斷裂

斷裂

斷裂(fracture) 材料或構件力學性能的基本表征。根據斷裂前發生的塑性變形的大小,可把材料的斷裂分為脆性斷裂延性斷裂兩大類。隨材料和條件的不同,循環載荷作用下的疲勞斷裂、高溫下的蠕變斷裂以及環境作用下的應力腐蝕斷裂,均可表現為脆性斷裂和延性斷裂。

基本介紹

脆性斷裂,解理斷裂,晶間斷裂,延性斷裂,

脆性斷裂

脆性斷裂:沒有或僅伴隨著微量塑性變形的斷裂。玻璃的斷裂不發生任何塑形變形,是典型的脆性斷裂;而金屬的斷裂總伴隨著塑性變形,故金屬的脆性斷裂只是相對而言。根據裂紋擴展的路徑,脆性斷裂又可以分為解理斷裂和晶間斷裂。

解理斷裂

一種典型的穿晶脆性斷裂。一定晶系的金屬一般都有一組在正應力作用下容易開裂的晶面,稱為解理面。一個晶體如果沿著解理面發生開裂,則稱為解理斷裂。

晶間斷裂

斷裂路徑沿著不同位向的晶粒間界出現的斷裂。晶間斷裂可以脆性的也可以是延性的,分別稱為晶間脆性斷裂和晶間延性斷裂。

延性斷裂

伴隨有較大塑性變形的斷裂。典型的延性斷裂是穿晶的,通常有剪下斷裂和法向(或正向)斷裂兩種。單軸拉伸載荷作用下沿著拉伸軸約45°的面滑開的斷裂稱剪下斷裂。單晶情況下滑開面通常是滑移面。當剪下在一組平行滑移面上出現時,則形成傾斜型剪下斷裂。剪下若沿兩個方向發生,則形成鑿尖型剪下斷裂。厚板或圓柱試樣在單向拉伸時,剪下斷裂從頸縮區中心開始,並向外擴展。巨觀斷裂路徑垂直於拉伸軸,微觀斷口呈鋸齒狀,因其裂紋擴展時是通過與拉伸軸成30°-45°的交替面上剪下而實現的,故這種斷裂方式一般稱為法向(正向)斷裂。它的最終斷裂是通過與拉伸軸成45°平面上的剪下斷裂。延性斷裂是空洞在第二相顆粒上形成、長大和匯合的過程。延性斷裂的斷口呈韌窩或塑孔狀。
非晶合金的斷裂在巨觀上表現為脆性,在微觀上表現為延性斷裂。
在恆定或不斷增加的載荷條件下,固體材料發生斷裂的機制概括有四種:(1)解理斷裂機制:拉伸應力使原子間發生斷裂。(2)塑形孔洞長大斷裂機制:孔洞長大和粗化,或通過塑性流動發生完全頸縮。(3)蠕變斷裂機制:通過原子或空隙沿應力方向擴散使空穴長大、粗化。(4)應力腐蝕開裂機制:應變速率參與的發生在裂紋尖端局部的化學侵蝕。

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