實(shí)踐證明,大多數(shù)金屬材料的斷裂過(guò)程都包括裂紋形成和擴(kuò)展兩個(gè)階段。對(duì)于不同的斷裂類(lèi)型,這兩個(gè)階段的機(jī)理和特征并不相同。根據(jù)不同的特征將斷裂分為以下幾類(lèi):韌性斷裂又稱(chēng)為延性斷裂或塑性斷裂,其特征是斷裂前發(fā)生明顯的宏觀塑性變形,斷裂過(guò)程中吸收了較多的能量,一般是在高于材料屈服強(qiáng)度條件下的高能斷裂。工程構(gòu)件在很少或不出現(xiàn)宏觀塑性變形情況下發(fā)生的斷裂稱(chēng)作脆性斷裂。由于脆性斷裂大都沒(méi)有事先預(yù)兆,具有突發(fā)性,對(duì)工程構(gòu)件與設(shè)備以及人身安全常常造成極其嚴(yán)重的后果。完全脆性斷裂和完全韌性斷裂是極少見(jiàn)的。通常,脆性斷裂前也產(chǎn)生微量塑性變形。一般規(guī)定光滑拉伸試樣的斷面收縮率小于5%,反映微量的均勻塑性變形;因?yàn)榇嘈詳嗔褯](méi)有縮頸形成,直接為脆性斷裂;反之,大于5%者為韌性斷裂。由此可見(jiàn),金屬材料的韌性斷裂和脆性斷裂是根據(jù)一定條件下的塑性變形量來(lái)規(guī)定的。按斷裂過(guò)程中裂紋擴(kuò)展所經(jīng)的途徑分類(lèi)穿晶斷裂的特點(diǎn)是裂紋擴(kuò)展時(shí)穿過(guò)晶粒內(nèi)部。
穿晶斷裂是大多數(shù)金屬材料在常溫下斷裂時(shí)的形態(tài),根據(jù)斷裂方式又可分為解理斷裂和剪切斷裂。解理斷裂面是沿一定的晶面(即解理面)嚴(yán)格分離的,通常是脆斷,但脆斷卻不一定是解理斷裂。剪切斷裂是切應(yīng)力作用下發(fā)生的,它又有純剪切斷裂和微孔聚集型斷裂之分。
大多數(shù)是脆性斷裂。沿晶斷裂是由晶界上的一薄層連續(xù)脆性的第二相、夾雜物破壞了晶界的連續(xù)性而造成的,也可能是雜質(zhì)元素向晶界偏聚引起的。應(yīng)力腐蝕、氫脆、回火脆性、淬火裂紋、磨削裂紋等大都是沿晶斷裂。
按斷裂的應(yīng)力類(lèi)型及斷面宏觀取向與應(yīng)力的相對(duì)位置分類(lèi)
根據(jù)斷裂面取向,可將金屬斷裂分為正斷和切斷
若斷裂面取向垂直于最大正應(yīng)力,即為正斷;若斷裂面取向與最大切應(yīng)力方向相一致,而與最大正應(yīng)力方向成45°角,即為切斷,拉伸時(shí)斷口上的剪切唇就是這種斷裂。正斷大多屬于脆性斷裂,正斷也可以有明顯的塑性變形。切斷是韌性斷裂,但反過(guò)來(lái)韌性斷裂卻不一定是切斷。按載荷的性質(zhì)及應(yīng)力產(chǎn)生的原因分類(lèi)材料在環(huán)境作用下引起的低應(yīng)力斷裂稱(chēng)為環(huán)境斷裂,主要包括應(yīng)力腐蝕斷裂和氫脆斷裂。