疲勞斷口的宏觀形貌特征

疲勞斷口的宏觀形貌特征第1頁(yè)/共18頁(yè)目錄疲勞斷口的觀察方法疲勞斷口的宏觀形貌特征根據(jù)宏觀形貌特征判斷受載情況第2頁(yè)/共18頁(yè)疲勞斷口的觀察方法斷裂機(jī)理的分類（1）解理斷裂（2）準(zhǔn)解理斷裂（3）韌窩斷裂（4）沿晶斷裂（5）疲勞斷裂（6）蠕變斷裂（7）…….沿晶斷裂韌窩斷裂第3頁(yè)/共18頁(yè)疲勞斷口的觀察方法為什么要進(jìn)行疲勞斷口分析？

斷口總是發(fā)生在金屬組織中最薄弱的地方，記錄著有關(guān)斷裂全過(guò)程的許多珍貴資料。借助斷口可以分析斷裂類型、斷裂方式、斷裂路徑、斷裂過(guò)程、斷裂性質(zhì)、斷裂原因和斷裂機(jī)理，所以對(duì)斷口的觀察和研究一直受到重視。

疲勞斷口提供了大量信息，由斷口可分析裂紋起因、擴(kuò)展信息、臨界裂紋尺寸、破壞載荷等，是疲勞失效分析的重要依據(jù)。疲勞斷口分析的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)：對(duì)斷口表面的宏觀形貌和微觀結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行直接觀察和分析。斷口的宏觀形貌特征斷口的微觀結(jié)構(gòu)特征第4頁(yè)/共18頁(yè)疲勞斷口的觀察方法斷口的宏觀形貌（通常指40x以下）

觀察總體形貌特征，定性分析。是否疲勞破壞?（能否看到三個(gè)特征區(qū)）何處為裂紋源?（可以直接從斷口處觀察到）裂紋臨界尺寸?（擴(kuò)展區(qū)大?。┢茐妮d荷?（結(jié)合斷裂力學(xué)知識(shí)計(jì)算）斷口的微觀結(jié)構(gòu)（通常指40x以上）

得到局部細(xì)節(jié)處的信息，了解破壞形成的微觀機(jī)理，本質(zhì)上把握疲勞現(xiàn)象；甚至可以進(jìn)行定量計(jì)算。觀察方法：按照觀察工具的不同，可以大致分為三類：肉眼或者放大鏡觀察——1~10x使用金相顯微鏡觀察——10~1000x使用電子顯微鏡觀察——1000x以上斷口的宏觀形貌特征斷口的微觀結(jié)構(gòu)特征第5頁(yè)/共18頁(yè)疲勞斷口的觀察方法觀察工具和能觀察到的對(duì)象：觀察工具肉眼、放大鏡金相顯微鏡電子顯微鏡放大倍數(shù)1~10x10~1000x1000x以上觀察對(duì)象宏觀斷口、海灘條帶裂紋源、滑移、夾雜、缺陷條紋、微解理、微孔聚合例圖第6頁(yè)/共18頁(yè)疲勞斷口的宏觀形貌特征斷口的宏觀形貌材料疲勞斷裂雖然類似脆性斷裂，但疲勞斷口明顯區(qū)別于其他類型斷口：斷口的宏觀形貌特征疲勞斷口脆性斷口塑性斷口第7頁(yè)/共18頁(yè)疲勞斷口的宏觀形貌特征疲勞斷口的宏觀形貌分為三個(gè)區(qū)：疲勞源（源區(qū)）裂紋擴(kuò)展區(qū)（擴(kuò)展區(qū)）最后斷裂區(qū)（瞬斷區(qū)）第8頁(yè)/共18頁(yè)疲勞斷口的宏觀形貌特征疲勞源疲勞源區(qū)是疲勞裂紋的萌生地，該區(qū)一般位于構(gòu)件的表面或內(nèi)部缺陷處，可能一個(gè)，也可能多個(gè)。疲勞源位于構(gòu)件的表面疲勞源位于內(nèi)部缺陷處在斷口上無(wú)法明顯的看到裂紋萌生的許多細(xì)節(jié)，但是疲勞斷口的整體形貌特征仍可確定疲勞源的大體位置。疲勞源位于構(gòu)件的表面第9頁(yè)/共18頁(yè)疲勞斷口的宏觀形貌特征疲勞源疲勞源區(qū)是疲勞裂紋的萌生地，該區(qū)一般位于構(gòu)件的表面或內(nèi)部缺陷處，可能一個(gè)，也可能多個(gè)。疲勞源位于構(gòu)件的表面疲勞源位于內(nèi)部缺陷處疲勞裂紋萌生的原因：裂紋構(gòu)件結(jié)構(gòu)形狀不合理：截面突變、拐角、缺口等；構(gòu)件表面的晶粒粗大等組織缺陷，或者表面存在切削刀痕或劃傷等工藝缺陷；若在材料的內(nèi)部存在嚴(yán)重的冶金缺陷如夾渣、疏松時(shí)疲勞源也可能在此處產(chǎn)生。第10頁(yè)/共18頁(yè)疲勞斷口的宏觀形貌特征裂紋擴(kuò)展區(qū)擴(kuò)展區(qū)斷面光滑、平整——循環(huán)加載時(shí)，反復(fù)變形，裂開(kāi)的兩個(gè)面不斷張開(kāi)、閉合，相互摩擦。斷面通?？梢?jiàn)形似“海灘”的海灘條帶——載荷劇烈變動(dòng)引起的。變幅加載，運(yùn)行啟動(dòng)時(shí)，突然過(guò)載；在裂紋前沿出現(xiàn)較大的應(yīng)力而留下塑性變形的痕跡。

海灘條帶海灘條帶是疲勞斷口的宏觀基本特征，是判斷結(jié)構(gòu)斷裂失效是否為疲勞斷裂的重要依據(jù)。第11頁(yè)/共18頁(yè)疲勞斷口的宏觀形貌特征最后斷裂區(qū)即瞬時(shí)斷裂區(qū)。瞬時(shí)斷裂區(qū)是裂紋擴(kuò)展到剩余面積不足以承擔(dān)最大疲勞載荷，最后發(fā)生靜強(qiáng)度（即過(guò)載）斷裂失效形成的，瞬斷區(qū)形貌與塑性或脆性斷口形貌基本一致，比較粗糙，也稱粗粒區(qū)。最后斷裂區(qū)脆性斷口塑性斷口第12頁(yè)/共18頁(yè)疲勞斷口的宏觀形貌特征疲勞斷口宏觀上沒(méi)有明顯的塑性變形：將疲勞破壞的斷口對(duì)合在一起，一般都能吻合的很好。這表明破壞之前并未發(fā)生大的塑性變形，即使是塑性很好的材料也是如此。塑性斷口疲勞斷口第13頁(yè)/共18頁(yè)根據(jù)宏觀形貌特征判斷受載情況從右到左依次為裂紋源，擴(kuò)展區(qū)和瞬斷區(qū)，判斷為單向彎曲載荷斷口形貌有對(duì)稱的特征，判斷為雙向彎曲載荷擴(kuò)展區(qū)第14頁(yè)/共18頁(yè)根據(jù)宏觀形貌特征判斷受載情況最后斷裂區(qū)的面積小，說(shuō)明應(yīng)力水平比較低最后斷裂區(qū)第15頁(yè)/共18頁(yè)根據(jù)宏觀形貌特征判斷受載情況根