1.根据断口疲劳弧线及断裂面确定裂纹源（疲劳源）与断裂模式
疲劳断裂的裂纹源有以下一些特征：
（1）一般处于零部件的表面。
（2）一般位于疲劳弧线最小半径处或称疲劳弧线最小曲率半径处，见图3-3。有时可能出现几个疲劳源。
（3）裂纹源区域是最早开裂的区域，在该区域裂纹扩展速率较缓慢，裂纹经过反复张开、闭合引起断口表面摩擦，所以一般较平整光滑。
根据这些特征判断疲劳断裂的裂纹源，即疲劳源的位置。
疲劳断裂的断裂模式一定是交变载荷，同时载荷基本垂直断裂面。
前面已论述决定是否疲劳断裂机制的根本原因是交变载荷，由于材料性能等原因，在疲劳断口上有时并不出现明显疲劳弧线，如何确定裂纹源位置？此时就要结合其他过载断裂断口分析方法确定裂纹源。
图3-3 利用疲劳断口疲劳弧线确定裂纹源[1]
2.确定断裂机制
宏观断口上的疲劳弧线是确定疲劳断裂的有利证据，是判断是否疲劳断裂的充分证据，但不是必要判据。再次说明断定一个零部件是否疲劳断裂，主要依据零部件是否经受交变载荷断裂，而不能根据断口上是否有疲劳弧线。因为根据上述疲劳弧线的形成机理可知：当疲劳裂纹扩展过程中如果没有中断，就不可能产生氧化现象，如果应力很低，再加上材料本身特性在受压应力作用时，摩擦并不发亮就难以观察到疲劳弧线，见图3-4。
3.定性判断载荷类型与应力大小
如果是旋转弯曲，裂纹源出现在一侧表面；如果是单向弯曲，裂纹源也出现在一侧，但是如果载荷为反复弯曲，裂纹源可能出现在两侧。
如果应力高，显然最后断裂区域面积就要增加，扩展区域面积就要减少，所以断口形貌与外加载荷有密切联系，见图3-4。
图3-4 疲劳断口宏观形貌和载荷类型与应力大小的关系[1]
4.瞬时断裂区面积、疲劳源数目与疲劳弧线形状反映出载荷大小
断口瞬时断裂区域形成与拉伸过载断裂有类似之处，即当应力超过材料的断裂强度时发生断裂留下的痕迹。因此，瞬时断裂区面积大则说明外加载荷高。同时扩展区域与瞬时断裂区域比例反映了外加应力的大小与应力集中的程度，外加应力小、无明显应力集中，则疲劳扩展区大，否则瞬时断裂区面积大。(www.xing528.com)
疲劳源的数目与位置也反映应力集中与载荷情况。如果疲劳源的数目多，表明应力大或者应力集中严重。如果发现疲劳源出现在工件的对称位置，表明同时存在正向与反向载荷的对称作用。
疲劳弧线的形状也与交变载荷状态有一定联系。如果没有应力集中作用，疲劳弧线多呈凸形，即弧线从裂纹源向扩展方向凸起。如果有缺口存在形成应力集中，会使疲劳裂纹沿外缘表面的扩展速率大于疲劳裂纹向内部的扩展速率，导致弧线成凹形；如果应力很大形成多个疲劳源，会使疲劳弧线由凸向凹转变。
5.判断材料韧性与脆性
2.1 节中已经论述，材料的韧性高低与拉伸断口形貌有密切关系。由于疲劳断裂断口与拉伸过载断口也有类似之处，所以也可以从疲劳断口分析材料韧性与脆性。
对于塑性材料瞬时断裂区域，有时表现出塑性断口的特征，即表面粗糙不平呈纤维状断口，有时在瞬时断裂区域可看见剪切唇。如果是脆性材料，则表现出结晶状断口。所以可根据瞬时断裂区的形貌可以大致判断材料的塑性与韧性。
应该说明：瞬时断裂区域是材料剩余面积太小难以承受最终载荷而形成断口。瞬时断裂区域总是突然发生，往往没有塑性变形，因此对于韧性较好的材料，有时也难以观察到塑性变形区域。
6.根据疲劳弧线的清晰程度判断载荷变化程度
疲劳弧线是疲劳断口宏观形貌最明显的特征，也是从断口判断是否发生疲劳断裂的主要依据。但是并非所有疲劳断裂均可以看到明显的疲劳弧线。在实验室对试样进行疲劳试验，断口上就难以观察到疲劳弧线。这是因为，根据疲劳弧线形成的解释（3.1.1 节），裂纹尖端应力变化，或材料内部组织不均匀是引起弧线形成的重要原因。在实验室进行试验一般是均匀加载，试样尺寸较小，材料内部组织相对较均匀，所以疲劳弧线难以呈现于断口。而实际工况条件下服役的构件，载荷一般是变化的，所以往往容易观察到疲劳弧线。这就提示我们在对实际构件进行断口分析时，可以根据疲劳弧线是否清晰，判断服役过程中零部件所承受应力是否是均匀加载交变应力？是否应力发生较大变化？
下面举例说明宏观断口分析规律的应用。
【例3-1】 42CrMo 调质钢制作螺栓断裂，根据设计要求可知，螺栓服役承受交变载荷作用，断面垂直螺栓轴线，断口形貌见图3-5。试分析裂纹源在何处，并判断断裂模式。
分析：在断口上没有观察到疲劳弧线，难以根据疲劳弧线最小半径方法确定疲劳源位置。根据疲劳断裂断口形成过程可知，断口上应该存在瞬时断裂区域，本质与拉伸过载断裂一致。拉伸过载断裂典型断口形貌是纤维区、辐射区、剪切唇。根据材料的成分与热处理工艺可知材料是韧性材料，所以应该在瞬时断裂区域出现剪切唇。从断口确实可见剪切唇位置。因为剪切唇最后断裂区域，断面粗糙变形大，所以确定裂纹源位于剪切唇对面边缘区域。
图3-5 42CrMo 调质螺栓断口宏观形貌照片
按照设计应该是在垂直断口表面的交变载荷下疲劳断裂，但是由于裂纹源处于螺栓边缘区域，剪切唇也处于另一侧边缘区域，所以判断在实际服役过程中，螺栓除受到垂直断口交变载荷外，还受到一定弯曲载荷作用，与理论设计断裂模式不完全吻合。
【例3-2】 60Si2Mn 淬火＋中温回火螺栓断裂。根据设计规范螺栓受到交变载荷，断口形貌见图3-6，试分析裂纹源在何处，并判断断裂模式。
分析：交变载荷作用下断裂应该为疲劳断裂，应力垂直断裂面。断口上并没有发现典型的疲劳弧线，并非典型的疲劳断口，似乎难以判断疲劳源位置。利用上述规律可以分析如下：
图3-6 60Si2Mn 螺栓断口形貌
由于螺栓在螺纹的根部一定会产生应力集中，所以根部区域应是裂纹源位置，并且应该是多个疲劳源。在应力集中作用下，疲劳弧线应该是从疲劳源向外凹，即形成与轴线为中心的圆弧。同时由于试验时加载均匀导致疲劳弧线不明显，在断口上难以观察到疲劳弧线。从断口上明显看到边缘区域明显平滑些，中部区域是拉伸断裂纤维区域。因此，判断裂纹源起源于螺栓整个根部，疲劳弧线变成整个“圆形”，向中部扩展，由于载荷均匀弧线不明显，边缘平滑区域面积最大处，应该是最先形成裂纹源位置。断裂模式基本是在平行螺栓轴线的交变应力作用下断裂。
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