金屬材料和試驗顯微鏡-試樣幾何形狀錐形斷口
純剪切斷口
對于某些單晶體.拉伸時可沿滑移面分離(即晶體沿滑移面的兩
側分成兩部分)而導致剪切斷裂,斷口形貌看起來像刀刃(單滑移)
。這種斷裂過程與空洞的形核長大無關,故在斷口上觀察不到韌窩
.對于高純度的多晶體,由于產生縮頸后試樣中心三向應力區的空
洞不能形核長大,故通過不斷縮頸而使斷口變得很細。較終斷裂時
斷口形態接近于一個點或一條線,好像削尖的鉛筆狀(復滑移)。
2)杯錐狀斷口
塑性材料光滑圓柱拉伸試樣的宏觀杯錐狀斷口呈纖維狀,一般
由纖維區、放射區及剪切唇三部分組成。
在圓柱形試樣的均勻單軸應變過程中,在宏觀變形和局部變形
無法協調的部位(如夾雜物等)會產生顯微空洞.材料屈服后就會出
現縮頸,由于缺口效應而產生的應力集中,并且在焊件中出現三向
應力,從而導致空洞在夾雜物或第二相邊界處形核、長大和連接,
在試樣中心形成很多小裂紋,裂紋逐漸擴展并互相連接,形成鋸齒
狀的纖維區.中心裂紋向四周放射狀地快速擴展就形成了放射區。
在放射區中往往存在平行于裂紋擴展方向的放射線(如果材料塑性
不好則不存在放射區)。當裂紋快速擴展到試樣表面附近時,由于
試樣剩余的厚度很小.故三向應力狀態變為平面應力狀態.從而剩余
的表面部分剪切斷裂,斷裂面沿著較大剪應力平面,與拉伸軸成45
°角。對于板狀試樣,斷口中心纖維區呈橢圓形,放射區則呈人字
形花樣,尖端指向裂紋源,較外側是與拉伸軸成450角的剪切唇。
錐形斷口的剪切唇是切變分離區向試樣外表面快速擴展的結果
,當較后是由于滑移導致斷開時,斷口形貌為雙錐形.外剪切唇比
較光滑,并且不是由空洞連接而成的。
金屬材料和試驗條件(如試樣幾何形狀、加載速率、溫度及應
力分布等)不同時,拉伸試樣斷口形貌會有明顯不同(如是否存在縮
頸、錐形斷口及平坦斷面等)。但在所有這些情況下,斷口都比較
粗糙并呈纖維狀,因此,不適合用光學顯微鏡來觀察(景深太小)。
塑性斷裂的擴展需要強烈的范性變形(至少在局部),斷口的粗糙程
度能夠反映出材料韌性的好壞。