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断口
断口是试样或零件在试验或使用过程中发生断裂,而形成的相匹配的表面,是断裂失效最主要的残骸,也是断裂失效分析最重要的物证。
断口忠实地记录了材料在载荷与环境作用下断裂前的不可逆变形,以及裂纹萌生和扩展直至断裂的全过程。
断口学
断口学是研究断口的形貌和性质,进而分析断裂类型、断裂方式、断裂路径、断裂过程、断裂性质、断裂原因和断裂机理的学科。
断口学,也称断口形貌学,英文是fractography,最早是美国冶金学家、材料科学家Carl Andrew Zapffe于1944年提出的描述研究断口技术的专用术语。从词源上来说,fractography(断口学)与metallography(金相学)一词非常相似。fracto源于拉丁语fractus,意思是断裂;graphy源于希腊语grapho,意思是处理方法。
断口分析
断口分析,也称为断口失效分析,是通过分析断口的形貌、色泽、粗糙度、裂纹扩展路径,和材料性质,以及断裂时的工作状态、环境介质等因素,来推断断裂过程,判断断裂性质,并寻找断裂原因。断口分析的一般步骤如下:1)判定首断件。如果多个构件发生断裂,或者一个构件多处发生断裂,均会产生多个断口,即需要从多个断口中寻找并判断首先开裂的断口。
2)明确裂纹源,判定断裂模式并给出依据。这里是指判定首断件的断裂模式或断裂性质,并给出关键证据。
3)分析断裂原因。断裂原因的诊断是在明确断裂模式的基础上进行的。断裂原因可以分为设计原因、材质原因、工艺原因、环境因素等。4)分析断裂机理。断裂机理是指在微观、亚微观、纳米甚至原子级别上对材料的断裂因素进行定性和定量分析,一般难度较大。
通常,工程意义上的断口分析,只涉及到上面的前三个步骤;第四个步骤断裂机理分析一般用于科学研究。
断口分析的作用
在各种断裂失效分析手段中,断口分析是最主要的工具,具有极其重要的作用,是断裂失效分析的向导。断口是断裂发生后留下的物证,包含了试样或零件断裂失效过程的大量信息。断面的形成不仅与材料的成分组织、试样或零件的结果有关,而且与受力状态和环境有关;通过断口分析,可以找到断裂的原因和影响因素。 |
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