在一定的条件下 （如低温） ，当外加正应力 达到一定数值后，以极快 速率沿一定晶体学平面产 生的穿晶断裂，因与大理 石断裂类似，古城此种晶 体学平面为解理面。家里 面一般是低指数晶面或表 面能最低的晶面。 例如： 晶体结构为 bcc： Fe、 解理面为｛001｝hcp 的主 要解理面为｛0001｝ 金属材料在切应力作用下 沿滑移面分离断裂，其中 又分滑断（纯剪切断裂） 和微孔聚集性断裂。纯金 属尤其是单晶体金属常产 生纯剪切断裂，其断口呈 锋利的楔形（单晶体金属） 或刀尖形（多晶体金属的 完全韧性断裂） 。这是纯粹 由滑移流变所造成的断 裂。微孔聚集性断裂是通 过微孔形核、长大聚合而 导致材料分离的。由于实 际材料中常同时形成微 孔，通过微孔长大互相连 接而最终导致断裂。
断口金相分析
断口金相分析
一、实验目的
1、掌握断口宏观分析的方法，了解断口宏观分析的意义及典型宏观断口的形貌特征。
2、了解扫描电镜在断口分析中的应用，识别几种常见断口的微观形貌。
二、实验设备及试样
1、实验设备：低倍体式显微镜、扫描电子显微镜。
2、试样：铸铁及低碳钢拉伸断口、氢脆断口、疲劳断口、系列冲击断口，过热过烧断口等等。
四、实验内容
钢材或金属构件断裂后，破坏部分的外观形貌通称断口。断裂是金属材料在不同情况下当局部破断发展到临界裂纹尺寸，剩余截面不能承受外界载荷时发生的完全破断现象。由于金属材料中的裂纹扩展方向总是遵循最小阻力路线，因此断口一般也是材料中性能最弱或零件中应力最大的部位。断口型貌十分真实地记录了裂纹的起因、扩展和断裂的过程，因此它不仅是研究断裂过程微观机制的基础，同时也是分析断裂原因的可靠依据。断口分析中分宏观断口分析与微观断口分析两类，它们各有特点，相互补充，是整个断口分析中互相关联的两个阶段。（一）宏观断口分观
宏观断口分析：用肉眼、放大镜、低倍实体显微镜来观察断口形貌特征，断裂源的位置、裂纹扩展方向以及各种因素对断口形貌特征的影响称断口宏观分析。从断裂机理可知，任何断裂过程总是包括裂纹形成，缓慢扩展、快速扩展至瞬时断裂几个阶段。通过宏观断口分析人们可以看到，由于材质不同，受载情况不同，上述各断裂阶段在断口上留下的痕迹也不相同，因此我们掌握了常见宏观录了裂纹的起因、扩展和断裂的过程，因此它不仅是研究断裂过程微观机制的基断口特征以后，就可在事故分析中根据宏观断口特征来推测断裂过程和断裂原
金属断口分析教案
备课本
课程名称金属断口分析
课时数24
适用班级材料091/092/093
授课教师高建祥
使用时间2010-2011学年第2学期冶金工程学院
《金属断口分析》课程授课教案
课程编号：
课程名称：金属断口分析
课程总学时/学分：24/1.5（其中理论24学时，实验0学时，课程设计0周）
适用专业：金属材料
一、课程地位
机械产品失效分析是一门新的跨学科的综合性技术，在一些国家中已将它作为一门新的独立学科加以研究和发展。本课程的教学目的在于让学生了解失效分析中经常涉及的断裂力学基本知识，金属材料断裂的分类，断口分析技术及典型断裂：延性断裂、解理断裂、准解理断裂、疲劳断裂、氢脆断裂、应力腐蚀断裂及其它断裂断口的宏观、微观特征，断裂失效机理及影响因素。
二、教材及主要参考资料
[1] 崔约贤. 金属断口分析[M]. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社. 1998.
[2] 吴连生. 失效分析技术[M]. 成都：四川科学技术出版社.1985.
三、课时分配
四、考核方式与成绩核定办法
1. 考核方式：闭卷考试
2. 成绩核定办法：总分＝70％×考试成绩＋30％×平时成绩
五、授课方案
第一章金属的断裂1.1 断裂的分类
1.1.1 脆性断裂和延伸断裂：根据宏观现象分 脆性断裂：1).裂纹源：材料表面、内部的缺陷、微裂纹；2).裂纹扩展所需应力：较低1.1.2 穿晶断裂与沿晶断裂：根据断裂扩展途径的不同来分 穿晶断裂：裂纹穿过晶粒内部、可能为脆性断裂也可 能是延性断裂； 沿晶断裂：裂纹沿着晶界扩展，多属脆断。1.1.3 韧窝、解理（及准解理）、沿晶和疲劳断裂：根据微观断裂的机制上分1.1.4 正断、切断：根据断面的宏观取向与最大正应力的交角 正断：断面取向与最大正应力相垂直 切断：断面取向与最大切应力相一致，与最大应力成 45º交角1.2 材料的韧性及断裂力学简介1.2.1.材料的韧性：反映材料抗脆断能力的新指标 概念：材料从变形到断裂过程中吸收能量的大小，是材料强度和塑性的综合 反映。 韧性的实验测定： 冲击韧性：冲击过程中材料吸收的功除以断的面积。1.2.2.断裂力学：（脆断）以线弹性理论为基础 裂纹尺寸与断裂强度的关系K1c c Y a
金属断口分析
断口（断裂）的基本特征与机理
滑移分离
滑移分离断口形貌
✓滑移分离的基本特征是：断面倾斜，呈45°角；断 口附近有明显的塑性变形，滑移分离是在平面应力状 态下进行的 ✓滑移分离的主要微观特征是滑移线或滑移带、蛇形 花样、涟波花样、延伸区。
剪切唇区：剪切唇区出现在断裂过程的最后阶段，表面较 光滑，与拉伸应力轴的交角约45°，属于切断型断裂。它是 在平面应力状态下发生的快速不稳定扩展，在一般情况下， 剪切唇大小是应力状态及材料性能的函数。
断口（断裂）的基本特征与机理
过载断口宏观特征三要素
在通常情况下，金属材料的断口均会出现断口三要素形貌特 征，所不同的仅仅是三个区域的位置、形状、大小及分布不同 而已。但有时在断口上只出现一种或两种断口形貌特征，即优 势有时断口三要素并不同时出现，这是受材质、温度、受力状 态等因素的影响。断口三要素的分布有下列四种情况： ✓断口上全部为剪切唇，例如纯剪切型断口或薄板拉伸断口就 属于这种情况。 ✓断口上只有纤维区和剪切唇区，而没有放射区。 ✓断口上没有纤维区，仅有放射区和剪切唇区，例如低合金钢 在-60℃时的拉伸断口。 ✓断口三要素同时出现，这是最常见的断口宏观形貌特征。
金属失效断口分析
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2. 断口分析的任务
（l）确定断裂的宏观性质。塑性断裂/脆住断裂/疲劳断裂等。 （2）确定断口的宏观形貌。纤维状断口/结晶状断口；有无放射线花样及有无剪 切唇等； （3）查找裂纹源区的位置及数量。裂纹源区的所在位置是在表面、次表面还是在 内部，裂纹源区是单个还是多个，在存在多个裂草源区的情况下，它们产生的先后 顺序是怎样的等； （4）确定断口的形成过程。裂纹是从何处产生的，裂纹向何处扩展，扩展的速度 如何等； （5）确定断裂的微观机制。解理型/准解理型/微孔型，沿晶型/穿晶型等； （6）确定断口表面产物的性质。断口上有无腐蚀产物或其他产物，何种产物，该 产物是否参与了断裂过程等。
（b）裂纹源于次表面某处。次表面的拉应力小于表面，其所以成为起裂点， 必然存在有较大的缺陷；
（c）裂纹源于整个表面向内扩展导致的断裂。其断裂原因一般是由于轴件存 在有变截面且其应力集中现象严重所致，如此处为直角过渡的情况。
38
（4）断口表面的粗糙度 断口表面的粗糙度在很大程度上可以反映断裂
的微观机制并有助于断裂性质及致断原因的判断。 如粗糙的纤维状多为微孔聚集型的断裂机制，
（1）断裂源区和零件几何结构间的关系 断裂源区可能发生在零件的表面、次表面或内部。 对于塑性材料的光滑试件（零件），在单向拉伸
《金属断口分析》课件
金属断口分析的发展趋势
展望金属断口分析技术的未来发展方向
《金属断口分析》PPT课 件
本课件将深入介绍金属断口分析的相关知识，通过详细讲解金属断裂分类以 及断口分析技术，帮助您更好地理解金属材料的断裂机理和应用前景。
金属断裂wk.baidu.com类
脆性断裂
晶粒断裂、孪晶断裂、空洞聚合引起断裂、硬夹杂物载荷集中引起断裂
塑性断裂
颈缩断裂、细粒断裂、断微观结构分析
疲劳断裂
疲劳断裂的特点、疲劳断裂的分类、疲劳断口类型分析
应变率对金属断裂的影响
塑性断裂的应变率效应
探讨应变率对塑性断裂性能的影响
脆性断裂的应变率效应
研究应变率对脆性断裂特性的影响
断口分析技术
金属材料断口制备
详细介绍金属材料断口制备的方法和步骤
断口分析设备
介绍断口分析的常用设备和工具
断口观察方式
列举不同的断口观察方式和技术
总结与展望
金属断口分析的应用前景
金属断口分析 ppt课件
断口（断裂）的基本特征与机理
滑移分离
金属材料滑移的一般原则： ✓滑移方向总是原子的最密排方向。 ✓滑移通常在最密排的晶面上发生。 ✓滑移首先沿具有最大且应力的滑移系发生。
断口（断裂）的基本特征与机理
滑移分离
滑移的形式
✓一次滑移：单晶材料在拉伸时，只在一组平行晶面的特定晶 面上产生滑移。一次滑移晶体材料在滑移前后晶体的相对位向 不变。 ✓多系滑移：当外力轴同时与几个滑移系的相对取向相同，且 外力使这几个滑移系的分切应力同时达到临界值而同时产生滑 移。在多系滑移中，最简单的情况就是二次滑移，即在两个不 相平行的晶面上，沿两个滑移方向同时产生滑移。 ✓交滑移：在两个或两个以上滑移面共同按一个滑移方向的滑 移。交滑移有很多滑移面参加滑移，滑移线不再是直线，而可 变成弯曲的折线。
断口（断裂）的基本特征与机理
滑移分离
✓金属断裂（除理想的解理断裂外）过程均起始于变形。 ✓金属塑性变形方式主要有滑移、孪生、晶界滑动和扩散性蠕 变四种。 ✓孪生一般在低温下才起作用；在高温下，晶界滑动和扩散性 蠕变方式较为重要。 ✓常温下，主要的变形方式是滑移。过量的滑移变形出现滑移 分离，其微观形貌有滑移台阶、蛇形花样、涟波等。
✓ 塑性-脆性混合型断裂，又称为准脆性断裂。 塑性断裂对装备与环境造成的危害远较脆性断裂小， 脆性断裂往往会引起危险的突发事故。
断口（断裂）分类
2-1-断口宏观分析实验指导书
实验二断口的宏观分析
一、实验目的
1、熟悉金属材料常见的几种失效形式及类型，了解失效分析中断口观察的目的、意义。
2、掌握断口的基本类型、特点及断口观察分析方法，了解失效分析思路。
3、利用光学显微镜对拉伸和冲击试样进行断口观察分析。
二、实验概述
1、失效的形式及其类型
按失效机理，金属材料的常见失效形式有：变形失效、断裂失效、磨损失效和腐蚀失效等几种主要类型。
（1）变形失效变形通常是机械构件在外载荷作用下，形状和尺寸发生变化的现象。从微观上讲是指材料在外载荷作用下，晶格产生畸变，宏观上发生了变形。若外载消除变形亦消除时，这种变形为弹性变形；若外载消除，晶格不能恢复原样，即畸变不能消除时，称这种变形为塑性变形。变形失效是指机械构件在使用过程中产生过量变形，即不能满足原设计要求的变形量。
变形失效分为弹性变形失效和塑性变形失效两种。弹性变形失效仅是材料的弹性模量发生变化，而与机械构件的尺寸和形状无关；塑性变形失效将导致机械构件表面损伤，其机械构件的形状与尺寸均发生变化。
（2）断裂失效断裂是指金属、合金材料或机械产品在外载荷的作用下分成两部分（或以上）的现象。断裂是个动态的变化过程，包括裂纹的萌生及扩展过程。断裂失效是指机械构件由于断裂而引起的机械设备产品不能完成原设计所指定的功能。
断裂失效按断裂机理不同有如下多种类型：①解理断裂失效；②韧窝破断失效；③准解理断裂失效；④疲劳断裂失效；⑤蠕变断裂失效；⑥应力腐蚀断裂失效；⑦沿晶断裂失效；⑧液态或固态金属脆性断裂失效；⑨氢脆断裂失效；⑩滑移分离失效等。
断口形貌分析课件
脆性断裂的断口形貌特征
1
脆性断裂的断口形貌通常呈现为结晶状，无明显 塑性变形，断口平齐，有时呈放射状。
2
断口表面较为光滑，有时出现冰糖块状晶体，这 表明材料在断裂前未发生明显的塑性变形。
3
脆性断裂通常与材料的内部缺陷、应力集中或低 温环境有关。
疲劳断裂的断口形貌特征
疲劳断裂的断口形貌通常呈现 为疲劳辉纹和贝壳纹，这些纹 路是由于循环应力作用下的微
制造工艺。
定量断口形貌分析技术
总结词
定量断口形貌分析技术通过数学和物理模型对断口形貌进行定量描述，为断裂力学的理论研究提供有力支持。
详细描述
定量断口形貌分析技术利用数学和物理模型对断口表面的微观结构进行定量描述，如表面粗糙度、裂纹扩展路径 等。这些定量数据可以帮助科学家更好地理解断裂过程的动力学和热力学机制，为断裂力学的理论研究提供有力 支持。此外，这些数据还可Βιβλιοθήκη Baidu用于比较不同材料的断裂行为，为材料性能的优化提供指导。
多尺度断口形貌分析技术
总结词
多尺度断口形貌分析技术能够从宏观到微观 多尺度上揭示断裂过程和材料性能之间的关 系。
详细描述
多尺度断口形貌分析技术结合了显微观察、 电子显微镜和原子力显微镜等多种手段，可 以从宏观到微观多个尺度上观察和分析断口 形貌。这种技术能够全面揭示断裂过程中不 同尺度的形貌特征，深入理解材料在不同尺 度上的性能表现。这对于材料设计和改进具 有重要意义，有助于开发出更加优异的材料