金属材料和试验显微镜

金属材料和试验显微镜-试样几何形状锥形断口

  纯剪切断口
  对于某些单晶体.拉伸时可沿滑移面分离(即晶体沿滑移面的两
侧分成两部分)而导致剪切断裂，断口形貌看起来像刀刃(单滑移)
。这种断裂过程与空洞的形核长大无关，故在断口上观察不到韧窝
.对于高纯度的多晶体，由于产生缩颈后试样中心三向应力区的空
洞不能形核长大，故通过不断缩颈而使断口变得很细。最终断裂时
断口形态接近于一个点或一条线，好像削尖的铅笔状(复滑移)。
  2)杯锥状断口
  塑性材料光滑圆柱拉伸试样的宏观杯锥状断口呈纤维状，一般
由纤维区、放射区及剪切唇三部分组成。
  在圆柱形试样的均匀单轴应变过程中，在宏观变形和局部变形
无法协调的部位(如夹杂物等)会产生显微空洞.材料屈服后就会出
现缩颈，由于缺口效应而产生的应力集中，并且在焊件中出现三向
应力，从而导致空洞在夹杂物或第二相边界处形核、长大和连接，
在试样中心形成很多小裂纹，裂纹逐渐扩展并互相连接，形成锯齿
状的纤维区.中心裂纹向四周放射状地快速扩展就形成了放射区。
在放射区中往往存在平行于裂纹扩展方向的放射线(如果材料塑性
不好则不存在放射区)。当裂纹快速扩展到试样表面附近时，由于
试样剩余的厚度很小.故三向应力状态变为平面应力状态.从而剩余
的表面部分剪切断裂，断裂面沿着最大剪应力平面，与拉伸轴成45
°角。对于板状试样，断口中心纤维区呈椭圆形，放射区则呈人字
形花样，尖端指向裂纹源，最外侧是与拉伸轴成450角的剪切唇。
  锥形断口的剪切唇是切变分离区向试样外表面快速扩展的结果
，当最后是由于滑移导致断开时，断口形貌为双锥形.外剪切唇比
较光滑，并且不是由空洞连接而成的。
  金属材料和试验条件(如试样几何形状、加载速率、温度及应
力分布等)不同时，拉伸试样断口形貌会有明显不同(如是否存在缩
颈、锥形断口及平坦断面等)。但在所有这些情况下，断口都比较
粗糙并呈纤维状，因此，不适合用光学显微镜来观察(景深太小)。
塑性断裂的扩展需要强烈的范性变形(至少在局部)，断口的粗糙程
度能够反映出材料韧性的好坏。

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