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静载荷下断口的宏观形貌特征《金属力学性能测试》静载荷下断口的宏观形貌特征光滑圆柱试样的拉伸断口断口特征三要素纤维区放射区/辐射区剪切唇区纤维区往往位于断口的中央，呈粗糙的纤维状圆环形花样。光滑圆柱试样的拉伸断口（一）纤维区裂纹起源于纤维区，并在此区中缓慢地扩展，当达到一定尺寸后，裂纹开始快速扩展（或称失稳扩展）而形成放射区，最后由于有效截面减小，至试样表面附近时，裂纹前端应力状态由三向应力逐渐变为平面应力状态，所以在试样表面形成了属于韧性断裂的剪切唇。整个断口呈杯锥状，故常称为杯锥状断口。光滑圆柱试样的拉伸断口（一）纤维区纤维区所在平面（即裂纹扩展的宏观平面）垂直于拉伸应力方向，仔细观察断口上的纤维区，常可看到显微空洞和锯齿状形貌，其底部的晶粒被拉长像纤维一样。光滑圆柱试样的拉伸断口（二）放射区有放射花样特征放射线平行于裂纹扩展的方向，而且垂直于裂纹前端（每一瞬间）轮廓线，并逆指向裂纹起始点。放射花样也是由材料的剪切变形所造成的。这时材料的宏观塑性变形量很小，表现为脆性断裂。但在微观局部区域，仍有很大的塑性变形。所以放射花样是剪切型低能量撕裂的一种标志。沿晶断裂或解理断裂一般也包括在快速破坏的放射区内。材料越脆，放射线越细。光滑圆柱试样的拉伸断口（三）剪切唇区剪切唇区在断裂过程的最后阶段形成，其表面平滑，与拉应力方向约呈45°角，通常称为“拉边”。在剪切唇区域内属于韧性断裂区。当试样形状、尺寸和材料性能不同，以及试验温度、加载速度和受力状态不同时，断口三个区域的形态、大小和相对位置都会发生变化。一般来说，材料强度增加，塑性降低，则放射区所占比例增大；试样尺寸加大，放射区增大明显，而纤维区变化不大；缺口的存在不但改变了断口中各区所占比例，而且裂纹成核位置也将发生改变。缺口圆柱试样的拉伸断口带缺口的圆柱试样，由于缺口处的应力集中，裂纹直接在缺口或缺口根部产生。其纤维区沿圆周分布。裂纹将从该处向试样内部扩展。若缺口较钝，则裂纹仍可首先在试样中心形成。但由于试样外表受到缺口的约束而大幅度抑制了剪切唇的形成。最终断裂区一般较其他部位的断口表面要粗糙得多。缺口圆柱试样的拉伸断口由于试样或构件在缺口处的应力集中，约束增大而造成的脆断，称为缺口脆性。若缺口试样的裂纹以不对称的方式由缺口向内部扩展时，断口形态较为复杂。初始阶段可能是纤维状的，第二阶段则可能是放射状的。当初始阶段与第二阶段相交接时，它便停止发展。放射线及最终破断区明显可见。矩形试样的宏观断口正方形试样的裂纹源位置与试样表面相对称，其纤维区呈圆形。但矩形扁平试样的中央纤维区变成椭圆形，而放射区则变为“人字形”花样。这是由于试样几何形状的改变，使裂纹主要沿宽度方向扩展的缘故。人字形花样的尖端指向裂纹源。最后破坏区仍为剪切唇区。矩形试样的宏观断口实际构件的断口，其人字纹并不完全是直线状的，而是弯曲的。它是由一系列从板的中心向外发射的撕裂棱线

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