断裂的分类
断裂过程包括裂纹的形成和扩展。从不同的角度,断裂有不同的分类方法:
(1) 按断裂前材料的断裂应变分类,可分为脆性断裂和韧性(或延性) 断裂。
1) 脆性断裂,材料(或构件)断裂前没有宏观塑性变形或塑性变形很小, 即断裂应变很小。
2) 韧性断裂,材料(或构件)断裂前有明显的塑性变形,即断裂应变 较大。
在工程上,人们常常对脆性及延性的含义加以界定:一般规定,若该材料的 光滑拉伸试样的断面收缩率小于5%时为脆性断裂,大于5%时为韧性断裂。也有 的国家使用光滑圆柱拉伸试样的伸长率3= 10%作为脆性、延性断裂的判据。
(2) 按断口形貌分类,可分为解理断裂(对应解理断口)、准解理断裂(对 应准解理断口)、沿晶断裂(对应沿晶断口)、纯剪切断裂及微孔聚集型断裂 (对应韧窝断口)。在大多数情况下,断裂面显示混合断口,宏观断口的不同区 域显示不同的微观断口形貌。
(3) 按断裂路径分类,一般可分为穿晶断裂、沿晶断裂和混合断裂。
1) 穿晶断裂,裂纹穿过晶粒内部而延伸的断裂。
2) 沿晶断裂,裂纹沿晶粒边界扩展的断裂。
3) 混合断裂,同一裂纹体中的裂纹既可能发生穿晶,也可能发生沿晶,呈 混合状,从而成为混合断裂。
一般说来,穿晶断裂可以是韧性的,也可以是脆性的,这主要取决于晶体材 料本身的塑性变形能力、外部环境条件及力学约束条件。沿晶断裂主要是由于杂 质元素的晶界偏聚或其他原因弱化了晶界使晶界强度低于晶内强度所引起的,在 大多数情况下,沿晶断裂是脆性的,但是也有晶界相发生塑性变形而表现岀韧性 的情况。
(4) 按断裂原因分类,可以分为过载断裂、疲劳断裂、蠕变断裂、环境断 裂等。
1) 过载断裂,这是由于载荷不断增大或工作载荷突然增加从而导致试样或 构件的断裂,按加载速率可分为静载断裂和动载断裂(如冲击、爆破)。
2) 疲劳断裂,这是在变动载荷作用下,材料经过一定的循环周次后裂纹生 核,扩展而成引起的断裂。
3) 蠕变断裂,这是在中高温条件下加恒定应力,经过一定时间的变形后导 致材料的断裂。
4) 环境断裂,如应力腐蚀、氢致开裂、液态金属脆性等。由于存在腐蚀介 质、氢或液体金属吸附,经过一定时间后在低的外应力(远低于材料的屈服强 度)下就能导致裂纹的形核和扩展直至断裂,这就称为环境断裂。