斷裂是金屬材料受到外載荷作用時(shí)發(fā)生的產(chǎn)要破壞方式，最常見(jiàn)的兩種破壞類型：韌性斷裂和脆性斷裂。本期主要介紹這方面知識(shí)供讀者們交流和學(xué)習(xí)。

韌性斷裂。在微觀層面上，延性斷裂的特征在于韌窩結(jié)構(gòu)（圖1a）：由夾雜物或較粗的沉淀物引起的微孔被擴(kuò)大，并且在進(jìn)一步屈服過(guò)程中，它們之間的材料是頸縮和剪切的。這些韌窩的深度可以被認(rèn)為是金屬延展性的度量。

a) 帶有微觀雙相結(jié)構(gòu)的兩相CrNi鋼：韌窩里含有氮碳化物。
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當(dāng)夾雜物大且扁平時(shí)，例如普通軋鋼中的硫化物和氧化物，它們垂直于軋制平面（短橫向）會(huì)導(dǎo)致“層狀撕裂”。填充有夾雜物的扁平凹槽被帶有韌窩的斷裂區(qū)分開(kāi)。（圖1b）。

b) 低碳鋼中的層狀剪切：凹槽內(nèi)充滿扁平的夾雜物通過(guò)帶有韌窩結(jié)構(gòu)的基體分離開(kāi)來(lái)。

作為特殊情況，可以找到無(wú)結(jié)構(gòu)區(qū)域。在用于發(fā)電機(jī)端環(huán)的冷加工奧氏體錳鋼中（圖1c）。這種鋼的屈服強(qiáng)度有局限性，形成粗滑移帶并提供裂紋路徑。
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c) 冷作奧氏體錳鋼：由于滑移帶開(kāi)裂導(dǎo)致無(wú)結(jié)構(gòu)區(qū)出現(xiàn)。

脆性斷裂。在一般情況下，脆性斷裂擴(kuò)展是穿晶的。在金屬?gòu)?qiáng)度較高的情況下，即淬火和回火鋼，也有時(shí)裂紋沿著晶界（晶間斷裂）擴(kuò)展。裂紋的邊界是奧氏體，形成如上所述的鋼的高溫相。在冷卻過(guò)程中，這些晶界消失時(shí)，奧氏體轉(zhuǎn)化為鐵素體或馬氏體。
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解理斷裂。在解理的過(guò)程中，分離沿著一個(gè)特定的晶面進(jìn)行，在BCC金屬中一般沿著一個(gè){100}晶面進(jìn)行。 FCC金屬在正常情況下不發(fā)生解理。

a) 含鉻高合金鋼：碳化物作為裂紋源。
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裂紋形核的地方滑移過(guò)程受到阻礙，例如在沉淀相（圖2a）或晶界處。由于顆粒相對(duì)于彼此方向不同，裂紋表現(xiàn)為梯田式的臺(tái)階（圖2b）。新形成的不同裂紋面連接在一起，進(jìn)一步裂紋擴(kuò)展產(chǎn)生了河流狀花樣。

b) 鑄鋼：河流花樣，裂紋萌生于晶界。
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解理面的平坦性說(shuō)明，只有兩個(gè)原子平面參與斷裂面形成過(guò)程。但在裂解過(guò)程中，塑性區(qū)也形成在運(yùn)行裂紋的前面。這種塑性區(qū)消耗了斷裂功的主要部分。取決于裂紋面的材料發(fā)生塑性變形時(shí)塑性區(qū)的橫向范圍。
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在焊接過(guò)程中，在兩相奧氏體-鐵素體CrNi鋼（25%鉻5%鎳）熔合線附近的奧氏體可以轉(zhuǎn)化為δ鐵素體。在隨后的冷卻過(guò)程中，δ-鐵素體再次轉(zhuǎn)變將發(fā)生，部分導(dǎo)致奧氏體微晶沿晶界形成薄殼。

鑒于鐵素體的狀態(tài)，鋼隨著溫度下降發(fā)生脆化，就像其它鐵素體鋼一樣，但并不這么快。在開(kāi)裂過(guò)程中，鐵素體晶粒按通常的方式沿著{ 100 }晶面斷裂。當(dāng)?shù)竭_(dá)晶界時(shí)裂紋停止，主要?dú)w因于在晶界上存在韌性?shī)W氏體。鄰近晶粒新的裂紋形核。因此，不同晶粒間的開(kāi)裂相互獨(dú)立，只有在一定的屈服后，晶界區(qū)才被分離出來(lái)。因此沒(méi)有形成河流花樣（圖2c）。

c) 兩相CrNi鋼：?jiǎn)蝹€(gè)晶粒內(nèi)孤立開(kāi)裂，無(wú)河流花樣。
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在淬火和回火鋼，馬氏體也將沿著{ 100 }面解理開(kāi)裂。由于在單個(gè)的馬氏體塊間存在取向的顯著差異，裂紋通過(guò)晶界交叉被阻礙，類似于前面提到的兩相鋼這種情況，即剪切過(guò)程必須發(fā)生，將不同解理面聯(lián)合起來(lái)，因此很難見(jiàn)到解理面（圖2d）。

d) 硬化的低合金鋼：細(xì)的解理面。