2.4.7　冲击过载断裂断口

冲击试样断口形貌与说明见图2-39。

图2-39　冲击试样断口形貌照片与说明

冲击试样断口也可以分成纤维区域、放射区域与剪切唇。裂纹是从切口表面开裂的。如果材料的韧性好，断口上纤维区域与剪切唇所占的面积就较大，如果放射区域增加了，但是还存在剪切唇与纤维区域，说明材料虽然含有一定韧性，但是韧性变差了。如果出现结晶状断口[见图2-39（c）]，则说明材料基本是脆性的。

如果工件的断口出现结晶状断口形貌，提示材料韧性太低，这种材料不适合在此环境下服役，或者是材料本身的质量出现问题及工作环境出现变化（如环境温度过低等）。

上面各种载荷下宏观断口分析结论可以用于失效分析之中：

（1）将零部件断裂后的断口与典型力学试验断口对比，对确定断裂模式提供直接的依据。(www.xing528.com)

（2）根据宏观断口形貌可以将断裂分成韧性断裂、脆性断裂、疲劳断裂（断口形貌分析见3.1 节）三种主要类型及应力和环境综合作用断裂类型（综合作用断裂包括应力腐蚀开裂、液体金属致脆、间隙元素脆化、腐蚀疲劳和持久断裂等）。确定断裂类型对于改进设计和预防失效的发生有重要的作用。

例如断裂属于脆性断裂，为避免发生类似事故，从材料角度考虑应设法提高材料的韧性。从受力角度分析，很可能是由于垂直断口平面的应力作用引起断裂，应该进一步分析该应力方向是否属于正常服役应力方向。如果并非正常服役应力方向，就要进一步考虑是否有附加应力作用、残余应力的影响等问题。

如果判断出断裂属于韧性断裂，说明材料的韧性较好。发生断裂很可能是强度不够等问题，因此应该进一步测定材料的强度与服役条件下的应力进行对比分析，找到失效的原因。

如果确定出是疲劳断裂，如何进一步提高材料的疲劳强度就是需要重点考虑的问题，而不应该将提高韧性放在首位。

如果发现零部件的断口形貌与冲击断口类似，说明在服役过程中受到一定的冲击载荷作用，需要进一步分析这种载荷是否正常。

除拉伸过载断裂外，其余过载断裂的裂纹源均在零部件表面（疲劳断裂与磨损断裂也是如此），所以采用表面技术强化表面是提高零部件寿命的重要手段。

断口的宏观形貌与材料的性能有密切联系，附录B 根据文献资料[9]列出了工程中常用材料力学性能与物理性能数据。