第一节 断裂的分类
通常，根据失效形式，导致失效的因素和失效的部位对失效进行分类，基本的失效形式有以下四种：
过大的弹性变形；塑性变形；破裂或断裂；材料变化(包括金相变化、化学变化和棱变化) 。
导致失效的有以下主要因素：力、时间、温度、工作环境的影响。失效的部位分为：整体型和表面型。
在四种失效形式中，破裂特别是断裂是最主要的最具危害性的失效。为了掌握断裂产生的机理，寻找预防断裂失效的措施，材料科学家、力学工作者及工程技术人员对断裂问题作了大量的实验研究和理论分析工作。而对已出现的各类断口的实际观察与研究就是其中最常采用的有效手段。
不同的材料和受力状态，不同的作用时间和温度以及不同的环境条件下产生的断裂，可表现为断口形貌特征的具体差异，具体地分析各种断口形貌与各种因索的内在关系是借以揭示金属断裂机理，进行事故分析及采取预防措施非常重要的方面。因此，近年来断口分析技术和分析仪器发展很快．断口分析也取得了大量理论的和实用性成果。
一、宏观脆性断裂与延性断裂
从宏观现象上看，断裂可分为脆性断裂和延性断裂。
脆性断裂表现为以材料表面、内部的缺陷或微裂纹为源，在较低的应力水平下(通常不超过材料的屈服强度) ，在无塑性变形或只有微小塑性变形的情况下裂纹急速扩展。在出现宏观裂纹后裂纹的扩展速度迅速上升到某个极限速度，大约可达声波在该材料中传播速度的三分之一。在多晶体材料中，断裂是沿着各个晶体内部的解理面产生的．但由于材料中各个晶体及解理面的方向是变化的，因而断裂表面在外观上呈现粒状。脆性断裂有时主要沿晶界产生，因而称为晶问断裂。脆性断口较平齐，且与正应力相垂直，断口附近的截面，在厚度上的收缩很小，一般不超过3％。断口上常有人字纹或放射花纹。由于脆性断裂前很难发现预兆，断裂时又容易产生很多碎片，是一种非常危险的突发事故，危害较大。
延性断裂是在较大的塑性变形之后发生的断裂。它是由于裂纹的缓慢扩展而造成的，而这种裂纹扩展又起源于孔穴的形成和合并。延性断裂的断口表面外观特征为无光泽的纤维状。大多数多晶体金属的拉伸试验的延性断裂有三个明显的阶段。首先，试样开始出现局部“颈缩”，并在“颈缩”区域产生小的分散的空穴，接着这些小空穴不断增加和扩大并聚合成微裂纹，裂纹方向一般垂直于拉应力方向。最后，裂纹沿剪切面扩展到试件表面，剪切面方向与拉伸轴线近似成45°。这三个阶段就构成了通常所见的典型的“杯锥”失效断面。因为延性断裂在断裂前出现大量的塑性变形，有明显的失效预兆，它对构件和环境造成的危险性远小于脆性断裂。
二、穿晶断裂与沿晶断裂
依裂纹扩展途径的不同，可把断裂分为穿晶断裂和沿晶断裂，也有二者兼而有之的混台型。
多晶金属的断裂若是以裂纹穿过晶粒内部的途径发生的，称为穿晶断裂，如图l-1(a)所示。穿晶断裂可能是延性的，也可能是脆性的。若断裂是穿过晶体沿解理面断开，但并无明显的塑性变形时为脆性断裂。若穿晶断裂时出现明显的塑性变形则为延性断裂。
若断裂是以裂纹沿着晶界扩展的方式发生的，称为沿晶断裂，如图1-1(b)所示，晶界上存在脆性相，焊接热裂纹，蠕变断裂、应力腐蚀一般都呈沿晶断裂特征。沿晶断裂多数属脆性断裂，但也有延性的。若断裂是沿晶进行，但晶粒无明显的塑性变形的属脆性断裂，如钢中因回火脆性后的断口，应力腐蚀断口，氢脆断口等。
图1-1穿晶断裂(a)沿晶断裂(b)示意图
若沿晶界断裂，而晶粒又可见塑变即为延性断裂，如某些材料在高温下的拉伸断口。
三、韧窝、解理(及准解理】，沿晶和疲劳断裂
从微观断裂的机制上可把断裂分为韧窝、蛇形滑移、解理、准解理、沿晶和疲劳断裂等。以后的章节将作详细讨论。
四、正断与切断
根据断面的宏观取向与最大正应力的交角．断裂方式又可分为正断型和切断型两种。
1. 正断型断裂，宏观断面的取向与最大正应力相垂直，常见于解理断裂或形变约束较大的场合，例如平面应变条件下的断裂。
2. 切断型断裂，宏观断面的取向与最大切应力方向相一致，而与最大正应力约呈45°交角，常发生于滑移形变不受约束或约束较小的情况，例如平而应力条件下的撕裂。
五、工艺性断裂及使役性断裂
以初始裂纹形成的原因可分为工艺性断裂及使役性断裂，分清两种类型，对故障分析及诊断是重要的。
1. 工艺性断裂，若断裂是由某一工艺所致的初始裂纹扩展面发生的，属工艺性断裂。常见的工艺裂纹有铸造裂纹、锻轧裂纹、焊接裂纹、白点、热处理裂纹、磨削裂纹和皱裂、皱折等，粗糙的机加痕迹或其它可引起过大应力集中的几何形状也是引发工艺裂纹的潜在因素。
2. 使役性断裂，因使役环境条件、温度及时问等原因面萌发裂纹，并扩展导致断裂的属使役性断裂。应力腐蚀(包括氢脆) ，疲劳断裂，蠕变及韧性撕裂等属使役性断裂。
第一节 断裂的分类
通常，根据失效形式，导致失效的因素和失效的部位对失效进行分类，基本的失效形式有以下四种：
过大的弹性变形；塑性变形；破裂或断裂；材料变化(包括金相变化、化学变化和棱变化) 。
导致失效的有以下主要因素：力、时间、温度、工作环境的影响。失效的部位分为：整体型和表面型。
在四种失效形式中，破裂特别是断裂是最主要的最具危害性的失效。为了掌握断裂产生的机理，寻找预防断裂失效的措施，材料科学家、力学工作者及工程技术人员对断裂问题作了大量的实验研究和理论分析工作。而对已出现的各类断口的实际观察与研究就是其中最常采用的有效手段。
不同的材料和受力状态，不同的作用时间和温度以及不同的环境条件下产生的断裂，可表现为断口形貌特征的具体差异，具体地分析各种断口形貌与各种因索的内在关系是借以揭示金属断裂机理，进行事故分析及采取预防措施非常重要的方面。因此，近年来断口分析技术和分析仪器发展很快．断口分析也取得了大量理论的和实用性成果。
一、宏观脆性断裂与延性断裂
从宏观现象上看，断裂可分为脆性断裂和延性断裂。
脆性断裂表现为以材料表面、内部的缺陷或微裂纹为源，在较低的应力水平下(通常不超过材料的屈服强度) ，在无塑性变形或只有微小塑性变形的情况下裂纹急速扩展。在出现宏观裂纹后裂纹的扩展速度迅速上升到某个极限速度，大约可达声波在该材料中传播速度的三分之一。在多晶体材料中，断裂是沿着各个晶体内部的解理面产生的．但由于材料中各个晶体及解理面的方向是变化的，因而断裂表面在外观上呈现粒状。脆性断裂有时主要沿晶界产生，因而称为晶问断裂。脆性断口较平齐，且与正应力相垂直，断口附近的截面，在厚度上的收缩很小，一般不超过3％。断口上常有人字纹或放射花纹。由于脆性断裂前很难发现预兆，断裂时又容易产生很多碎片，是一种非常危险的突发事故，危害较大。
延性断裂是在较大的塑性变形之后发生的断裂。它是由于裂纹的缓慢扩展而造成的，而这种裂纹扩展又起源于孔穴的形成和合并。延性断裂的断口表面外观特征为无光泽的纤维状。大多数多晶体金属的拉伸试验的延性断裂有三个明显的阶段。首先，试样开始出现局部“颈缩”，并在“颈缩”区域产生小的分散的空穴，接着这些小空穴不断增加和扩大并聚合成微裂纹，裂纹方向一般垂直于拉应力方向。最后，裂纹沿剪切面扩展到试件表面，剪切面方向与拉伸轴线近似成45°。这三个阶段就构成了通常所见的典型的“杯锥”失效断面。因为延性断裂在断裂前出现大量的塑性变形，有明显的失效预兆，它对构件和环境造成的危险性远小于脆性断裂。
二、穿晶断裂与沿晶断裂
依裂纹扩展途径的不同，可把断裂分为穿晶断裂和沿晶断裂，也有二者兼而有之的混台型。
多晶金属的断裂若是以裂纹穿过晶粒内部的途径发生的，称为穿晶断裂，如图l-1(a)所示。穿晶断裂可能是延性的，也可能是脆性的。若断裂是穿过晶体沿解理面断开，但并无明显的塑性变形时为脆性断裂。若穿晶断裂时出现明显的塑性变形则为延性断裂。
若断裂是以裂纹沿着晶界扩展的方式发生的，称为沿晶断裂，如图1-1(b)所示，晶界上存在脆性相，焊接热裂纹，蠕变断裂、应力腐蚀一般都呈沿晶断裂特征。沿晶断裂多数属脆性断裂，但也有延性的。若断裂是沿晶进行，但晶粒无明显的塑性变形的属脆性断裂，如钢中因回火脆性后的断口，应力腐蚀断口，氢脆断口等。
图1-1穿晶断裂(a)沿晶断裂(b)示意图
若沿晶界断裂，而晶粒又可见塑变即为延性断裂，如某些材料在高温下的拉伸断口。
三、韧窝、解理(及准解理】，沿晶和疲劳断裂
从微观断裂的机制上可把断裂分为韧窝、蛇形滑移、解理、准解理、沿晶和疲劳断裂等。以后的章节将作详细讨论。
四、正断与切断
根据断面的宏观取向与最大正应力的交角．断裂方式又可分为正断型和切断型两种。
1. 正断型断裂，宏观断面的取向与最大正应力相垂直，常见于解理断裂或形变约束较大的场合，例如平面应变条件下的断裂。
2. 切断型断裂，宏观断面的取向与最大切应力方向相一致，而与最大正应力约呈45°交角，常发生于滑移形变不受约束或约束较小的情况，例如平而应力条件下的撕裂。
五、工艺性断裂及使役性断裂
以初始裂纹形成的原因可分为工艺性断裂及使役性断裂，分清两种类型，对故障分析及诊断是重要的。
1. 工艺性断裂，若断裂是由某一工艺所致的初始裂纹扩展面发生的，属工艺性断裂。常见的工艺裂纹有铸造裂纹、锻轧裂纹、焊接裂纹、白点、热处理裂纹、磨削裂纹和皱裂、皱折等，粗糙的机加痕迹或其它可引起过大应力集中的几何形状也是引发工艺裂纹的潜在因素。
2. 使役性断裂，因使役环境条件、温度及时问等原因面萌发裂纹，并扩展导致断裂的属使役性断裂。应力腐蚀(包括氢脆) ，疲劳断裂，蠕变及韧性撕裂等属使役性断裂。