斷口形貌特征

(1）宏觀形貌特征

包括斷口附近的殘留塑性變形特征，如:縮頸量的多少、表面的凹凸程度，有無剪切唇等;斷口的光澤和顏色:各區(qū)域的顏色及亮、暗程度，氧化腐蝕產(chǎn)物的顏色;斷口的形貌特征花樣:如纖維狀、結品狀、發(fā)光小平面、放射線、弧形線等;特征區(qū)的位置、分布、面積;材料內(nèi)部缺陷的痕跡等。

(2）微觀形貌特征

斷口上常見的微觀特征有:韌窩，特征包括微孔深度、大小，微孔形態(tài)（等軸、剪切、撕裂）等;滑移，具有滑移線、蛇形花樣、漣波花樣和延伸區(qū)(平直區(qū))等特征;解理，包括臺階、河流、舌狀、扇形、魚骨狀花樣及瓦納線等特征。準解理，介于解理斷裂與塑性斷裂間的一種過渡斷裂形式，具有解理小平面、撕裂棱、淺韌窩、漣波花樣及延伸區(qū)等特征;沿品斷裂，具有巖石狀、冰糖狀等特征;疲勞，具有條帶、二次裂紋、輪胎花樣等特征;腐蝕，具有氧化物、腐蝕產(chǎn)物、泥紋等特征。

斷口的分類

(1）按斷口表面宏觀變形分:有:脆性斷口、韌性斷口、韌-脆混合斷口。

(2）按斷口表面宏觀取向分:有正斷斷口、切斷斷口、正-切混合斷口。

(3）按斷口表面微觀斷裂路徑分:有沿晶斷口、穿晶斷口。

(4）按斷口表面微觀形貌分:有解理斷口、準解理斷口、韌窩斷口、疲勞斷口、沿晶斷口一般情況下的斷口為混合形貌斷口。

斷裂類型的分類

有解理斷裂、準解理解理斷裂、韌性斷裂、疲勞斷裂、沿品斷裂等。疲勞斷裂又分為:機械疲勞(應力疲勞、應變疲勞、接觸疲勞）、腐蝕疲勞、高溫疲勞、熱疲勞、微動疲勞等。沿晶斷裂按原因又分為氫脆、應力腐蝕、蠕變、液態(tài)金屬致脆等類型。

韌性斷口的特征

從宏觀外貌來看，韌性斷口一般分為杯錐狀、鑿峰狀、純剪切斷口等。其中塑性金屬光滑圓棒試樣拉伸杯錐狀斷口是一種常見的韌性斷口。其基本特征通常表現(xiàn)為三個特征區(qū).即纖維區(qū)、放射區(qū)和剪切唇區(qū)。這三個特征區(qū)是斷口的三要素。纖維區(qū)晶粒呈纖維狀（或鵝毛絨狀），顏色發(fā)暗，是裂紋緩慢、穩(wěn)定擴展區(qū)，放射區(qū)是裂紋快速、不穩(wěn)定擴展區(qū)域，其特征是放射花樣。其放射方向與裂紋擴展方向平行，垂直于裂紋前沿，并逆指向裂紋源。放射花樣的形態(tài)分放射纖維、放射剪切兩種。剪切唇是最后斷裂的區(qū)域，其表面較光滑。

在不同載荷下，斷口表面的形態(tài)會有所不同。靜拉伸應力造成的韌性斷口往往呈杯錐狀(圓棒試樣）或呈45°切斷斷口，頸縮明顯;靜壓縮應力造成的韌性斷口往往呈45°切斷斷口;靜扭轉(zhuǎn)應力造成的斷口與扭轉(zhuǎn)軸呈 90°表面通常為漩渦狀，裂紋多從表面缺陷處萌生;靜彎曲應力造成的斷口存在由中性軸分隔開的受拉區(qū)和受壓區(qū)，斷裂由受拉的一側向受壓的一側進行，伴有顯著的塑性變形并形成剪切唇;沖擊應力造成的缺口塑性變形集中在局部區(qū)域，斷口上的纖維成行排列，每排纖維的法線方向與裂紋擴展方向一致。斷口上通常有剪切唇，但往往不完整。

缺口沖擊試樣的斷口一般存在纖維區(qū)、放射區(qū)和剪切唇區(qū)。三個區(qū)域的相對比例和分布取決于材料的塑性。塑性好的，整個斷口只存在纖維區(qū)和剪切唇區(qū)、塑性差的，甚至整個斷口都為放射區(qū).通常裂紋源位于缺口根部的中段亞表面處,裂紋從源區(qū)穩(wěn)定擴展形成纖維區(qū)，然后失穩(wěn)擴展成放射區(qū)，最后形成剪切唇區(qū)。試樣的無缺口側有時還會出現(xiàn)二次纖維區(qū)。

從微觀外貌來看，韌性斷口具有韌窩、滑移的特征。

脆性斷口的特征

脆性斷口的宏觀特征為:斷口上沒有明顯的宏觀塑性變形，斷口相對齊平并垂直于拉伸載荷方向，表面常呈晶體學平面(解理面)或品粒外形。解理面色澤較光亮，而晶粒外形或無定型的粗糙表面色澤相對灰暗。解理面有時呈放射狀花樣、人字紋花樣。放射狀花樣的收斂處及人字紋的尖頭方向都指向斷裂源，相反的方向為裂紋擴展方向。

脆性斷口從微觀晶體破壞的方式可分為穿晶（解理）斷裂和沿晶斷裂。穿品斷裂的特征包括:解理臺階、河流、舌狀、魚骨狀、扇形花樣及瓦納線等特征。沿品斷裂具有巖石狀、冰糖狀等特征。品界面多為光滑無特征形貌,有的晶界面上也有大量小韌窩或有滑移特征。4.6疲勞斷口的特征

宏觀特征

典型的疲勞斷口由疲勞源區(qū)、疲勞裂紋穩(wěn)定擴展區(qū)和疲勞裂紋快速擴展區(qū)(瞬時斷裂區(qū))三部分組成。

疲勞源區(qū)及裂紋穩(wěn)定擴展區(qū)的斷面沒有明顯的宏觀塑性變形，具有疲勞弧線、放射棱線、疲勞臺階等特征。疲勞弧線（貝殼花樣、海灘花樣）是疲勞斷裂最基本的宏觀特征，但不是充分、必要判據(jù)。它是與裂紋擴展方向垂直的弧線。放射棱線方向與裂紋擴展方向平行，逆向指向疲勞源。疲勞區(qū)斷口平齊，表面較光亮，但多個疲勞源不在一個平面時，斷口表面較粗糙。

疲勞源一般在樣品的表面或次表面，如果材料內(nèi)部有嚴重的不連續(xù)性缺陷，疲勞源也可能在樣品內(nèi)部。疲勞源有單個的，也有多個的，交變載荷越大、應力集中位置越多或應力集中系數(shù)越大，則疲勞源的數(shù)目越多。疲勞源區(qū)是生成的斷口，在裂紋擴展過程中，裂紋反復張開閉合，引起表面摩擦，因此疲勞源一般較平整光滑。

對于韌性材料，疲勞瞬斷區(qū)斷口一般為剪切斜斷口，斷口表面為灰暗粗糙的纖維狀;對于脆性材料，疲勞瞬斷區(qū)斷口一般為平斷口，斷口表面為結晶狀或放射狀。

一般來說，疲勞斷口屬于脆性斷口。

疲勞斷裂的微觀特征

①疲勞源源區(qū)（包括裂紋穩(wěn)定擴展區(qū)階段):由摩擦痕跡、滑移線、解理臺階、河流、舌狀花樣、早期疲勞帶、沿晶斷裂等混合形貌組成。

②裂紋穩(wěn)定擴展區(qū)第二階段:疲勞條帶是疲勞裂紋擴展第二階段的最重要的顯微特征，也是疲勞斷裂斷口的基本形貌特征;它是判斷斷口為疲勞斷裂的充分判據(jù),但不是必要判據(jù)。疲勞條帶基本上相互平行，與局部裂紋擴展方向垂直。塑性疲勞條帶更光滑、規(guī)則，脆性疲勞條帶參差不齊、不規(guī)則。

一般韌性材料容易形成疲勞條帶，而脆性材料則比較困難。輪胎花樣、平行的多條二次裂紋帶等也是疲勞裂紋穩(wěn)定擴展第二階段常見的微觀形貌特征。二次裂紋多平行于疲勞條帶。輪胎花樣也是疲勞斷裂的充分判據(jù)，但不是必要判據(jù)。

③疲勞瞬斷區(qū)（裂紋快速擴展區(qū)):此區(qū)一般為混合斷口，在其與穩(wěn)定擴展區(qū)過渡處通常有少量疲勞條帶，但較多是韌窩，也可能出現(xiàn)解理、i準解理和沿品等形貌。