脆性断裂

解理河流花样
越过晶界的河流
3）舌状花样
舌头状花样
舌头状花样
4）解理扇形 5）准解理
小断面比回火M尺寸大，相当于原A晶粒 小断面取向不与bcc的解理面严格对应 裂纹扩展路程不像解理裂纹那样连续，常在小 范围内发生 裂纹源常在准解理面内，而解理裂纹常起源于 断面的边缘 小断面上有许多撕裂棱，这是由许多解理面相 交而形成的。
裂纹生核过程 在外力作用下，第二相质点与基 体脱开，通过滑移变形形成微裂 纹 临界核尺寸 大于韧窝尺寸，小于晶粒直径
裂纹扩展过程 多个微裂纹通过滑移长大、聚集 连接，扩展过程需要消耗大量能 量 裂纹扩展方向 宏观：平行于最大剪切应力或垂 直于最大主应力方向 微观：穿晶 裂纹扩展速度 通过滑移变形慢速扩展
断口宏观形貌
人字纹及放射状宏观
不太明显的放射状
二、微观特征
路径：穿晶或沿晶 解理断裂：裂纹沿晶体的某些特定晶面劈开。 1、沿晶断裂特征 1）晶界有第二相富集（沿晶韧窝） 2）溶质原子偏聚 3）晶界腐蚀或电化学腐蚀
2、穿晶断裂特征 解理面通常是密排面，fcc晶体一般不发生解理。 1）解理台阶 2）河流花样
断裂控制因素 应变控制 ε＞ εf
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
应力控制 σ＞ σf
项目
断口形态
韧性断裂和脆性断裂的比较 韧性断裂 脆性断裂
宏观：纤维状 微观：蛇形滑移、涟波、延伸、 韧窝 粗糙、灰暗 伴有大量塑性宏观变形：拉伸— —缩颈，扭转——扭角，冲击— —转角，弯曲——挠度，压缩— —镦粗 过载或强度不足 宏观：放射状（人字纹）、颗粒 状 微观：解理扇形、河流、舌状花 样、沿晶韧窝、岩石状 细瓷状、光亮 无宏观塑性变形
纤维区、放射区、剪切唇
2）纤维长度 3）缩颈大小 2、微观依据 1）韧窝的直径和深度 2）河流、解理扇形、舌状花样、沿晶断 裂的比例 3）晶界韧窝 4）塑性：准解理＞解理＞沿晶
项目
二、韧性断裂和脆性断裂的比较 韧性断裂 脆性断裂
晶粒边界处或位错塞积处应力 积累，形成内裂纹，当裂纹达 到某一临界值时，引起沿晶分 离或解理 远小于韧性断裂的临界核尺寸 沿晶分离（可能伴有微量塑性 变形），或沿一定晶面快速劈 开，扩展过程只需要很少能量 宏观：垂直于正应力 微观：沿晶、解理 通过沿晶分离或解理快速扩展
断口颜色 塑性变形
断裂原因
材质：白点、分层、夹杂 工艺：过热、过烧、回火脆、焊 接脆、时效脆等 环境：应力腐蚀、氢脆、低温脆 应力：低应力脆断、应力状态过 硬引起的脆断
3）冲击
放射状条纹或人字纹花样。 微观形状是河流花样。 冲击点（线）有被冲击的痕迹。
4）压缩
断口呈粉碎性条状或45°剪切断口形状。 有时剪切的中心区域为正应力拉断。
断口不同区域的形貌
相同材料，不同状态的断口微观形貌。
相同材料，不同状态的断口微观形貌。
韧性断裂和脆性断裂的比较
一、估计材料的塑性 1、宏观依据 1）断口“三要素”
2、估计加载速度
沿晶断口上看不出加载速度的影响。 放射状条纹的存在表示加载速度较快； 当材料性能相同时，加载速度越快，放射状越明显。
3、判断载荷类型
1）拉伸
断口垂直于拉应力方向。 断口粗糙，有时呈现晶粒外形。 微观断口常呈准解理形貌。
2）扭转
断口呈“麻花状”。 断口粗糙，或呈现晶粒外形。 微观断口常为准解理，有时呈现韧窝形貌。
3.2 脆性断裂
断裂前不发生或很少发生宏观塑性变形。
没有征兆，十分危险。
一、宏观判据
1、断裂前没有可察觉的塑性变形。 2、断口通常与正应力垂直，表面平整。 3、断口比韧性断裂的纤维状断口光亮。 4、断口边缘无剪切唇，或唇口很小。 5、断面上有时出现放射状或人字纹花样。 6、转动断口，可以看到闪闪发光的小刻面。 7、若断口较灰暗，则呈现无定形的粗糙表面， 有时可见晶粒外形。
三、断裂源、走向及载荷性质分析
1、断裂源和走向 主要宏观特征： 小平面：难以判断断裂源
放射状：可以找到断裂源
1）光滑构件，放射状撕裂棱的放射源为断裂 源，放射方向为裂纹走向。
2）光滑构件，人字纹的尖顶方向为裂纹源； 两侧带缺口的板材则相反。
3）微观花样中，河流花样的“上游”为其裂源，流向 （或解理扇形的扩展方向）为裂纹走向。