斷裂的分類
斷裂過程包括裂紋的形成和擴展。從不同的角度,斷裂有不同的分類方法:
(1) 按斷裂前材料的斷裂應變分類,可分為脆性斷裂和韌性(或延性) 斷裂。
1) 脆性斷裂,材料(或構件)斷裂前沒有宏觀塑性變形或塑性變形很小, 即斷裂應變很小。
2) 韌性斷裂,材料(或構件)斷裂前有明顯的塑性變形,即斷裂應變 較大。
在工程上,人們常常對脆性及延性的含義加以界定:一般規定,若該材料的 光滑拉伸試樣的斷面收縮率小于5%時為脆性斷裂,大于5%時為韌性斷裂。也有 的國家使用光滑圓柱拉伸試樣的伸長率3= 10%作為脆性、延性斷裂的判據。
(2) 按斷口形貌分類,可分為解理斷裂(對應解理斷口)、準解理斷裂(對 應準解理斷口)、沿晶斷裂(對應沿晶斷口)、純剪切斷裂及微孔聚集型斷裂 (對應韌窩斷口)。在大多數情況下,斷裂面顯示混合斷口,宏觀斷口的不同區 域顯示不同的微觀斷口形貌。
(3) 按斷裂路徑分類,一般可分為穿晶斷裂、沿晶斷裂和混合斷裂。
1) 穿晶斷裂,裂紋穿過晶粒內部而延伸的斷裂。
2) 沿晶斷裂,裂紋沿晶粒邊界擴展的斷裂。
3) 混合斷裂,同一裂紋體中的裂紋既可能發生穿晶,也可能發生沿晶,呈 混合狀,從而成為混合斷裂。
一般說來,穿晶斷裂可以是韌性的,也可以是脆性的,這主要取決于晶體材 料本身的塑性變形能力、外部環境條件及力學約束條件。沿晶斷裂主要是由于雜 質元素的晶界偏聚或其他原因弱化了晶界使晶界強度低于晶內強度所引起的,在 大多數情況下,沿晶斷裂是脆性的,但是也有晶界相發生塑性變形而表現岀韌性 的情況。
(4) 按斷裂原因分類,可以分為過載斷裂、疲勞斷裂、蠕變斷裂、環境斷 裂等。
1) 過載斷裂,這是由于載荷不斷增大或工作載荷突然增加從而導致試樣或 構件的斷裂,按加載速率可分為靜載斷裂和動載斷裂(如沖擊、爆破)。
2) 疲勞斷裂,這是在變動載荷作用下,材料經過一定的循環周次后裂紋生 核,擴展而成引起的斷裂。
3) 蠕變斷裂,這是在中高溫條件下加恒定應力,經過一定時間的變形后導 致材料的斷裂。
4) 環境斷裂,如應力腐蝕、氫致開裂、液態金屬脆性等。由于存在腐蝕介 質、氫或液體金屬吸附,經過一定時間后在低的外應力(遠低于材料的屈服強 度)下就能導致裂紋的形核和擴展直至斷裂,這就稱為環境斷裂。