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靜載荷下斷口的宏觀形貌特征《金屬力學性能測試》靜載荷下斷口的宏觀形貌特征光滑圓柱試樣的拉伸斷口斷口特征三要素纖維區放射區/輻射區剪切唇區纖維區往往位于斷口的中央，呈粗糙的纖維狀圓環形花樣。光滑圓柱試樣的拉伸斷口（一）纖維區裂紋起源于纖維區，并在此區中緩慢地擴展，當達到一定尺寸后，裂紋開始快速擴展（或稱失穩擴展）而形成放射區，最后由于有效截面減小，至試樣表面附近時，裂紋前端應力狀態由三向應力逐漸變為平面應力狀態，所以在試樣表面形成了屬于韌性斷裂的剪切唇。整個斷口呈杯錐狀，故常稱為杯錐狀斷口。光滑圓柱試樣的拉伸斷口（一）纖維區纖維區所在平面（即裂紋擴展的宏觀平面）垂直于拉伸應力方向，仔細觀察斷口上的纖維區，常可看到顯微空洞和鋸齒狀形貌，其底部的晶粒被拉長像纖維一樣。光滑圓柱試樣的拉伸斷口（二）放射區有放射花樣特征放射線平行于裂紋擴展的方向，而且垂直于裂紋前端（每一瞬間）輪廓線，并逆指向裂紋起始點。放射花樣也是由材料的剪切變形所造成的。這時材料的宏觀塑性變形量很小，表現為脆性斷裂。但在微觀局部區域，仍有很大的塑性變形。所以放射花樣是剪切型低能量撕裂的一種標志。沿晶斷裂或解理斷裂一般也包括在快速破壞的放射區內。材料越脆，放射線越細。光滑圓柱試樣的拉伸斷口（三）剪切唇區剪切唇區在斷裂過程的最后階段形成，其表面平滑，與拉應力方向約呈45°角，通常稱為“拉邊”。在剪切唇區域內屬于韌性斷裂區。當試樣形狀、尺寸和材料性能不同，以及試驗溫度、加載速度和受力狀態不同時，斷口三個區域的形態、大小和相對位置都會發生變化。一般來說，材料強度增加，塑性降低，則放射區所占比例增大；試樣尺寸加大，放射區增大明顯，而纖維區變化不大；缺口的存在不但改變了斷口中各區所占比例，而且裂紋成核位置也將發生改變。缺口圓柱試樣的拉伸斷口帶缺口的圓柱試樣，由于缺口處的應力集中，裂紋直接在缺口或缺口根部產生。其纖維區沿圓周分布。裂紋將從該處向試樣內部擴展。若缺口較鈍，則裂紋仍可首先在試樣中心形成。但由于試樣外表受到缺口的約束而大幅度抑制了剪切唇的形成。最終斷裂區一般較其他部位的斷口表面要粗糙得多。缺口圓柱試樣的拉伸斷口由于試樣或構件在缺口處的應力集中，約束增大而造成的脆斷，稱為缺口脆性。若缺口試樣的裂紋以不對稱的方式由缺口向內部擴展時，斷口形態較為復雜。初始階段可能是纖維狀的，第二階段則可能是放射狀的。當初始階段與第二階段相交接時，它便停止發展。放射線及最終破斷區明顯可見。矩形試樣的宏觀斷口正方形試樣的裂紋源位置與試樣表面相對稱，其纖維區呈圓形。但矩形扁平試樣的中央纖維區變成橢圓形，而放射區則變為“人字形”花樣。這是由于試樣幾何形狀的改變，使裂紋主要沿寬度方向擴展的緣故。人字形花樣的尖端指向裂紋源。最后破壞區仍為剪切唇區。矩形試樣的宏觀斷口實際構件的斷口，其人字紋并不完全是直線狀的，而是彎曲的。它是由一系列從板的中心向外發射的撕裂棱線

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