金屬構件斷口診斷技術

主講：孫智君金屬構件斷口診斷技術主講：孫智君1前言

失效分析是一門系統工程，其中的分析技術是其理論和實踐基礎。失效分析技術主要包括：痕跡分析技術裂紋分析技術斷口分析技術等相關內容。前言失效分析是一門系統工程，其中的分析技術是其理論21痕跡分析技術

痕跡分析是失效分析中常用的一種分析方法和技術。通過痕跡分析，不僅可對事故和失效的發生、發展過程做出判斷，而且可為事故和失效分析結論提供可靠的佐證和依據。

1痕跡分析技術31痕跡分析技術廣義地說，痕跡是指環境作用于系統，在系統表面留下的標記。在機械失效中，系統指的是失效的構件或零件，而環境則是指外來的力學、化學、熱學、電學等因素。因此，對機械失效，痕跡可定義為：力學、化學、熱學、電學等環境因素單獨地或協同地作用于機械，并在其表面或表面層留下的損傷性標記。1痕跡分析技術廣義地說，痕跡是指環境作用于系統，在系統表面41痕跡分析技術

在失效分析范疇，痕跡的具體含義是指：痕跡的形貌（或稱花樣）；痕跡區及污染物、反應產物的化學成分；痕跡顏色的種類、色度和分布、反光等；痕跡區材料的組織和結構；1痕跡分析技術在失效分析范疇，痕跡的具體含義是指：51痕跡分析技術痕跡區的表面性能；痕跡區的殘余應力分布；從痕跡區散發出來的各種氣味；痕跡區的電荷分布和磁性等。痕跡分析即是對失效件的上述特征的變化進行鑒別，并找出其變化原因，為失效分析提供線索和依據的技術活動。1痕跡分析技術痕跡區的表面性能；61痕跡分析技術1痕跡分析技術72

裂紋分析技術

裂紋是材料表面或內部完整性或連續性被破壞的一種現象，是斷裂的前期；斷裂則是裂紋發展的結果。裂紋分析包括裂紋的無損檢測、表面分析、光學金相分析及裂紋打開后的斷口分析等內容。2

裂紋分析技術裂紋是材料表面或內部完整82裂紋分析技術主要內容包括：裂紋產生的部位；裂紋的平直情況、或分叉情況、或宏觀走向等；裂紋與主應力方向（或切應力方向）之間的關系；裂紋與材料成形方向（軋制方向、流線方向）的關系；裂紋的嚙合情況（緊密配合，還是分離）；裂紋尖端的情況（尖銳或圓鈍）；裂紋起始位置與零件形狀的關系（是否有應力集中）。

2裂紋分析技術主要內容包括：裂紋產生的部位；裂紋的平直93斷口分析技術

斷口是斷裂失效中，兩斷裂分離面的簡稱。由于斷口真實地記錄了裂紋由萌生、到擴展直至失穩斷裂全過程的各種與斷裂有關的信息，因此，斷口上的各種斷裂信息是斷裂力學、斷裂化學、斷裂物理等諸多方面內外因素綜合作用的結果，對斷口進行定性和定量分析，可為斷裂失效模式的確定提供有力依據，為斷裂失效原因的診斷提供線索。

3斷口分析技術斷口是斷裂失效中，兩斷裂分離面的簡稱。103斷口分析技術內容：斷口準備斷口分析設備和技術斷口宏觀診斷技術和方法斷口微觀診斷技術和方法3斷口分析技術內容：113.1斷口準備

斷口準備的目的是為下一步的斷口分析提供適于分析的斷口。要求斷口保存得盡量完整、特征原始；盡量沒有產生二次、甚至三次損傷。對斷口上附著的腐蝕介質、污染物，還需進行適當清理。當失效件體積太大時，還需分解、切割。總之，在斷口準備過程中，要盡量保證斷口（特別是關鍵斷口、起始區斷口）的原始特征不被破壞、污染。

3.1斷口準備斷口準備的目的是為下一步的斷口分析提供123.1斷口準備

對斷口的清理應遵循以下基本原則：先判斷后清理，先表面后內層，盡量采用物理方法清理而少用化學方法。常用的清洗方法有機械剝離法、化學腐蝕法、陰極電解法、真空蒸發法等，可根據斷口材料特性、附著物的種類等選定。對斷口常用的保護方法有涂保護性涂料、密封于內置干燥劑的塑料袋或干燥皿中和浸泡在無水酒精溶液中等。

3.1斷口準備對斷口的清理應遵循以下基本原則：先判斷133.1斷口準備

切割大塊失效殘骸件時，應先對斷口進行宏觀分析，確定首斷件；然后進一步確定斷裂的起始部位。切割前，先將需要分析的部位保護起來；切割時，盡量使用鋸、切等不會產生高溫的機械方法。需要使用火焰切割、砂輪切割等會產生高溫的切割方法時，切口位置應離開需分析部位一定的距離，同時對切割區域進行冷卻，以確保需重點分析部位不會因高溫而產生二次損傷。3.1斷口準備切割大塊失效殘骸件時，應先對斷口進行宏143.2斷口分析設備和技術3.2.1斷口宏觀分析設備和技術宏觀分析是指在小于40倍的條件下對斷口進行觀察判斷的技術方法。主要手段是人的肉眼、普通放大鏡和體式顯微鏡。形貌、源、擴展方向、性質。3.2斷口分析設備和技術3.2.1斷口宏觀分析設備和153.2.2斷口微觀診斷儀器設備和技術

斷口的微觀分析設備主要有金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡和X射線能譜儀、波譜儀等。其中三種顯微鏡主要用來進行形貌觀察，兩種譜儀主要用來進行微區成分分析。掃描電子顯微鏡由于其具有制樣簡單，使用方便，并具有景深大，分辨率較高，放大倍數范圍寬，可連續調節，可進行化學成分、晶體取向測定等一系列優點，在失效分析中得到了廣泛的應用。

顯微形貌、機理、斷裂模式。3.2.2斷口微觀診斷儀器設備和技術斷口的微觀分析設備163.2斷口分析設備和技術①首先對斷口做低倍觀察，以全面了解和掌握斷口的整體形貌和特征，并確定重點觀察部位。②在整體觀察的基礎上，找出斷裂起始區，并對斷裂源區進行重點分析，包括源區的位置、形貌、特征、微區成分、材質冶金缺陷、源區附近的加工刀痕及外物損傷痕跡等。③對斷裂過程不同階段的形貌特征要逐一加以觀察，找出各區斷裂形貌的共性與個性。

3.2斷口分析設備和技術①首先對斷口做低倍觀察，以全面了173.2斷口分析設備和技術④斷裂特征的識別。在斷口觀察過程中，發現、識別和表征斷裂形貌特征是斷口分析的關鍵。在觀察未知斷口時，往往是和已知的斷裂形貌加以比較來進行識別。各種材料在不同外界條件下的斷裂機制不同，留在斷口上的形貌特征也不同。⑤掃描電鏡斷口照片的獲得。一般一個斷口的觀察結果要用如下幾部分的照片來表述：斷口的全貌照片、斷裂源區照片和擴展區、瞬斷區的照片。⑥利用背散射電子像觀察，可觀察到第二相、夾雜物等對裂紋萌生與擴展的影響。3.2斷口分析設備和技術④斷裂特征的識別。在斷口觀察過程183.2斷口分析設備和技術

X射線能譜儀的最大優點是不損傷被測件表面，可同時適用于光滑表面和粗糙斷口表面的元素分析，可以分析某一區域的元素平均成分和樣品表面某一區域某一元素的分布情況（面分布），也可對某幾種元素進行沿指定線路的線分布分析。是目前失效分析中應用最廣泛的微區成分分析儀器。

3.2斷口分析設備和技術X射線能譜儀的最大優點是不損193.2斷口分析設備和技術

在進行微區成分分析時應注意：微區成分分析的結果只能代表分析部位的局部成分，而不能代表樣品宏觀總體的成分；X射線微區成分定量分析的準確性和樣品的制備有關。由于微區成分分析的靈敏度和精確度的限制，其分析結果不能代替其它分析方法所做的結果。

3.2斷口分析設備和技術在進行微區成分分析時應注意：203.3斷口宏觀診斷技術和方法斷口宏觀分析的任務和內容①斷裂位置、結構特征、工作環境；②斷裂位置及附近的變形程度；③斷裂區域痕跡特征；④源區位置、特征及裂紋走向；⑤宏觀形貌特征；⑥斷口顏色及附著物等。3.3斷口宏觀診斷技術和方法斷口宏觀分析的任務和內容213.3斷口宏觀診斷技術和方法

判斷斷口的基本特征、變形情況和裂紋的宏觀走向；確定斷裂的類型和方式，為斷裂失效模式診斷提供依據；尋找斷裂起源區和斷裂擴展方向；估算斷裂失效應力集中的程度和名義應力的高低（疲勞斷口）；觀察斷裂源區有無宏觀缺陷等。斷口宏觀分析需要解決如下主要問題：斷口的平直情況和斷口的主要特征形貌；斷口的顏色（氧化色、腐蝕產物顏色、夾雜物顏色、光亮情況等）；斷口與主正應力（或主切應力）方向的關系；斷口與成形方向（軋制方向、流線方向）的關系。3.3斷口宏觀診斷技術和方法判斷斷口的基本223.3斷口宏觀分析技術和方法

對斷口進行宏觀觀察時，應注意觀察的角度和照明的角度，自然光是最好的照明源，觀察時應從不同的角度進行觀察。宏觀斷口分析的第一步是用肉眼觀察斷口形貌特征及失效件的全貌，包括斷口的顏色、變形程度，斷口之外的損傷痕跡等，然后對主要特征區用放大鏡、體式顯微鏡等進行進一步的觀察，確定重點分析的部位。

3.3斷口宏觀分析技術和方法對斷口進行宏觀觀察時，應注23分析中特別注意以下幾個特征

①斷口上是否存在放射花樣及人字紋花樣。這種特征表征裂紋擴展是不穩定的、快速的；沿著放射方向的逆向或人字紋尖頂可找到裂紋源。②斷口上是否存在弧形跡線。這種特征是裂紋在擴展過程中，因應力狀態變化、斷裂方向變化、環境介質影響、及裂紋擴展速率明顯變化等在斷口上留下的痕跡。分析中特別注意以下幾個特征①斷口上是否存在放射花樣及人字紋24分析中特別注意以下幾個特征③斷口的粗糙度。一般說來，斷口越粗糙，即表征斷口特征的花樣越粗大，則剪切斷裂所占比例越大；如果斷口細平，多光澤，或者花樣越細，則晶間斷裂、解理斷裂所起的作用越大。④斷面的光澤與色彩。如準解理、解理斷裂的金屬斷口在陽光下轉動斷面進行觀察時常可看到閃閃發光的小刻面。分析中特別注意以下幾個特征③斷口的粗糙度。一般說來，斷口越粗25分析中特別注意以下幾個特征

⑤斷面與最大正應力的交角（傾斜角）。不同的應力狀態、不同的材料及外界環境，斷口與最大正應力的夾角不同。⑥判定特征區的劃分、分布、面積大小等。⑦材料缺陷在斷口上所呈現的特征。若材料內部存在缺陷，則缺陷附近存在應力集中，因而在斷口上留下缺陷的痕跡。

分析中特別注意以下幾個特征⑤斷面與最大正應力的交角（傾斜角26斷裂起源的位置

①纖微區的中心；②放射花樣的收斂處；③人字紋的最尖頂處；④斷口的平坦區內；⑤無明顯塑性變形區，或無剪切唇形貌特征區；⑥疲勞弧形的最小半徑處；⑦腐蝕氧化最嚴重的部位；⑧臺階高差最大處。斷裂起源的位置①纖微區的中心；27一般裂紋的宏觀擴展方向

①裂紋源區指向最后斷裂區的方向；②放射線發散的方向；③纖維區指向剪切唇區的方向；④與疲勞弧線相垂直的放射狀條紋分散方向；⑤人字紋的人字張開的方向；⑥斷口的平坦區指向斜斷口的方向；一般裂紋的宏觀擴展方向①裂紋源區指向最后斷裂區的方向；28一般裂紋的宏觀擴展方向⑦無塑性變形或塑性變形小的區域指向變形大的區域的方向；⑧臺階高差減小的方向；⑨氧化、腐蝕減輕的方向。一般裂紋的宏觀擴展方向⑦無塑性變形或塑性變形小的區域29應力、環境、材料綜合作用韌性金屬材料一次過載造成的延性斷裂應力、環境、材料綜合作用韌性金屬材料一次過載造成的延性斷裂30斷口三要素纖維區：斷口中央呈粗糙纖維狀。正斷、斷面與拉應力垂直，放射條紋收斂處為斷裂位置，平面應變狀態。放射區：裂紋由緩慢擴展向快速不穩定擴展轉化的標志。特征是放射線花樣，發散方向為裂紋擴展方向。裂紋擴展方向是由纖維區指向剪切唇區。剪切唇區：最后階段，表面光滑與拉應力成45°，切斷型，平面應力狀態。斷口三要素纖維區：斷口中央呈粗糙纖維狀。正斷、斷面與拉應力垂31過載斷口三要素：零件形狀對斷口三要素有很大影響。過載斷口三要素：零件形狀對斷口三要素有很大影響。32沖擊斷口沖擊斷口33斷口分類按宏觀塑性變形分為：延性斷裂和脆性斷裂斷口。斷口附近有無明顯塑性變形。按斷裂方式分為：正斷斷口：斷面與最大正應力垂直；切斷斷口：斷面與最大正應力成45°形貌特征分類很多，一般主要分為延性斷裂斷口，脆性斷裂斷口，疲勞斷裂斷口（脆性斷口）。斷口分類按宏觀塑性變形分為：延性斷裂和脆性斷裂斷口。斷口附近34延性斷口正斷型：灰色，粗糙鋸齒狀，與主應力成約90°，無放射線，無弧線。延性斷口正斷型：灰色，粗糙鋸齒狀，與主應力成約90°，無放射35延性斷口切斷型：弱金屬光澤，較光滑，與主應力成約45°，一般無放射線(高強鋼有),無弧線。延性斷口切斷型：弱金屬光澤，較光滑，與主應力成約45°，36脆性斷口缺口脆性：白亮色、近金屬光澤，極粗糙，與主應力成約90°，放射線明顯，無弧線。脆性斷口缺口脆性：白亮色、近金屬光澤，極粗糙，與主應力成約937脆性斷口低溫脆性：結晶狀，金屬光澤、粗糙，與主應力成約90°，放射線不太明顯，無弧線。脆性斷口低溫脆性：結晶狀，金屬光澤、粗糙，與主應力成約90°38疲勞斷口

低周疲勞：白亮色、較光滑，放射線不太明顯，板材似人字紋，一般可見疲勞弧線，但恒載時無。與主應力交角當擴展速率小時近90°，大時近45°。疲勞斷口低周疲勞：白亮色、較光滑，放射線不太明顯，板材39疲勞斷口高周疲勞：灰黑色，光滑，放射線明顯且細膩，一般可見疲勞弧線，應力幅變化越大越明顯，與主應力成約90°。疲勞斷口高周疲勞：灰黑色，光滑，放射線明顯且細膩，一般可40雙向彎曲疲勞旋轉彎曲疲勞雙向彎曲疲勞旋轉彎曲疲勞41扭轉疲勞扭轉疲勞42金屬構件斷口診斷技術教材課件433.4斷口微觀分析技術和方法斷口微觀分析的任務和內容斷口的微觀分析包括微觀形貌分析和微區成分、結構分析。具體內容有：①斷口周圍的塑性變形大小、或有無；②斷口的邊緣銳利情況；③斷口與零件形狀或應力集中的情況；④斷口各特征形貌面積的比例；3.4斷口微觀分析技術和方法斷口微觀分析的任務和內容44斷口微觀分析的任務和內容⑤斷口與晶面、晶向之間的關系；⑥斷口與晶界的關系；⑦斷口與顯微組織的關系；⑧斷裂源區的情況；⑨斷口的化學成分、或雜質環境元素的分布情況；⑩斷口上二次裂紋的有無或多少、分布情況。斷口微觀分析的任務和內容⑤斷口與晶面、晶向之間的關系；45斷口的微觀形貌特征

斷口上常見的微觀特征有韌窩、滑移特征、解理特征、準解理特征、沿晶斷裂特征、疲勞斷裂特征等斷裂特征花樣。斷口的微觀形貌特征斷口上常見的微觀特征有韌窩、滑移特征、46韌窩特征金屬延性斷裂的主要微觀特征，是材料在微區范圍內塑性變形產生的顯微孔洞經形核、長大、聚集，最后相互連接而導致斷裂后在斷口表面上所留下的痕跡。形成機制：微區孔洞形核→長大→聚集→連接→斷裂。韌窩特征金屬延性斷裂的主要微觀特征，是材料在微區范圍47韌窩特征正拉應力→等軸韌窩；切應力→剪切韌窩和撕裂韌窩，呈拋物線形，其開口方向指向切應力作用的方向。剪切應力：匹配斷口韌窩方向相反；撕裂應力：匹配斷口韌窩方向相同。同材料、不同形態、相同條件下韌窩尺寸越大，則材料塑性越好。韌窩特征正拉應力→等軸韌窩；48金屬構件斷口診斷技術教材課件49滑移特征

金屬延性斷裂的一種微觀特征，在切應力作用下，金屬沿滑移面分離，宏觀上，斷面傾斜，呈45°角，斷口附近有明顯的宏觀塑性變形。包括滑移線、滑移帶、蛇形花樣和漣波花樣，是在正應力作用下，金屬沿滑移面滑移分離的主要微觀特征。滑移特征金屬延性斷裂的一種微觀特征，在切應力作用50滑移特征

①滑移線（帶）：位錯運動到表面時，形成臺階或滑移線。大量的線、臺階稱滑移帶。②蛇形花樣：多晶體塑性變形較大時，產生交滑移，分離面上可觀察到起伏彎區條紋，類似蛇形的滑移花樣。③漣波花樣：變形程度進一步加大，蛇形花樣因變形而平滑化，形成漣波。由于材料總有、裂紋、孔洞等缺陷，發生純剪切，在韌窩側表面上出現蛇形、漣波花樣。滑移特征①滑移線（帶）：位錯運動到表面時，形成臺階或滑移51交滑移特征交滑移特征52解理特征

金屬在正應力作用下，由于原子結合鍵破壞而造成的沿一定晶體學平面（解理面）快速分開的過程稱為解理斷裂。解理斷裂屬于脆性斷裂的一種，解理面通常是表面能量最小的晶面，不同的晶體結構具有不同的解理面；多發生于體心立方和密排六方晶體，面心立方晶系的金屬一般不發生解理斷裂。解理特征金屬在正應力作用下，由于原子結合鍵破壞而53解理特征形成機制：在晶界、亞晶界、孿晶界、第二相界面等部位由于位錯塞積，而應力得不到松弛，萌生裂紋，進一步擴展導致斷裂。形貌特征：宏觀有小刻面，無塑性變形；微觀有解理臺階、河流花樣、舌狀花樣、魚骨狀花樣、扇形花樣及瓦納線等，瓦納線在極脆材料中可見。解理特征形成機制：在晶界、亞晶界、孿晶界、第二相界面等部位由54解理特征解理臺階：解理裂紋與螺位錯交截或次生解理撕裂形成。河流花樣：解理裂紋擴展中，臺階不斷匯合形成大臺階，穿過扭轉晶界時，河流激增。舌狀花樣：解理裂紋沿變形孿晶與基體界面擴展時，在裂紋前端形成。解理特征解理臺階：解理裂紋與螺位錯交截或次生解理撕裂形成。55解理特征解理類解理解理特征解理56解理特征舌狀花樣輪胎花樣解理特征舌狀花樣輪胎花57準解理斷裂特征介于解理與延性斷裂之間的過渡形式。形成機制：在不同部位同時產生許多解理裂紋核，再按解理方式擴展成解理小刻面，最后以塑性方式撕裂，與相鄰解理刻面相連，形成撕裂棱。形貌：宏觀基本上無塑性變形或較小；微觀有河流花樣、舌狀花樣、韌窩及撕裂棱。準解理斷裂特征介于解理與延性斷裂之間的過渡形式。58準解理斷裂特征準解理與解理斷裂主要區別：準解理起源于晶粒內部空洞、夾雜、第二相粒子，向四周擴展，不連續；解理則是由晶界或相界向內擴展。準解理斷裂特征準解理與解理斷裂主要區別：59準解理斷裂特征準解理斷裂特征60沿晶斷裂特征

屬于脆性斷裂的一種，又稱為晶間斷裂，是多晶材料沿晶界面發生斷裂的現象。可分為沿晶韌窩斷裂和沿晶脆性光面斷裂。

①氫脆：沿晶面上具有雞爪痕特征；

②應力腐蝕：沿晶面上具有核桃紋特征；

③液體金屬致脆：沿晶面上一般可看到致脆的金屬殘留痕跡；

④蠕變斷裂，過熱斷裂：沿晶韌窩；

⑤回火脆：沿晶光面斷裂。沿晶斷裂特征屬于脆性斷裂的一種，又稱為晶間斷裂，是多61沿晶光面斷裂沿晶光面斷裂62沿晶韌窩斷裂沿晶韌窩斷裂63疲勞斷裂特征疲勞斷裂三個階段：裂紋萌生、穩定擴展和失穩擴展；對應為源區、擴展區、瞬斷區。形貌：宏觀：疲勞弧線，無塑性變形，低應力高周疲勞一般能看到典型的疲勞弧線，而大應力低周疲勞一般沒有典型的疲勞弧線。疲勞斷裂特征疲勞斷裂三個階段：裂紋萌生、穩定擴展和失穩擴展；64疲勞斷裂特征

顯微形貌：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，但不是必要判據。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、排列規則的平行韌窩帶、平行的多條二次裂紋帶等也是疲勞裂紋擴展第二階段常見的微觀形貌特征。疲勞斷裂特征顯微形貌：疲勞條帶是疲勞裂紋擴展第二階段65疲勞條帶①疲勞條帶是一系列基本相互平行的、略帶彎曲的波浪形條紋，并與裂紋局部擴展方向垂直；②離源區越遠，條帶間距越大；③一般源區附近條帶特征不如擴展后期明顯；④匹配斷口兩側條帶特征基本對應；⑤局部區域條帶擴展方向與宏觀可相同，也可不同；⑥各斷塊上條帶不連續；⑦每一條條帶代表一次應力循環；條帶表示該循環下裂紋尖端的位置，條帶數與循環數相等。疲勞條帶①疲勞條帶是一系列基本相互平行的、略帶彎曲的波浪形條66金屬構件斷口診斷技術教材課件67斷口微觀診斷技術

斷口的微觀觀察一般是借助掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡等工具來完成的，由于放大倍數較高，在電子顯微鏡下一般難以準確確定觀察的位置，因此，應在微觀分析之前，熟練掌握斷口的宏觀形貌特征，并以此來指導微觀觀察。斷口微觀診斷技術斷口的微觀觀察一般是借助掃描電子顯微鏡、68斷口微觀診斷技術

斷口的微區成分分析一般是根據需要來選擇進行的。選擇進行成分分析的微區一般有：微觀形貌異常區域；裂紋起始區（源區）；斷口上覆蓋有外來物特征和腐蝕產物的區域。對基體成分進行定性判斷時，應選擇沒有污染的瞬斷區進行分析。進行微區成分分析時，應根據特征區域的大小，合理地選擇分析區域大小，如面區域或點區域。為了分析某一個或一些元素在某一區域的分布情況，可進行元素的面分布分析；為了確定某一元素沿某一特征線的含量變化情況，可進行元素的線分布分析。斷口微觀診斷技術斷口的微區成分分析一般是根據需要來選擇進69斷口微觀診斷技術斷裂擴展的微觀方向判別①解理、準解理擴展方向河流花樣合并方向是解理裂紋擴展方向，河流花樣發散方向是準解理裂紋局部擴展方向；在解理或準解理顯微斷面上，扇形或羽毛花樣的發散方向為裂紋局部擴展方向。斷口微觀診斷技術斷裂擴展的微觀方向判別70斷口微觀診斷技術疲勞裂紋微觀擴展方向的判別①與疲勞條帶垂直的方向；②輪胎花樣間距增大的方向；③氧化或腐蝕較重，顏色較深區域為源，向外輻射的撕裂臺階為擴展方向。斷口微觀診斷技術疲勞裂紋微觀擴展方向的判別71金屬構件斷口診斷技術教材課件72金屬構件斷口診斷技術教材課件73金屬構件斷口診斷技術教材課件74金屬構件斷口診斷技術教材課件75金屬構件斷口診斷技術教材課件76應力及缺口尖銳程度對圓棒疲勞斷口影響應力及缺口尖銳程度對圓棒疲勞斷口影響77應力及缺口尖銳程度對矩形疲勞斷口影響應力及缺口尖銳程度對矩形疲勞斷口影響78金屬構件斷口診斷技術教材課件79THEEND!金屬構件斷口診斷技術教材課件80樹立質量法制觀念、提高全員質量意識。12月-2212月-22Monday,December19,2022人生得意須盡歡，莫使金樽空對月。00:57:5100:57:5100:5712/19/202212:57:51AM安全象只弓，不拉它就松，要想保安全，常把弓弦繃。12月-2200:57:5100:57Dec-2219-Dec-22加強交通建設管理，確保工程建設質量。00:57:5100:57:5100:57Monday,December19,2022安全在于心細，事故出在麻痹。12月-2212月-2200:57:5100:57:51December19,2022踏實肯干，努力奮斗。2022年12月19日12:57上午12月-2212月-22追求至善憑技術開拓市場，憑管理增創效益，憑服務樹立形象。19十二月202212:57:51上午00:57:5112月-22嚴格把控質量關，讓生產更加有保障。十二月2212:57上午12月-2200:57December19,2022作業標準記得牢，駕輕就熟除煩惱。2022/12/190:57:5100:57:5119December2022好的事情馬上就會到來，一切都是最好的安排。12:57:51上午12:57上午00:57:5112月-22專注今天，好好努力，剩下的交給時間。12月-2212月-2200:5700:57:5100:57:51Dec-22牢記安全之責，善謀安全之策，力務安全之實。2022/12/190:57:51Monday,December19,2022相信相信得力量。12月-222022/12/190:57:5112月-22謝謝大家！樹立質量法制觀念、提高全員質量意識。12月-2212月-2281樹立質量法制觀念、提高全員質量意識。12月-2212月-22Monday,December19,2022人生得意須盡歡，莫使金樽空對月。00:57:5100:57:5100:5712/19/202212:57:51AM安全象只弓，不拉它就松，要想保安全，常把弓弦繃。12月-2200:57:5100:57Dec-2219-Dec-22加強交通建設管理，確保工程建設質量。00:57:5100:57:5100:57Monday,December19,2022安全在于心細，事故出在麻痹。12月-2212月-2200:57:5100:57:51December19,2022踏實肯干，努力奮斗。2022年12月19日12:57上午12月-2212月-22追求至善憑技術開拓市場，憑管理增創效益，憑服務樹立形象。19十二月202212:57:51上午00:57:5112月-22嚴格把控質量關，讓生產更加有保障。十二月2212:57上午12月-2200:57December19,2022作業標準記得牢，駕輕就熟除煩惱。2022/12/190:57:5100:57:5119December2022好的事情馬上就會到來，一切都是最好的安排。12:57:51上午12:57上午00:57:5112月-22專注今天，好好努力，剩下的交給時間。12月-2212月-2200:5700:57:5100:57:51Dec-22牢記安全之責，善謀安全之策，力務安全之實。2022/12/190:57:51Monday,December19,2022相信相信得力量。12月-222022/12/190:57:5112月-22謝謝大家！樹立質量法制觀念、提高全員質量意識。12月-2212月-2282金屬構件斷口診斷技術

主講：孫智君金屬構件斷口診斷技術主講：孫智君83前言

失效分析是一門系統工程，其中的分析技術是其理論和實踐基礎。失效分析技術主要包括：痕跡分析技術裂紋分析技術斷口分析技術等相關內容。前言失效分析是一門系統工程，其中的分析技術是其理論841痕跡分析技術

痕跡分析是失效分析中常用的一種分析方法和技術。通過痕跡分析，不僅可對事故和失效的發生、發展過程做出判斷，而且可為事故和失效分析結論提供可靠的佐證和依據。

1痕跡分析技術851痕跡分析技術廣義地說，痕跡是指環境作用于系統，在系統表面留下的標記。在機械失效中，系統指的是失效的構件或零件，而環境則是指外來的力學、化學、熱學、電學等因素。因此，對機械失效，痕跡可定義為：力學、化學、熱學、電學等環境因素單獨地或協同地作用于機械，并在其表面或表面層留下的損傷性標記。1痕跡分析技術廣義地說，痕跡是指環境作用于系統，在系統表面861痕跡分析技術

在失效分析范疇，痕跡的具體含義是指：痕跡的形貌（或稱花樣）；痕跡區及污染物、反應產物的化學成分；痕跡顏色的種類、色度和分布、反光等；痕跡區材料的組織和結構；1痕跡分析技術在失效分析范疇，痕跡的具體含義是指：871痕跡分析技術痕跡區的表面性能；痕跡區的殘余應力分布；從痕跡區散發出來的各種氣味；痕跡區的電荷分布和磁性等。痕跡分析即是對失效件的上述特征的變化進行鑒別，并找出其變化原因，為失效分析提供線索和依據的技術活動。1痕跡分析技術痕跡區的表面性能；881痕跡分析技術1痕跡分析技術892

裂紋分析技術

裂紋是材料表面或內部完整性或連續性被破壞的一種現象，是斷裂的前期；斷裂則是裂紋發展的結果。裂紋分析包括裂紋的無損檢測、表面分析、光學金相分析及裂紋打開后的斷口分析等內容。2

裂紋分析技術裂紋是材料表面或內部完整902裂紋分析技術主要內容包括：裂紋產生的部位；裂紋的平直情況、或分叉情況、或宏觀走向等；裂紋與主應力方向（或切應力方向）之間的關系；裂紋與材料成形方向（軋制方向、流線方向）的關系；裂紋的嚙合情況（緊密配合，還是分離）；裂紋尖端的情況（尖銳或圓鈍）；裂紋起始位置與零件形狀的關系（是否有應力集中）。

2裂紋分析技術主要內容包括：裂紋產生的部位；裂紋的平直913斷口分析技術

斷口是斷裂失效中，兩斷裂分離面的簡稱。由于斷口真實地記錄了裂紋由萌生、到擴展直至失穩斷裂全過程的各種與斷裂有關的信息，因此，斷口上的各種斷裂信息是斷裂力學、斷裂化學、斷裂物理等諸多方面內外因素綜合作用的結果，對斷口進行定性和定量分析，可為斷裂失效模式的確定提供有力依據，為斷裂失效原因的診斷提供線索。

3斷口分析技術斷口是斷裂失效中，兩斷裂分離面的簡稱。923斷口分析技術內容：斷口準備斷口分析設備和技術斷口宏觀診斷技術和方法斷口微觀診斷技術和方法3斷口分析技術內容：933.1斷口準備

斷口準備的目的是為下一步的斷口分析提供適于分析的斷口。要求斷口保存得盡量完整、特征原始；盡量沒有產生二次、甚至三次損傷。對斷口上附著的腐蝕介質、污染物，還需進行適當清理。當失效件體積太大時，還需分解、切割。總之，在斷口準備過程中，要盡量保證斷口（特別是關鍵斷口、起始區斷口）的原始特征不被破壞、污染。

3.1斷口準備斷口準備的目的是為下一步的斷口分析提供943.1斷口準備

對斷口的清理應遵循以下基本原則：先判斷后清理，先表面后內層，盡量采用物理方法清理而少用化學方法。常用的清洗方法有機械剝離法、化學腐蝕法、陰極電解法、真空蒸發法等，可根據斷口材料特性、附著物的種類等選定。對斷口常用的保護方法有涂保護性涂料、密封于內置干燥劑的塑料袋或干燥皿中和浸泡在無水酒精溶液中等。

3.1斷口準備對斷口的清理應遵循以下基本原則：先判斷953.1斷口準備

切割大塊失效殘骸件時，應先對斷口進行宏觀分析，確定首斷件；然后進一步確定斷裂的起始部位。切割前，先將需要分析的部位保護起來；切割時，盡量使用鋸、切等不會產生高溫的機械方法。需要使用火焰切割、砂輪切割等會產生高溫的切割方法時，切口位置應離開需分析部位一定的距離，同時對切割區域進行冷卻，以確保需重點分析部位不會因高溫而產生二次損傷。3.1斷口準備切割大塊失效殘骸件時，應先對斷口進行宏963.2斷口分析設備和技術3.2.1斷口宏觀分析設備和技術宏觀分析是指在小于40倍的條件下對斷口進行觀察判斷的技術方法。主要手段是人的肉眼、普通放大鏡和體式顯微鏡。形貌、源、擴展方向、性質。3.2斷口分析設備和技術3.2.1斷口宏觀分析設備和973.2.2斷口微觀診斷儀器設備和技術

斷口的微觀分析設備主要有金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡和X射線能譜儀、波譜儀等。其中三種顯微鏡主要用來進行形貌觀察，兩種譜儀主要用來進行微區成分分析。掃描電子顯微鏡由于其具有制樣簡單，使用方便，并具有景深大，分辨率較高，放大倍數范圍寬，可連續調節，可進行化學成分、晶體取向測定等一系列優點，在失效分析中得到了廣泛的應用。

顯微形貌、機理、斷裂模式。3.2.2斷口微觀診斷儀器設備和技術斷口的微觀分析設備983.2斷口分析設備和技術①首先對斷口做低倍觀察，以全面了解和掌握斷口的整體形貌和特征，并確定重點觀察部位。②在整體觀察的基礎上，找出斷裂起始區，并對斷裂源區進行重點分析，包括源區的位置、形貌、特征、微區成分、材質冶金缺陷、源區附近的加工刀痕及外物損傷痕跡等。③對斷裂過程不同階段的形貌特征要逐一加以觀察，找出各區斷裂形貌的共性與個性。

3.2斷口分析設備和技術①首先對斷口做低倍觀察，以全面了993.2斷口分析設備和技術④斷裂特征的識別。在斷口觀察過程中，發現、識別和表征斷裂形貌特征是斷口分析的關鍵。在觀察未知斷口時，往往是和已知的斷裂形貌加以比較來進行識別。各種材料在不同外界條件下的斷裂機制不同，留在斷口上的形貌特征也不同。⑤掃描電鏡斷口照片的獲得。一般一個斷口的觀察結果要用如下幾部分的照片來表述：斷口的全貌照片、斷裂源區照片和擴展區、瞬斷區的照片。⑥利用背散射電子像觀察，可觀察到第二相、夾雜物等對裂紋萌生與擴展的影響。3.2斷口分析設備和技術④斷裂特征的識別。在斷口觀察過程1003.2斷口分析設備和技術

X射線能譜儀的最大優點是不損傷被測件表面，可同時適用于光滑表面和粗糙斷口表面的元素分析，可以分析某一區域的元素平均成分和樣品表面某一區域某一元素的分布情況（面分布），也可對某幾種元素進行沿指定線路的線分布分析。是目前失效分析中應用最廣泛的微區成分分析儀器。

3.2斷口分析設備和技術X射線能譜儀的最大優點是不損1013.2斷口分析設備和技術

在進行微區成分分析時應注意：微區成分分析的結果只能代表分析部位的局部成分，而不能代表樣品宏觀總體的成分；X射線微區成分定量分析的準確性和樣品的制備有關。由于微區成分分析的靈敏度和精確度的限制，其分析結果不能代替其它分析方法所做的結果。

3.2斷口分析設備和技術在進行微區成分分析時應注意：1023.3斷口宏觀診斷技術和方法斷口宏觀分析的任務和內容①斷裂位置、結構特征、工作環境；②斷裂位置及附近的變形程度；③斷裂區域痕跡特征；④源區位置、特征及裂紋走向；⑤宏觀形貌特征；⑥斷口顏色及附著物等。3.3斷口宏觀診斷技術和方法斷口宏觀分析的任務和內容1033.3斷口宏觀診斷技術和方法

判斷斷口的基本特征、變形情況和裂紋的宏觀走向；確定斷裂的類型和方式，為斷裂失效模式診斷提供依據；尋找斷裂起源區和斷裂擴展方向；估算斷裂失效應力集中的程度和名義應力的高低（疲勞斷口）；觀察斷裂源區有無宏觀缺陷等。斷口宏觀分析需要解決如下主要問題：斷口的平直情況和斷口的主要特征形貌；斷口的顏色（氧化色、腐蝕產物顏色、夾雜物顏色、光亮情況等）；斷口與主正應力（或主切應力）方向的關系；斷口與成形方向（軋制方向、流線方向）的關系。3.3斷口宏觀診斷技術和方法判斷斷口的基本1043.3斷口宏觀分析技術和方法

對斷口進行宏觀觀察時，應注意觀察的角度和照明的角度，自然光是最好的照明源，觀察時應從不同的角度進行觀察。宏觀斷口分析的第一步是用肉眼觀察斷口形貌特征及失效件的全貌，包括斷口的顏色、變形程度，斷口之外的損傷痕跡等，然后對主要特征區用放大鏡、體式顯微鏡等進行進一步的觀察，確定重點分析的部位。

3.3斷口宏觀分析技術和方法對斷口進行宏觀觀察時，應注105分析中特別注意以下幾個特征

①斷口上是否存在放射花樣及人字紋花樣。這種特征表征裂紋擴展是不穩定的、快速的；沿著放射方向的逆向或人字紋尖頂可找到裂紋源。②斷口上是否存在弧形跡線。這種特征是裂紋在擴展過程中，因應力狀態變化、斷裂方向變化、環境介質影響、及裂紋擴展速率明顯變化等在斷口上留下的痕跡。分析中特別注意以下幾個特征①斷口上是否存在放射花樣及人字紋106分析中特別注意以下幾個特征③斷口的粗糙度。一般說來，斷口越粗糙，即表征斷口特征的花樣越粗大，則剪切斷裂所占比例越大；如果斷口細平，多光澤，或者花樣越細，則晶間斷裂、解理斷裂所起的作用越大。④斷面的光澤與色彩。如準解理、解理斷裂的金屬斷口在陽光下轉動斷面進行觀察時常可看到閃閃發光的小刻面。分析中特別注意以下幾個特征③斷口的粗糙度。一般說來，斷口越粗107分析中特別注意以下幾個特征

⑤斷面與最大正應力的交角（傾斜角）。不同的應力狀態、不同的材料及外界環境，斷口與最大正應力的夾角不同。⑥判定特征區的劃分、分布、面積大小等。⑦材料缺陷在斷口上所呈現的特征。若材料內部存在缺陷，則缺陷附近存在應力集中，因而在斷口上留下缺陷的痕跡。

分析中特別注意以下幾個特征⑤斷面與最大正應力的交角（傾斜角108斷裂起源的位置

①纖微區的中心；②放射花樣的收斂處；③人字紋的最尖頂處；④斷口的平坦區內；⑤無明顯塑性變形區，或無剪切唇形貌特征區；⑥疲勞弧形的最小半徑處；⑦腐蝕氧化最嚴重的部位；⑧臺階高差最大處。斷裂起源的位置①纖微區的中心；109一般裂紋的宏觀擴展方向

①裂紋源區指向最后斷裂區的方向；②放射線發散的方向；③纖維區指向剪切唇區的方向；④與疲勞弧線相垂直的放射狀條紋分散方向；⑤人字紋的人字張開的方向；⑥斷口的平坦區指向斜斷口的方向；一般裂紋的宏觀擴展方向①裂紋源區指向最后斷裂區的方向；110一般裂紋的宏觀擴展方向⑦無塑性變形或塑性變形小的區域指向變形大的區域的方向；⑧臺階高差減小的方向；⑨氧化、腐蝕減輕的方向。一般裂紋的宏觀擴展方向⑦無塑性變形或塑性變形小的區域111應力、環境、材料綜合作用韌性金屬材料一次過載造成的延性斷裂應力、環境、材料綜合作用韌性金屬材料一次過載造成的延性斷裂112斷口三要素纖維區：斷口中央呈粗糙纖維狀。正斷、斷面與拉應力垂直，放射條紋收斂處為斷裂位置，平面應變狀態。放射區：裂紋由緩慢擴展向快速不穩定擴展轉化的標志。特征是放射線花樣，發散方向為裂紋擴展方向。裂紋擴展方向是由纖維區指向剪切唇區。剪切唇區：最后階段，表面光滑與拉應力成45°，切斷型，平面應力狀態。斷口三要素纖維區：斷口中央呈粗糙纖維狀。正斷、斷面與拉應力垂113過載斷口三要素：零件形狀對斷口三要素有很大影響。過載斷口三要素：零件形狀對斷口三要素有很大影響。114沖擊斷口沖擊斷口115斷口分類按宏觀塑性變形分為：延性斷裂和脆性斷裂斷口。斷口附近有無明顯塑性變形。按斷裂方式分為：正斷斷口：斷面與最大正應力垂直；切斷斷口：斷面與最大正應力成45°形貌特征分類很多，一般主要分為延性斷裂斷口，脆性斷裂斷口，疲勞斷裂斷口（脆性斷口）。斷口分類按宏觀塑性變形分為：延性斷裂和脆性斷裂斷口。斷口附近116延性斷口正斷型：灰色，粗糙鋸齒狀，與主應力成約90°，無放射線，無弧線。延性斷口正斷型：灰色，粗糙鋸齒狀，與主應力成約90°，無放射117延性斷口切斷型：弱金屬光澤，較光滑，與主應力成約45°，一般無放射線(高強鋼有),無弧線。延性斷口切斷型：弱金屬光澤，較光滑，與主應力成約45°，118脆性斷口缺口脆性：白亮色、近金屬光澤，極粗糙，與主應力成約90°，放射線明顯，無弧線。脆性斷口缺口脆性：白亮色、近金屬光澤，極粗糙，與主應力成約9119脆性斷口低溫脆性：結晶狀，金屬光澤、粗糙，與主應力成約90°，放射線不太明顯，無弧線。脆性斷口低溫脆性：結晶狀，金屬光澤、粗糙，與主應力成約90°120疲勞斷口

低周疲勞：白亮色、較光滑，放射線不太明顯，板材似人字紋，一般可見疲勞弧線，但恒載時無。與主應力交角當擴展速率小時近90°，大時近45°。疲勞斷口低周疲勞：白亮色、較光滑，放射線不太明顯，板材121疲勞斷口高周疲勞：灰黑色，光滑，放射線明顯且細膩，一般可見疲勞弧線，應力幅變化越大越明顯，與主應力成約90°。疲勞斷口高周疲勞：灰黑色，光滑，放射線明顯且細膩，一般可122雙向彎曲疲勞旋轉彎曲疲勞雙向彎曲疲勞旋轉彎曲疲勞123扭轉疲勞扭轉疲勞124金屬構件斷口診斷技術教材課件1253.4斷口微觀分析技術和方法斷口微觀分析的任務和內容斷口的微觀分析包括微觀形貌分析和微區成分、結構分析。具體內容有：①斷口周圍的塑性變形大小、或有無；②斷口的邊緣銳利情況；③斷口與零件形狀或應力集中的情況；④斷口各特征形貌面積的比例；3.4斷口微觀分析技術和方法斷口微觀分析的任務和內容126斷口微觀分析的任務和內容⑤斷口與晶面、晶向之間的關系；⑥斷口與晶界的關系；⑦斷口與顯微組織的關系；⑧斷裂源區的情況；⑨斷口的化學成分、或雜質環境元素的分布情況；⑩斷口上二次裂紋的有無或多少、分布情況。斷口微觀分析的任務和內容⑤斷口與晶面、晶向之間的關系；127斷口的微觀形貌特征

斷口上常見的微觀特征有韌窩、滑移特征、解理特征、準解理特征、沿晶斷裂特征、疲勞斷裂特征等斷裂特征花樣。斷口的微觀形貌特征斷口上常見的微觀特征有韌窩、滑移特征、128韌窩特征金屬延性斷裂的主要微觀特征，是材料在微區范圍內塑性變形產生的顯微孔洞經形核、長大、聚集，最后相互連接而導致斷裂后在斷口表面上所留下的痕跡。形成機制：微區孔洞形核→長大→聚集→連接→斷裂。韌窩特征金屬延性斷裂的主要微觀特征，是材料在微區范圍129韌窩特征正拉應力→等軸韌窩；切應力→剪切韌窩和撕裂韌窩，呈拋物線形，其開口方向指向切應力作用的方向。剪切應力：匹配斷口韌窩方向相反；撕裂應力：匹配斷口韌窩方向相同。同材料、不同形態、相同條件下韌窩尺寸越大，則材料塑性越好。韌窩特征正拉應力→等軸韌窩；130金屬構件斷口診斷技術教材課件131滑移特征

金屬延性斷裂的一種微觀特征，在切應力作用下，金屬沿滑移面分離，宏觀上，斷面傾斜，呈45°角，斷口附近有明顯的宏觀塑性變形。包括滑移線、滑移帶、蛇形花樣和漣波花樣，是在正應力作用下，金屬沿滑移面滑移分離的主要微觀特征。滑移特征金屬延性斷裂的一種微觀特征，在切應力作用132滑移特征

①滑移線（帶）：位錯運動到表面時，形成臺階或滑移線。大量的線、臺階稱滑移帶。②蛇形花樣：多晶體塑性變形較大時，產生交滑移，分離面上可觀察到起伏彎區條紋，類似蛇形的滑移花樣。③漣波花樣：變形程度進一步加大，蛇形花樣因變形而平滑化，形成漣波。由于材料總有、裂紋、孔洞等缺陷，發生純剪切，在韌窩側表面上出現蛇形、漣波花樣。滑移特征①滑移線（帶）：位錯運動到表面時，形成臺階或滑移133交滑移特征交滑移特征134解理特征

金屬在正應力作用下，由于原子結合鍵破壞而造成的沿一定晶體學平面（解理面）快速分開的過程稱為解理斷裂。解理斷裂屬于脆性斷裂的一種，解理面通常是表面能量最小的晶面，不同的晶體結構具有不同的解理面；多發生于體心立方和密排六方晶體，面心立方晶系的金屬一般不發生解理斷裂。解理特征金屬在正應力作用下，由于原子結合鍵破壞而135解理特征形成機制：在晶界、亞晶界、孿晶界、第二相界面等部位由于位錯塞積，而應力得不到松弛，萌生裂紋，進一步擴展導致斷裂。形貌特征：宏觀有小刻面，無塑性變形；微觀有解理臺階、河流花樣、舌狀花樣、魚骨狀花樣、扇形花樣及瓦納線等，瓦納線在極脆材料中可見。解理特征形成機制：在晶界、亞晶界、孿晶界、第二相界面等部位由136解理特征解理臺階：解理裂紋與螺位錯交截或次生解理撕裂形成。河流花樣：解理裂紋擴展中，臺階不斷匯合形成大臺階，穿過扭轉晶界時，河流激增。舌狀花樣：解理裂紋沿變形孿晶與基體界面擴展時，在裂紋前端形成。解理特征解理臺階：解理裂紋與螺位錯交截或次生解理撕裂形成。137解理特征解理類解理解理特征解理138解理特征舌狀花樣輪胎花樣解理特征舌狀花樣輪胎花139準解理斷裂特征介于解理與延性斷裂之間的過渡形式。形成機制：在不同部位同時產生許多解理裂紋核，再按解理方式擴展成解理小刻面，最后以塑性方式撕裂，與相鄰解理刻面相連，形成撕裂棱。形貌：宏觀基本上無塑性變形或較小；微觀有河流花樣、舌狀花樣、韌窩及撕裂棱。準解理斷裂特征介于解理與延性斷裂之間的過渡形式。140準解理斷裂特征準解理與解理斷裂主要區別：準解理起源于晶粒內部空洞、夾雜、第二相粒子，向四周擴展，不連續；解理則是由晶界或相界向內擴展。準解理斷裂特征準解理與解理斷裂主要區別：141準解理斷裂特征準解理斷裂特征142沿晶斷裂特征

屬于脆性斷裂的一種，又稱為晶間斷裂，是多晶材料沿晶界面發生斷裂的現象。可分為沿晶韌窩斷裂和沿晶脆性光面斷裂。

①氫脆：沿晶面上具有雞爪痕特征；

②應力腐蝕：沿晶面上具有核桃紋特征；

③液體金屬致脆：沿晶面上一般可看到致脆的金屬殘留痕跡；

④蠕變斷裂，過熱斷裂：沿晶韌窩；

⑤回火脆：沿晶光面斷裂。沿晶斷裂特征屬于脆性斷裂的一種，又稱為晶間斷裂，是多143沿晶光面斷裂沿晶光面斷裂144沿晶韌窩斷裂沿晶韌窩斷裂145疲勞斷裂特征疲勞斷裂三個階段：裂紋萌生、穩定擴展和失穩擴展；對應為源區、擴展區、瞬斷區。形貌：宏觀：疲勞弧線，無塑性變形，低應力高周疲勞一般能看到典型的疲勞弧線，而大應力低周疲勞一般沒有典型的疲勞弧線。疲勞斷裂特征疲勞斷裂三個階段：裂紋萌生、穩定擴展和失穩擴展；146疲勞斷裂特征

顯微形貌：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，但不是必要判據。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、排列規則的平行韌窩帶、平行的多條二次裂紋帶等也是疲勞裂紋擴展第二階段常見的微觀形貌特征。疲勞斷裂特征顯微形貌：疲勞條帶是疲勞裂紋擴展第二階段147疲勞條帶①疲勞條帶是一系列基本相互平行的、略帶彎曲的波浪形條紋，并與裂紋局部擴展方向垂直；②離源區越遠，條帶間距越大；③一般源區附近條帶特征不如擴展后期明顯；④匹配斷口兩側條帶特征基本對應；⑤局部區域條帶擴展方向與宏觀可相同，也可不同；⑥各斷塊上條帶不連續；⑦每一條條帶代表一次應力循環；條帶表示該循環下裂紋尖端的位置，條帶數與循環數相等。疲勞條帶①疲勞條帶是一系列基本相互平行的、略帶彎曲的波浪形條148金屬構件斷口診斷技術教材課件149斷口微觀診斷技術

斷口的微觀觀察一般是借助掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡等工具來完成的，由于放大倍數較高，在電子顯微鏡下一般難以準確確定觀察的位置，因此，應在微觀分析之前，熟練掌握斷口的宏觀形貌特征，并以此來指導微觀觀察。斷口微觀診斷技術斷口的微觀觀察一般是借助掃描電子顯微鏡、150斷口微觀診斷技術

斷口的微區成分分析一般是根據需要來選擇進行的。選擇進行成分分析的微區一般有：微觀形貌異常區域；裂紋起始區（源區）；斷口上覆蓋有外來物特征和腐蝕產物的區域。對基體成分進行定性判斷時，應選擇沒有污染的瞬斷區進行分析。進行微區成分分析時，應根據特征區域的大小，合理地選擇分析區域大小，如面區域或點區域。為了分析某一個或一些元素