宏观断口分析之一——实际构件断口的宏观特征
发布:hj9411 | 发布时间: 2008年5月7日用肉眼或放大倍数一般不超过30倍的放大镜及实物显微镜来观察断口的分析方法称为宏观断口分析。断口的宏观分析,能够了解断裂的全过程,有助于确定断裂过程和构件几何结构间的关系,并有助于确定断裂过程和断裂应力间的关系。其任务在于判定断口的特征、形貌(划分几个性质不同的区域)、裂纹源的位置以及可能破坏的原因等。
实际构件受力状态复杂,断裂原因也多种多样,因此宏观断口形貌也比较复杂。观察际构件的宏观断口时,应注意观察断口是否存在放射花样或人字纹,它表征裂纹在该区作不稳定地、快速地扩展,沿着人字纹尖顶可找到裂纹源位置。根据放射区与纤维区的相对比例,可大致估计断裂性质,放射区或人字纹区所占比例愈大,则脆性愈大。观察断口是否存在弧形迹线,在裂纹扩展过程中,由于应力状态变更,断裂方式改变以及裂纹扩展速度明显变化时,其裂纹扩展前沿线就会在断口上留下这种弧形线痕迹。疲劳断口上的同心圆就是这种弧形迹线,找到了同心圆弧线,就可顺着圆心方向找到疲劳源。观察断口的粗糙程度,不同材料、不同断裂方式,其粗糙度不同。断口愈粗糙,表明韧性纤维断裂所占比重愈大;反之,断口细平、多光泽,则解理断裂所占比重大。观察断口的光泽与颜色,断口暗灰色表明裂纹扩展过程中塑变变形大。若断裂过程中断面间存在相对摩擦或受到氧化、腐蚀等作用时,断面上的腐蚀产物及颜色会发生很大变化。观察断口在最大正应力方向的交角,脆性断裂时,断口与最大正应力方向垂直,而纯剪切断裂的断口与最大切应力方向平行,但纤维区的宏观平面与最大正应力方向垂直。下表列出了几种重要断裂方式的断口特征。
几种重要断裂方式的断口特征
| 断裂方式 | 韧性断裂 | 脆性断裂 | 疲劳断裂 | |||
| 剪切型断裂 | 正断型断裂(纤维区) | 缺口脆性 | 低温脆性 | 低周疲劳 | 高周疲劳 | |
| 放射花样 | 不出现,在高强度钢中有时会出现 | 不出现 | 明显 | 较不明显 | 较不明显,对于板材接近于平行的人字纹 | 明显,极细 |
| 弧形迹线 | 不出现 | 不出现 | 不出现 | 不出现 | 疲劳线,应历程幅变动大时明显 | 疲劳线,应力幅变动小时不出现 |
| 断口的粗糙度 | 比较光滑 | 粗糙的木锉粗锯状 | 极粗糙 | 粗糙 | 较光滑,粗糙度与裂纹扩展速度成正比 | 极光滑,粗糙度与裂纹扩展速度成正比 |
| 色彩 | 较弱的金属光泽 | 灰色丝状光泽 | 白亮色,接近金属光泽 | 结晶状金属光泽 | 白亮色 | 灰黑色,裂纹扩展速度越大,越接近白亮色 |
| 倾斜度(与电最大正应力的交角 | 45° | 宏观断面呈直角 | 直角 | 直角 | 裂纹扩展速度小时呈直角,大时接近45° | 直角 |
| 缺陷的断口形态 | 棘轮状平断口 | 无区别 | 不出现 | 不出现 | 较明显,有时也呈现出韧性断口 | 在裂纹源区,在裂纹扩展过程中也会明显出现 |
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