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斷口失效分析斷口形貌特征(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(wú)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(jié)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
4006863985 立即咨詢斷口失效分析 (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(wú)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(jié)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(jiàn)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(tái)階、河流、舌狀、扇形、魚(yú)骨狀花樣及瓦納線等特征。準(zhǔn)解理,介于解理斷裂與塑性斷裂間的一種過(guò)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。 (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(zhǔn)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。 有解理斷裂、準(zhǔn)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(jī)械疲勞(應(yīng)力疲勞、應(yīng)變疲勞、接觸疲勞)、腐蝕疲勞、高溫疲勞、熱疲勞、微動(dòng)疲勞等。沿晶斷裂按原因又分為氫脆、應(yīng)力腐蝕、蠕變、液態(tài)金屬致脆等類型。 從宏觀外貌來(lái)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最為常見(jiàn)的韌性斷口。其基本特征通常表現(xiàn)為三個(gè)特征區(qū).即纖維區(qū)、放射區(qū)和剪切唇區(qū)。這三個(gè)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(kuò)展區(qū),放射區(qū)是裂紋快速、不穩(wěn)定擴(kuò)展區(qū)域,其特征是放射花樣。其放射方向與裂紋擴(kuò)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(huì)有所不同。靜拉伸應(yīng)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(yīng)力造成的韌性斷口往往呈45°切斷斷口;靜扭轉(zhuǎn)應(yīng)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(yīng)力造成的斷口存在由中性軸分隔開(kāi)的受拉區(qū)和受壓區(qū),斷裂由受拉的一側(cè)向受壓的一側(cè)進(jìn)行,伴有顯著的塑性變形并形成剪切唇;沖擊應(yīng)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(kuò)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(gè)區(qū)域的相對(duì)比例和分布取決于材料的塑性。塑性好的,整個(gè)斷口只存在纖維區(qū)和剪切唇區(qū)、塑性差的,甚至整個(gè)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(kuò)展形成纖維區(qū),然后失穩(wěn)擴(kuò)展成放射區(qū),最后形成剪切唇區(qū)。試樣的無(wú)缺口側(cè)有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)二次纖維區(qū)。 從微觀外貌來(lái)看,韌性斷口具有韌窩、滑移的特征。 脆性斷口的宏觀特征為:斷口上沒(méi)有明顯的宏觀塑性變形,斷口相對(duì)齊平并垂直于拉伸載荷方向,表面常呈晶體學(xué)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(wú)定型的粗糙表面色澤相對(duì)灰暗。解理面有時(shí)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?yàn)榱鸭y擴(kuò)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(tái)階、河流、舌狀、魚(yú)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(wú)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 典型的疲勞斷口由疲勞源區(qū)、疲勞裂紋穩(wěn)定擴(kuò)展區(qū)和疲勞裂紋快速擴(kuò)展區(qū)(瞬時(shí)斷裂區(qū))三部分組成。 疲勞源區(qū)及裂紋穩(wěn)定擴(kuò)展區(qū)的斷面沒(méi)有明顯的宏觀塑性變形,具有疲勞弧線、放射棱線、疲勞臺(tái)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(kuò)展方向垂直的弧線。放射棱線方向與裂紋擴(kuò)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(gè)疲勞源不在一個(gè)平面時(shí),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(yán)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(gè)的,也有多個(gè)的,交變載荷越大、應(yīng)力集中位置越多或應(yīng)力集中系數(shù)越大,則疲勞源的數(shù)目越多。疲勞源區(qū)是最早生成的斷口,在裂紋擴(kuò)展過(guò)程中,裂紋反復(fù)張開(kāi)閉合,引起表面摩擦,因此疲勞源一般較平整光滑。 對(duì)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(duì)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(jié)晶狀或放射狀。 一般來(lái)說(shuō),疲勞斷口屬于脆性斷口。 ①疲勞源源區(qū)(包括裂紋穩(wěn)定擴(kuò)展區(qū)第一階段):由摩擦痕跡、滑移線、解理臺(tái)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(kuò)展區(qū)第二階段:疲勞條帶是疲勞裂紋擴(kuò)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(kuò)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(kuò)展第二階段常見(jiàn)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(kuò)展區(qū)):此區(qū)一般為混合斷口,在其與穩(wěn)定擴(kuò)展區(qū)過(guò)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(zhǔn)解理和沿品等形貌。斷口形貌特征
斷口的分類
斷裂類型的分類
韌性斷口的特征
脆性斷口的特征
宏觀特征
疲勞斷裂的微觀特征