拉伸试样的断口分析

1

光滑圆试样的拉伸断口

典型的光滑圆试样的拉伸断口如下图所示。断口由三部分组成，即中心纤维区、放射区和剪切唇。断裂起源于中心纤维区（它呈粗糙纤维状、暗灰色、环状），当纤维区达到一定尺寸（即临界尺寸） 后，裂纹开始快速扩展形成放射区，最后断裂时形成剪切唇（剪切唇表面较光滑，与拉伸应力轴的交角约45°）。中心纤维区和剪切唇是材料韧性断裂的宏观特征，而放射区是脆性断裂的宏观特征。

放射区的特征是有放射花样，每根放射花样称为放射元。放射方向与裂纹扩展方向相平行，而垂直于裂纹前沿的轮廓线，并逆指向裂纹源。放射元是一种剪切撕裂脊，撕裂时的塑性变形量越大，撕裂功也越大，其放射元将越粗大；反之，撕裂时塑性变形量越小，则撕裂功也越小，其放射元也越细。所以随温度降低、强度提高及塑性降低，放射元将由粗变细，对于极脆的材料，则放射花样消失。

2

带缺口的圆形拉伸试样断口

带缺口的圆形拉伸试样，由于缺口处的应力集中，故裂纹直接在缺口或缺口附近产生。此时，其纤维区不是在试样断口中央而是沿圆周分布，而后向内部扩展（见下图）。若缺口较钝，则裂纹仍可能首先在试样中心形成。缺口裂纹也可能以不对称方式扩展，形成较为复杂的断口形貌。

3

矩形拉伸试样的断口

矩形拉伸试样的断口同圆形一样，也有三个区域，如下图所示。其中纤维区呈椭圆形，放射区则出现“人字纹”花样，人字纹的尖端指向裂纹源，靠近表面的剪切唇为最后破断区。

一般来说，断口都可能有三个区域，但随温度降低，材料强度增高或塑性下降，缺口尖锐度增大或应力状态变硬、加载速度增大，则脆性特征区（放射区）增大，而韧断特征区（纤维区和剪切唇）缩小；反之，则出现相反的情况。有时可能只出现脆断特征花样，有时也可能只出韧断特征花样。

带缺口或带表面缺陷的矩形试样的断口如下图所示。裂纹不再发生在中心部位，而发生在缺口根部或表面缺陷处。

来源：热加工技术网

“版权声明：我们的目的旨在行业分享交流，传递行业正能量，讲好与特种设备有关故事，引导行业与公众守法合规。如有侵权请联系我们删除！”