断口失效分析实验报告

表1 所观察金属断口的宏观形貌特征

表2 所观察金属断口的微观形貌特征

图1 D1断口样品宏观图像图2 D2断口样品宏观图像

图3 D3断口样品宏观图像

图4 D3断口样品宏观图像

（3）复制所观察的各断口各区域的

微观形貌图；指出其微观特征。

图5 D1断口样品纤维区

特征：图5显示了D1断口中心部位纤维区即本断口的裂纹源的显微形貌：由等轴韧窝组成，大多数韧窝较小、较浅，此区域属韧性断裂。

图6 D1断口样品放射区

特征：图6中左图显示了放射区放射状的韧窝台阶；右图显示了放射区的显微形貌：由大量较大的剪切韧窝与滑移平直区、撕裂棱等混合组成。此区域属韧性断裂。

图7 D1断口样品剪切唇区

特征：图7中左图显示了D1样品剪切唇区的显微形貌：非等轴、较浅的剪切韧窝。右图显示了大韧窝底部的显微形貌：带有涟波纹的滑移区。此区域属韧性断裂。

图8 D2断口样品结晶区

特征：图8显示了D2样品中心部分结晶区的显微形貌，其显现出平直的晶粒外形，晶界面上有大量细小的韧窝或有细长的裂纹。此区域属沿晶断裂、脆性断裂。

图9 D2断口样品解理区

特征：图9显示了D2样品边缘部分解理区的显微形貌：由平齐的解理面以及解理台阶、河流花样等组成。此区域属穿晶断裂、脆性断裂。

图10 D3断口样品裂纹源区

特征：图10显示了D3样品裂纹源的形貌：最下部为V形缺口处的连波纹；左图次下部（右图中部）为裂纹源区；左图上部为裂纹扩展区。

图11 D3断口样品纤维区

特征：图11显示了D3样品纤维区的形貌：由小、多的撕裂韧窝组成，韧窝成行排列，每排韧窝的排列方向与裂纹扩展方向一致。此区域细小韧窝居多，属脆性断裂。

图12 D3断口样品放射区放射花样

特征：图12显示了D3样品放射区放射花样形貌。放射花样与裂纹扩展方向一致。

图13 D3断口样品放射区显微形貌

特征：图13显示了D3样品放射区的显微形貌：由舌状花样、河流花样、解理台阶、滑移平直区及撕裂棱等混合组成，此区域属脆性断裂。

图14 D3断口样品剪切唇区

特征：图14显示了D3样品剪切唇区的显微形貌：由平而浅、倾斜的滑移韧窝、撕裂棱等组成。大韧窝底部为带有涟波纹的滑移平直区。此区域属韧性断裂。

图15 D4断口样品裂纹源区

特征：图15显示了D4样品裂纹源的形貌。左图最下部：样品边缘的连波纹；左图次下部：放射线逆向收敛指向疲劳源区。裂纹源处有小夹杂。

右图显示了D4样品裂纹源附近、裂纹稳定扩展第一阶段的显微形貌，由放射线、解理台阶、河流花样、舌状花样、早期疲劳带等组成。此区域属脆性断裂。

图16 D4断口样品裂纹稳定扩展区

特征：图16显示了D4样品裂纹稳定扩展区第二阶段的显微形貌，由平行的疲劳条带、平行的多条二次裂纹以及放射线、解理台阶、河流花样、舌状花样等组成。此区域属脆性断裂。

图17 D4断口样品弧形线

特征：图17中左图显示了D4样品裂纹快速扩展区弧形线的形貌，右图显示了弧形线放大后的形貌，为平行的弧形滑移带。

图18 D4断口样品裂纹快速扩展区

特征：图18显示了D4样品裂纹快速扩展区的形貌：由倾斜、稍拉长且深而大的等轴韧窝组成。此区域属韧性断裂。

思考题答案

1对于一般情况。疲劳应力低于材料屈服强度，因此。在发生疲劳断裂前材料均会发生一定量的塑性变形，只是对于塑性材料来说发生塑性变形量大而相对于脆性材料来说其发生相对甚微。

2对于脆性材料而言。长期反疲劳积聚下达到一定程度后裂纹萌生。当其扩展超过临界扩展尺寸时、在应力作用下会迅速扩展发生脆性断裂。如：D4。对于塑性材料来说在载荷的长期作用下材料会通过发生变形来解放一定水平的应力，从而延缓裂纹扩展，因而在材料发生断裂以前其孕育期较长，故为韧性断裂。如：D1