金属断口分析教案
金属材料的裂纹与断口分析
断裂源区的位置、数量及精裂品课纹件 扩展方向等。
33
金属断口宏观分析的依据主要有：断口的颜 色、花纹、粗糙程度、边缘情况、位置等。
静载拉伸断口
out
精品课件
34
纤维区吸收大量塑性变形功而丧失金属光泽
韧性断裂
out
脆性断裂
精品课件
拉伸试 样的断 口比较
(确定断裂路径与组织关系) 5. 失效类型确定和失效原因判断
out
精品课件
21
3.1 断口样品的制备与保存
a. 断口样品的选取
b. 断口样品的切割
out
精品课件
22
判定主裂纹的方法
将散落断口拼合， 检验断口，氧
测量其几何形状变 化最严重区为
化，变形量最大的 最先断裂区
为主裂纹。
（主裂纹形成）
out
河海大学力学与材料学院硕士课程
金属材料失效分析
（Failure analysis of metallic materials）
第2讲 裂纹与断口分析
out
精品课件
第2讲 裂纹与断口分析
第一节 裂纹与断口 第二节 裂纹分析 第三节 断口分析
out
精品课件
2
第一节 裂纹与断口
1.1 裂纹与断口的本质
裂纹(裂缝)
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(多数裂纹尾端较尖锐)
→ 金属发生低应力下破坏
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
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。
断口分析在金属拉伸试样中具有重要意义，通过对断口形态和特征的观察和分析，可以深入了解材料的力学性能和物理性质。
在实际应用中，断口分析可以为材料的研发、生产和应用提供重要参考依据，对于提高材料的综合性能和拓展其应用领域具有重要作用。
自学-失效分析实例1—金属件残骸断口分析
SYNL
图52
大端螺纹金相组织（横向，500×）
SYNL
图53
大端螺纹金相组织（纵向，100×）
SYNL
图54
大端螺纹金相组织（纵向，500×）
SYNL
图55（a） 喷管螺纹残骸宏观像（断口面）
SYNL
图55（b） 喷管螺纹残骸宏观像（背面）
SYNL
图56 喷管螺纹断口形貌
SYNL
图57 喷管螺纹断口形貌
图70
堵片金相组织（横向，500×）
SYNL
图71
堵片金相组织（纵向，100×）
SYNL
图72
堵片金相组织（纵向，500×）
SYNL
图73 燃烧室1#残骸解剖图
SYNL
图74（a） 连接螺残骸解剖图（正面）
SYNL
图74（b） 连接螺残骸解剖图（侧面）
SYNL
金相
图75 大端螺纹3#残骸解剖图
SYNL
图76（a） 喷管螺纹残骸解剖图
SYNL
金 相
图76（b） 喷管螺纹残骸解剖图（金相样品）
SYNL
图77 堵片残骸解剖图
七、 化学成分分析
SYNL
表1
残片 名称 Si Fe Cu
送检残片化学成分
化学成份（wt%） Mn Mg Cr Zn Ti Al
燃烧室
喷管 连接螺
0.17
0.088 0.096
SYNL
结 论？
失效类型 失效原因 改进措施
六、 金相组织观察
SYNL
图28
木纹断口处金相组织（横向，100×）
SYNL
图29
一般断口处金相组织（横向，100×）
SYNL
《金属断口分析》PPT课件
冀教版四年级语文下册期末试卷一、积累运用（50分）1、瞧拼音写词语（10分）cíxiáng niàng mìqíshǔ（）（）红（）（）光shūméi gui líng long yà（）菜（）（）惊（）diàn cōng（）污（）郁2、比一比组词（6分）坠（）洪（）椅（）坚（）供（）骑（）淘（）肠（）挠（）掏（）杨（）饶（）3、在括号里填上合适得词语（3分）（）支撑濒临（）满怀（）（）得抉择（）得脚步（）得泉水4、给括号内填上量词。
（3分）一（）草莓一（）小屋一（）报纸一（）阳光一（）船一（）及时雨一（）神灯一（）小鸟一（）山神一（）火车一（）海蟹一（）脚丫5、选择题（8分）（1）、用“√”将下列词语中加点得字选择正确得读音（4分）拾（shèshí）级而上恐吓（xiàhè）打搅（juéjiǎo）澎湃（pài bài）家雀（qiǎo què）儿堵塞（sāi sè）湖畔（bàn pàn）装饰（shìshi）（2）、把正确答案得序号填在横线上（4分）①“世界就是与平得，人类就是自由得。
只有爱，只有互助，才能达到永久得安乐与与平。
”这句话得作者就是。
A、冯骥才B、金波C、冰心②下面得课文中，不就是冰心写得。
A、《大舞台》B、《别踩了这朵花》C、《再寄小读者》D、《肥皂泡》③下列词语中，含有喜爱、赞美之情得一组词语就是。
A、波浪无边无际B、活泼足智多谋C、叹气垂头丧气④与“乡村四月闲人少”出自同一首诗得句子就是。
A、醉里吴音相媚好B、虚心竹有低头叶C、绿遍山野白满川6、判断题（把下面正确得说法打上“√”，不正确得打上“×”）（2分）（1）、冰心得原名就是谢婉莹。
（）（2）、“谁不说自己得家乡美呢？”与“谁都说自己得家乡美。
金属断口分析
断口（断裂）的基本特征与机理
穿晶韧窝断裂
韧窝的形成 ✓显微空洞的形核、显微空洞的长大和显微空洞的聚集三个 阶段。 ✓D. Brock，微孔聚集模型，第二相粒子形核模型。 ✓这个韧窝模型，可以同时解释在应力作用下，形成等轴韧 窝或抛物线韧窝的过程和夹杂物或第二相粒子在切应力作 用下，破碎而形成韧窝的现象。
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。
断口（断裂）分类
按断裂机制分类 可分为解理、准解理、韧窝、滑移分离、沿晶以及疲劳等。
其他分类方法 ✓按应力状态分类，可分为静载断裂（拉伸、剪切、扭转）、
动载断裂（冲击如断拉裂伸、、疲劳冲断击裂、）爆等破。等为快速断裂， ✓按断裂环境分疲类劳，、可分蠕为变低等温为断慢裂速、断中温裂断，裂氢、脆高、温断裂、 腐蚀断裂、氢脆应及力液腐态蚀金属等致为脆延断迟裂断等裂。。
断口（断裂）的基本特征与机理
穿晶韧窝断裂
金属延性断裂的主要微观特征。 又称作迭波、孔坑、微孔、微坑等。 材料在微区范围内塑性变形产生的显微孔洞，经形核、 长大、聚集，最后相互连接而导致断裂后，在断口表面所 留下的痕迹。 虽然韧窝是延性断裂的微观特征，但不能仅仅据此就作 出断裂属于延性断裂的结论，因为延性断裂与脆性断裂的 区别在于断裂前是否发生可察觉的塑性变形。 脆性断裂的断口上，个别区域也可能由于微区的塑变而 形成韧窝。
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。
金属断口分析教学大纲
《金属断口分析》教学大纲修订单位：机械工程学院材料工程系执笔人：张国福一、课程基本信息1．课程中文名称：金属断口分析2．课程英文名称：Fracture Analysis3．适用专业：材料成型及控制工程4．总学时：32学时5．总学分：2学分二、本课程在教学计划中的地位、作用、任务本课程是专业选修课。
通过课程学习，使学生对金属断口的宏观和微观特征有比较清楚的认识。
同时可以掌握断口特征与金属断裂原因之间的关系，为以后在生产实际中应用奠定理论基础。
三、理论教学课程内容与教学要求绪论（2学时）了解本课程的目的、任务和要求。
了解金属断口分析在实际生产中的作用及意义。
第一章金属断裂的基本概念（4学时）掌握延性断裂与脆性断裂、穿晶断裂与晶间断裂、解理断裂与剪切断裂和疲劳断断裂与静载延滯断裂。
第二章断口的宏观分析（8学时）掌握静载荷下的断口宏观形貌、冲击断口的宏观形貌、疲劳断口的宏观形貌、晶间断裂与解理断裂的断口特征、应力腐蚀及氢脆断口和实际构件（或零件）断口的宏观分析。
第三章解理断裂与剪切断裂的断口微观特征（8学时）掌握解理断裂的微观特征和剪切断裂的微观特征。
第四章疲劳断口的微观特征（4学时）掌握疲劳裂纹扩展的二个阶段，第一阶段和第二个阶段断口的电子金相特征。
了解低周疲劳的断口特征，疲劳断口的定量分析。
第五章晶间断裂及其它断裂的断口微观特征（4学时）掌握晶间断裂的断口特征、应力腐蚀及氢脆断口的微观特征。
了解混合型断口。
第六章实际构件的破断分析（2学时）掌握破断分析的一般方法。
了解破断分析实例。
四、考核方式考试五、成绩评定考试成绩占60%，平时成绩（平时出勤率、提问相结合）占40%六、本课程对学生创造能力培养的措施培养学生断口分析的能力，掌握断口的特征，断口分析的特点。
七、教材与参考书教材：上海交通大学《金属断口分析》编写组《金属断口分析》国防工业出版社出版。
《金属断口分析》课件
应变率对金属断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
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。
金属断裂分类
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
探讨金属断口分析在工业领域的应用前景
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
金属断口观察实验报告
金属断口观察实验报告引言金属断口观察实验是一种常见的金属材料性能测试方法，通过对金属断口形貌的观察和分析，可以了解金属的断裂行为、断裂模式以及材料的强度、韧性等性能。
本次实验我们选取了不同类型的金属材料进行了断口观察，并进行了定性分析。
实验目的1. 理解金属材料的断裂行为和断裂模式；2. 掌握金属材料断口观察的方法和步骤；3. 分析不同类型金属材料的断裂特点，比较它们的强度和韧性。
实验材料和设备1. 实验材料：铁、铜、铝等金属棒材；2. 实验设备：金属切断机、砂纸、显微镜等。
实验步骤与结果1. 选取铁、铜、铝三种金属棒材进行实验。
2. 使用金属切断机将金属棒材切割成相同尺寸的试样。
3. 使用砂纸将试样的断口打磨平整，以便观察。
4. 将试样放置在显微镜下，观察并记录断口形貌，并拍摄照片。
铁的断口观察铁的断口呈现出灰黑色，在显微镜下可以清晰地看到断口面呈现出韧突状的形态。
黏附在断口上的颗粒状物质表明铁发生了韧突断裂。
这种断口表明铁具有较高的韧性和可塑性。
铜的断口观察铜的断口呈现出金黄色，在显微镜下可以看到断口表面十分光滑，没有很明显的韧突形态。
铜的断口表明其具有较低的韧性，容易发生脆断。
铝的断口观察铝的断口呈现出银白色，在显微镜下可以观察到断口呈现出类似海浪的波纹状形态。
这种断口表明铝具有较高的韧性，同时也表现出一定的可塑性。
结果分析与讨论通过对不同金属材料的断口观察，我们发现铁的断裂模式是韧突断裂，表现出较高的韧性和可塑性；铜的断裂模式是脆断，表现出较低的韧性；而铝的断裂模式表现出较高的韧性和一定的可塑性。
金属材料的断裂行为与其晶粒结构、材料强度和韧性有关。
铁的断口呈现韧突断裂是因为其晶粒较大，能够发生滑移，同时还具有较高的韧性和可塑性；而铜的断口呈现脆断是因为其晶粒结构较细且收敛，不易发生滑移，导致其强度较高但韧性较低；铝的断口呈现波纹形态是因为其具有良好的可塑性，能够发生较多的滑移带。
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因，本实验主要观察下列几种断口：a）拉伸试样断口：材料为：低碳钢、铸铁。
断口特征：低碳钢拉伸断口外形呈杯锥状，整个断口可分三个区，中心部位为灰色纤维区，纤维区四周为辐射状裂纹扩展区，边缘是剪切唇区，剪切唇与拉伸应力轴交角为 45°。
铸铁拉伸试样断口为结晶状断口，呈光亮的金属光泽，断口平齐。
b）疲劳断口断口特征：轴类零件多在交变应力下工作，发生疲劳断裂后宏观断口上常可看到光滑区和粗糙区两部分，前者为疲劳裂纹形成和扩展区，有时可见贝纹线，蛤壳状或海滩波纹状花样，这种特征迹线是机器开动和停止时，或应力幅发生突变时疲劳裂纹扩展过程中留下的痕迹，是疲劳宏观断口的重要特征。
金属焊接性与断口分析3-第一章
萃取复型法
C膜，特制溶液深腐蚀， 第二相粒子
塑料-碳二次复型法
萃取复型法
微观组织结构+电子衍射
35CrNiMoV钢断口条状 MnS夹杂及其电子衍射谱
(a)
(b)
022
202
TEM复型，界面有条状析出物，3200， 2000
1.3 断裂的类型
断裂前塑性变形大小： 脆性断裂；韧性断裂 断裂面的取向： 正断；切断 裂纹扩展的途径：
穿晶断裂；沿晶断裂
断裂机理： 解理断裂，微孔聚集型断裂；纯剪切断裂
一、韧性断裂和脆性断裂
二、正断和剪断
宏观断裂
微观断裂
正断与剪断的宏观与微观形式
三、穿晶和沿晶断裂
沿晶脆性断裂 －沿晶析出脆性连续膜
V
图6 微观区域线扫描及成分分布
四、断口裂纹源的判定
断裂分析（断裂碎片）→最初断裂部分→裂纹源→ 断裂分析（断裂的原因和断裂性质） Ｔ型法 分叉法
变形法及缝隙法
放射条纹法 断口人字纹法
疲劳弧线法
1、Ｔ型法：
相交“Ｔ”裂纹，横穿裂纹Ａ先开裂，裂源区较宽较深
2、分叉法：
2.复型法
塑料或碳膜复制抛光腐蚀后的金 属样品表面微小的凹凸 机械研磨，0.1mm →间接显示金属表面各相的形貌 电解抛光
一次复型法（直接复型法）
C、20~30Å，塑料、100~200Å
优点：真实 剥离C膜用酸腐蚀，损坏断口
塑料一次复型法
碳一次复型法
二次复型法
沿晶韧性断裂－晶界弱化,出现韧窝
金属材料断口分析-精彩部分
断口分析总结
1 断口微观分析 系统介绍：
2 1,解理与准解 理;
3 2,剪切断裂;
4 3,疲劳断裂;
4,晶间断裂
5等 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：
解理与准解理断裂的断口具有以下之一 的重要特征----准解理部分：
剪切断裂断口的一般特征
下面介绍：
01
断口微观分析的
系统说明：
02
1解理与准解理;
03
2剪切断裂;
04
3疲劳断裂;
05
4晶间断裂等
断口特征
有关断口分析的 基本概念介绍--10; 冲击断口的宏观 形貌及示意图
V缺口试样
断口
示意图
有关断口分 析的基本概 念介绍---11;
带有中央切口板 试样的反复交变 拉伸的疲劳断口
有关断口分析的基本概念 介绍---12; 弯曲与旋转弯曲疲劳断口
a, Ⅰ; b, Ⅱ; c, Ⅲ;
平面应变和平面应力时断口 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---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;
静载荷下缺口拉伸试样 断口宏观形貌示意图
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;
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<屈服应力；3).塑性变形：少或无；4).断口：平齐、与正应力相垂直。
延性断裂：1).裂纹源：孔穴的形成和合并;2).塑性变形：较大;3).断口：无光泽的纤维状、剪切面断裂、与拉伸轴线成45º.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。
金属材料的裂纹与断口分析
e. 按环境介质不同分类
out
14
f. 按服役条件分类
out
15
1.3 裂纹与断口 的分析手段
万能轧机双排人字齿轮轴劈裂形貌
宏观观察 ( 肉眼, 放大镜) 显微分析 ( OM SEM TEM) 显微裂纹←磁力探伤、荧光探伤、超声波探伤 X光探伤和低倍侵蚀 等 产物分析（EDX\XRD\XPS等）
碎块拼凑法
人字形法
放射标记法
剪切唇法
out
贝纹花样法
25
碎块拼凑法
从碎块拼形的大小或 密合程度可判别那个是先 断开的。(A裂纹密合程度 差，是先断开的) 。
人字形法
• 当表面无应力集中, 裂纹源区在两组“人”字形的汇 合处，即“人”字上部指向裂源。 • 若表面有应力集中（存在缺口），“人”字下部指向 裂源。 26
负荷类型、应力集中程度和负荷大小 对疲劳断口形态的影响示意图
断裂区
扩展区
out
42
几种重要断裂方式的断口特征
out
43
out
44
冲击断口 断口三要素分布示意图
• 一般情况下，缺口附近先 形成纤维区，然后是放射区 及剪切唇，剪切唇沿无切口 的其它三侧边分布。
• 摆锤冲击下，缺口一侧受 拉应力，另一侧受压应力。 整个断面上受力方向不同， 所以当受拉应力的放射区进 入受压区时可能会消失而重 新出现纤维区(如图所示)。 out
贝纹花样法
在断口上若有疲劳 的贝纹线，则根据疲劳条 纹的弧线确定疲劳源。
源区
out
疲劳断口的贝纹线，从裂纹源呈放射状
28
c. 断口样品的清洗和保存
带灰尘或其他附着物的断口
out
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金属断口分析 实验报告
金属断口分析实验报告通过对金属断口进行分析，了解金属的断裂形态，判断金属的断裂性质。
实验原理：金属的断裂形态受多种因素影响，包括金属的材质、加工工艺、应力状态等。
常见的金属断口形态有韧性断口、脆性断口、中间断口等。
韧性断口是指金属在拉伸过程中逐渐展开，伴随表面的细微颗粒状变形，最终形成一条明显的条纹状断口。
韧性断口的特点是具有较高的塑性变形能力和断裂韧性，常见于延性金属材料。
脆性断口是指金属在加载过程中没有明显的变形，断口很快出现，并且没有延展性，呈现出平整且光滑的特点。
脆性断口的特点是无法承受相对较大的塑性变形，并且在加载过程中存在明显的蠕变现象，常见于脆性金属材料。
中间断口是韧性断口和脆性断口之间的一种过渡形态，断口上既有韧性断口的条纹状结构，又有脆性断口的平整、光滑特点。
中间断口常见于具有一定韧性的脆性金属材料。
实验步骤：1. 准备金属试样，根据试样的材料和加工工艺，选择合适的试样形状和尺寸。
2. 对试样进行预处理，包括清洗、抛光等步骤，以保证试样表面的光滑度和清晰度。
3. 将试样固定在实验台上，利用金属试验机进行拉伸实验或冲击实验，使试样断裂。
4. 观察断口形态，可以使用裸眼观察、显微镜观察等方式进行观察和记录。
5. 根据观察结果判断金属的断裂性质，如韧性、脆性或中间性，可以结合实验数据进行进一步分析和判断。
实验结果分析：根据实验所得的断口形态，可以判断金属的断裂性质。
如果试样的断口呈现出明显的条纹状结构，并且断口表面光滑、平整，说明试样具有一定的延展性和塑性变形能力，可以判断为韧性断口，表示金属具有较好的韧性和延性。
如果试样的断口呈现平整、光滑的表面，没有明显的条纹状结构，且试样未发生明显的延展性变形，可以判断为脆性断口，说明金属具有较差的塑性能力和韧性。
如果试样的断口同时具有条纹状结构和光滑表面，可以判断为中间断口，表示金属具有一定的韧性，但同时也存在一定的脆性。
需要注意的是，金属的断裂性质不仅与材料本身的特性有关，还与加工工艺、试样形状和尺寸等因素有关，因此在判断金属的断裂性质时，需要综合考虑多个因素。
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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
冶金工程学院备课纸
《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
教
学 重
重点：疲劳断口的宏观和微观形貌特征；疲劳破坏机理。
点 难
难点：疲劳破坏机理。
点
（1）课堂讲授； 教 学 （2）多媒体教学； 策 略 （3）课堂讨论；
（4）习题巩固。
教
学 预
教材第五章
习
习 题
分析疲劳断口的宏观和微观形貌特征；疲劳破坏机理；疲劳辉纹四要素
6
冶金工程学院备课纸
章次名称
第六章氢脆断裂
学 内
解理裂纹的萌生及扩展；
容
解理断裂的影响因素。
教
学
要求学生掌握解理断口的宏观和微观形貌特征；解理裂纹的萌生及扩展；
要 解理断裂的影响因素。 求
教
学
重点：解理断口的宏观和微观形貌特征；解理裂纹的萌生及扩展；解理
重 点
断裂的影响因素。
难
难点：解理裂纹的萌生及扩展；解理断裂的影响因素。
点
（1）课堂讲授； 教 学 （2）多媒体教学； 策 略 （3）课堂讨论；
（4）习题巩固。
教
学 预
教材第六章
习
习 题
简述氢脆断口的形貌特征；氢脆的机理。
7
冶金工程学院备课纸
章次名称
第七章 应力腐蚀断裂
本章学时
２ 课堂讲授
０ 实验 0 参观/上机
0
1
教
应力腐蚀断口形貌特征；
学 内
应力腐蚀断裂过程及机理；
容
应力腐蚀的影响因素及防护措施。
教
学
熟练掌握：应力腐蚀断口形貌特征；应力腐蚀断裂过程及机理；应力腐
0
1
教
韧窝断口的宏观和微观形貌特征；
学 内
韧窝裂纹的萌生扩展及韧窝形成的微观机理。
容
教 学
要求学生掌握韧窝断口的宏观和微观形貌特征；韧窝裂纹的萌生扩展及韧
要
求 窝形成的微观机理。
教
学
重点：韧窝断口的宏观和微观形貌特征；韧窝裂纹的萌生扩展及韧窝形
重 点
成的微观机理。
难
难点：韧窝裂纹的萌生扩展及韧窝形成的微观机理。
本章学时
２ 课堂讲授
０ 习题 ０ 参观/上机
0
1
教
自清脆断口的形貌特征；
学 内
氢脆的机理；
容
钢中的白点。
教
学
通过本章要求学生深入掌握清脆断口的形貌特征；氢脆的机理；钢中的
要 白点。 求
教
学
重
重点：氢脆断口的形貌特征；氢脆的机理。
点
难
难点：氢脆的机理。
点
（1）课堂讲授；
教 学
（2）多媒体教学；
策 略
（3）课堂讨论；
点
（1）课堂讲授；
教 学
（2）多媒体教学；
策 略
（3）课堂讨论；
（4）习题巩固。
教
学 预
教材第三章
习
习 １．韧窝断口的宏观和微观形貌特征 题 ２．韧窝裂纹的萌生扩展及韧窝形成的微观机理
4
冶金工程学院备课纸
章次名称
第四章解理断裂
本章学时
２ 课堂讲授
０ 习题 ０ 参观/上机
0
1
教
解理断口的宏观和微观形貌特征；
要 蚀的影响因素及防护措施。 求
教
学 重
重点：应力腐蚀断裂过程及机理；应力腐蚀的影响因素及防护措施。
点 难
难点：应力腐蚀断裂过程及机理。
点
（1）课堂讲授；
教 学
（2）多媒体教学；
策 略
（3）课堂讨论；
（4）习题巩固。
教
学 预
教材第七章
习
习 １．应力腐蚀断裂过程及机理； 题 ２．应力腐蚀断裂过程及机理
要 和分析方法。 求
教
学 重
重点：裂纹源位置的判别；断口分析技术。
点 难
难点：断口分析技术
点
（1）课堂讲授；
教 （2）多媒体教学； பைடு நூலகம் 策 （3）课堂讨论； 略
（4）习题巩固。
教
学 预
教材第二章
习
习 题
简述ＳＥＭ、ＴＥＭ的应用
3
冶金工程学院备课纸
章次名称
第三章 延性断裂
本章学时
２ 课堂讲授
0
实验 ０ 参观/上机
5 第六章 氢脆断裂
6 第七章 应力腐蚀断裂 7 第八章 其他断裂 8 合计
讲课 6 4 2 2 2 2
2
4
习题课 实验 24
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
1
冶金工程学院备课纸
五、授课方案
章次名称 第一章 金属的断裂
8
冶金工程学院备课纸
章次名称
第八章 其他断裂
本章学时
４ 课堂讲授
０ 习题 ０ 参观/上机
0
1
脆性沿晶断裂；
教 学
延性沿晶断裂；
内 容
过烧断口；
蠕变断裂
教
学 要
熟练掌握：脆性沿晶断裂；延性沿晶断裂；过烧断口；蠕变断裂
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
序号
授课内容提要
0 第一章 金属的断裂
1 第二章 断口分析技术
2 第三章 延性断裂
3 第四章 解理断裂
4 第五章 疲劳断裂
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。
（4）习题巩固。
教
学 预
教材第四章
习
习 题
简述解理断裂的影响因素
5
冶金工程学院备课纸
章次名称
第五章 疲劳断裂
本章学时
２ 课堂讲授
２ 习题 0 参观/上机
0
1
教
疲劳断口的宏观和微观形貌特征；
学 内
疲劳破坏机理；
容
疲劳断口的定量分析。
教
学
要求学生掌握疲劳断口的宏观和微观形貌特征；疲劳破坏机理；疲劳断
要 口的定量分析。 求
（4）习题巩固。
教
学 预
教材第一章
习
习 1. 简述金属断裂的分类方法 题 2. 简述 K 准则与应力强度因子的区别于联系
2
冶金工程学院备课纸
章次名称 本章学时
第二章 断口分析技术
4 课堂讲授
4
实验 0 参观/上机
0
1
教
裂纹源位置的判别方法；
学 内
宏观断口分析技术；
容
微观断口分析技术。
教
学
使学生能够正确理解并掌握金属断口分析技术中常用的一些术语、概念
本章学时
6 课堂讲授
6
实验 0 观看教学片 0
1
教 学
断裂的分类；
内 容
材料的韧性及断裂力学。
教
学 要
使学生掌握金属材料断裂方式的分类；金属材料的韧性及其断裂力学。
求
教
学 重
重点: 断裂的分类；材料的韧性及断裂力学。
点 难
难点: 断裂力学。
点
（1）课堂讲授；
教 （2）多媒体教学； 学 策 （3）课堂讨论。 略