金属断口分析教案

金属拉伸试样的断口分析金属拉伸试样是材料科学和工程领域中常用的实验方法之一，用于研究材料的力学性能和物理性质。

在拉伸过程中，试样会发生变形、裂纹和断裂等行为，而断口分析对于理解这些行为具有重要意义。

本文将从断口形态分析和特征分析两个方面，阐述金属拉伸试样断口的形态变化规律及其对材料性能的影响，同时探讨断口的预测与分析方法。

断口形态分析金属拉伸试样的断口形态通常可以分为韧性断裂和脆性断裂两种。

韧性断裂是指材料在拉伸过程中，首先发生均匀变形，随后在局部区域逐渐出现微裂纹，最终形成较大裂纹并导致断裂。

脆性断裂则是指在拉伸过程中，材料突然脆断，无明显的塑性变形和裂纹。

影响断口形态的因素包括拉伸率、应力和位错运动等。

在韧性断裂中，断口的形态通常为杯锥状断口，其形成与材料的韧性有关。

韧性好的材料在拉伸过程中能够承受较大的变形量，因此断口呈现出更为平整的形态。

脆性断裂的断口则通常为无杯锥状断口，呈现出较为尖锐的形态特征。

断口特征分析金属拉伸试样断口的特征可以通过观察和分析断口的形貌、结构和组成等方面来确定。

常见的断口特征包括尖角、波状、鱼脊等。

这些特征的形成与材料的力学性能和物理性质密切相关。

尖角断口通常出现在试样拉伸的起点处，主要是由于应力集中和局部变形导致的。

波状断口则通常出现在试样拉伸的中段，其形成与材料的韧性有关，往往是因微裂纹扩展和合并的结果。

鱼脊断口则出现在试样断裂的终点处，通常是因局部区域材料失稳和颈缩导致的。

断口预测与分析基于金属拉伸试样断口的形态、特征和原因，我们可以预测和分析材料的力学性能和物理性质。

例如，通过观察断口的形貌和组成，可以了解材料的断裂方式和机制，进而对其强度、韧性和耐腐蚀性等性能进行评估。

同时，通过对断口特征的分析，可以为材料的成分、结构和工艺等方面优化提供依据。

断口分析在金属拉伸试样中具有重要意义，通过对断口形态和特征的观察和分析，可以深入了解材料的力学性能和物理性质。

在实际应用中，断口分析可以为材料的研发、生产和应用提供重要参考依据，对于提高材料的综合性能和拓展其应用领域具有重要作用。

冀教版四年级语文下册期末试卷一、积累运用（50分）1、瞧拼音写词语（10分）cíxiáng niàng mìqíshǔ（）（）红（）（）光shūméi gui líng long yà（）菜（）（）惊（）diàn cōng（）污（）郁2、比一比组词（6分）坠（）洪（）椅（）坚（）供（）骑（）淘（）肠（）挠（）掏（）杨（）饶（）3、在括号里填上合适得词语（3分）（）支撑濒临（）满怀（）（）得抉择（）得脚步（）得泉水4、给括号内填上量词。

（3分）一（）草莓一（）小屋一（）报纸一（）阳光一（）船一（）及时雨一（）神灯一（）小鸟一（）山神一（）火车一（）海蟹一（）脚丫5、选择题（8分）（1）、用“√”将下列词语中加点得字选择正确得读音（4分）拾（shèshí）级而上恐吓（xiàhè）打搅（juéjiǎo）澎湃（pài bài）家雀（qiǎo què）儿堵塞（sāi sè）湖畔（bàn pàn）装饰（shìshi）（2）、把正确答案得序号填在横线上（4分）①“世界就是与平得，人类就是自由得。

只有爱，只有互助，才能达到永久得安乐与与平。

”这句话得作者就是。

A、冯骥才B、金波C、冰心②下面得课文中，不就是冰心写得。

A、《大舞台》B、《别踩了这朵花》C、《再寄小读者》D、《肥皂泡》③下列词语中，含有喜爱、赞美之情得一组词语就是。

A、波浪无边无际B、活泼足智多谋C、叹气垂头丧气④与“乡村四月闲人少”出自同一首诗得句子就是。

A、醉里吴音相媚好B、虚心竹有低头叶C、绿遍山野白满川6、判断题（把下面正确得说法打上“√”，不正确得打上“×”）（2分）（1）、冰心得原名就是谢婉莹。

（）（2）、“谁不说自己得家乡美呢？”与“谁都说自己得家乡美。

《金属断口分析》教学大纲修订单位：机械工程学院材料工程系执笔人：张国福一、课程基本信息1．课程中文名称：金属断口分析2．课程英文名称：Fracture Analysis3．适用专业：材料成型及控制工程4．总学时：32学时5．总学分：2学分二、本课程在教学计划中的地位、作用、任务本课程是专业选修课。

通过课程学习，使学生对金属断口的宏观和微观特征有比较清楚的认识。

同时可以掌握断口特征与金属断裂原因之间的关系，为以后在生产实际中应用奠定理论基础。

三、理论教学课程内容与教学要求绪论（2学时）了解本课程的目的、任务和要求。

了解金属断口分析在实际生产中的作用及意义。

第一章金属断裂的基本概念（4学时）掌握延性断裂与脆性断裂、穿晶断裂与晶间断裂、解理断裂与剪切断裂和疲劳断断裂与静载延滯断裂。

第二章断口的宏观分析（8学时）掌握静载荷下的断口宏观形貌、冲击断口的宏观形貌、疲劳断口的宏观形貌、晶间断裂与解理断裂的断口特征、应力腐蚀及氢脆断口和实际构件（或零件）断口的宏观分析。

第三章解理断裂与剪切断裂的断口微观特征（8学时）掌握解理断裂的微观特征和剪切断裂的微观特征。

第四章疲劳断口的微观特征（4学时）掌握疲劳裂纹扩展的二个阶段，第一阶段和第二个阶段断口的电子金相特征。

了解低周疲劳的断口特征，疲劳断口的定量分析。

第五章晶间断裂及其它断裂的断口微观特征（4学时）掌握晶间断裂的断口特征、应力腐蚀及氢脆断口的微观特征。

了解混合型断口。

第六章实际构件的破断分析（2学时）掌握破断分析的一般方法。

了解破断分析实例。

四、考核方式考试五、成绩评定考试成绩占60%，平时成绩（平时出勤率、提问相结合）占40%六、本课程对学生创造能力培养的措施培养学生断口分析的能力，掌握断口的特征，断口分析的特点。

七、教材与参考书教材：上海交通大学《金属断口分析》编写组《金属断口分析》国防工业出版社出版。

金属断口观察实验报告引言金属断口观察实验是一种常见的金属材料性能测试方法，通过对金属断口形貌的观察和分析，可以了解金属的断裂行为、断裂模式以及材料的强度、韧性等性能。

本次实验我们选取了不同类型的金属材料进行了断口观察，并进行了定性分析。

实验目的1. 理解金属材料的断裂行为和断裂模式；2. 掌握金属材料断口观察的方法和步骤；3. 分析不同类型金属材料的断裂特点，比较它们的强度和韧性。

实验材料和设备1. 实验材料：铁、铜、铝等金属棒材；2. 实验设备：金属切断机、砂纸、显微镜等。

实验步骤与结果1. 选取铁、铜、铝三种金属棒材进行实验。

2. 使用金属切断机将金属棒材切割成相同尺寸的试样。

3. 使用砂纸将试样的断口打磨平整，以便观察。

4. 将试样放置在显微镜下，观察并记录断口形貌，并拍摄照片。

铁的断口观察铁的断口呈现出灰黑色，在显微镜下可以清晰地看到断口面呈现出韧突状的形态。

黏附在断口上的颗粒状物质表明铁发生了韧突断裂。

这种断口表明铁具有较高的韧性和可塑性。

铜的断口观察铜的断口呈现出金黄色，在显微镜下可以看到断口表面十分光滑，没有很明显的韧突形态。

铜的断口表明其具有较低的韧性，容易发生脆断。

铝的断口观察铝的断口呈现出银白色，在显微镜下可以观察到断口呈现出类似海浪的波纹状形态。

这种断口表明铝具有较高的韧性，同时也表现出一定的可塑性。

结果分析与讨论通过对不同金属材料的断口观察，我们发现铁的断裂模式是韧突断裂，表现出较高的韧性和可塑性；铜的断裂模式是脆断，表现出较低的韧性；而铝的断裂模式表现出较高的韧性和一定的可塑性。

金属材料的断裂行为与其晶粒结构、材料强度和韧性有关。

铁的断口呈现韧突断裂是因为其晶粒较大，能够发生滑移，同时还具有较高的韧性和可塑性；而铜的断口呈现脆断是因为其晶粒结构较细且收敛，不易发生滑移，导致其强度较高但韧性较低；铝的断口呈现波纹形态是因为其具有良好的可塑性，能够发生较多的滑移带。

断口金相分析一、实验目的1、掌握断口宏观分析的方法，了解断口宏观分析的意义及典型宏观断口的形貌特征。

2、了解扫描电镜在断口分析中的应用，识别几种常见断口的微观形貌。

二、实验设备及试样1、实验设备：低倍体式显微镜、扫描电子显微镜。

2、试样：铸铁及低碳钢拉伸断口、氢脆断口、疲劳断口、系列冲击断口，过热过烧断口等等。

四、实验内容钢材或金属构件断裂后，破坏部分的外观形貌通称断口。

断裂是金属材料在不同情况下当局部破断发展到临界裂纹尺寸，剩余截面不能承受外界载荷时发生的完全破断现象。

由于金属材料中的裂纹扩展方向总是遵循最小阻力路线，因此断口一般也是材料中性能最弱或零件中应力最大的部位。

断口型貌十分真实地记录了裂纹的起因、扩展和断裂的过程，因此它不仅是研究断裂过程微观机制的基础，同时也是分析断裂原因的可靠依据。

断口分析中分宏观断口分析与微观断口分析两类，它们各有特点，相互补充，是整个断口分析中互相关联的两个阶段。

（一）宏观断口分观宏观断口分析：用肉眼、放大镜、低倍实体显微镜来观察断口形貌特征，断裂源的位置、裂纹扩展方向以及各种因素对断口形貌特征的影响称断口宏观分析。

从断裂机理可知，任何断裂过程总是包括裂纹形成，缓慢扩展、快速扩展至瞬时断裂几个阶段。

通过宏观断口分析人们可以看到，由于材质不同，受载情况不同，上述各断裂阶段在断口上留下的痕迹也不相同，因此我们掌握了常见宏观录了裂纹的起因、扩展和断裂的过程，因此它不仅是研究断裂过程微观机制的基断口特征以后，就可在事故分析中根据宏观断口特征来推测断裂过程和断裂原因，本实验主要观察下列几种断口：a）拉伸试样断口：材料为：低碳钢、铸铁。

断口特征：低碳钢拉伸断口外形呈杯锥状，整个断口可分三个区，中心部位为灰色纤维区，纤维区四周为辐射状裂纹扩展区，边缘是剪切唇区，剪切唇与拉伸应力轴交角为 45°。

铸铁拉伸试样断口为结晶状断口，呈光亮的金属光泽，断口平齐。

b）疲劳断口断口特征：轴类零件多在交变应力下工作，发生疲劳断裂后宏观断口上常可看到光滑区和粗糙区两部分，前者为疲劳裂纹形成和扩展区，有时可见贝纹线，蛤壳状或海滩波纹状花样，这种特征迹线是机器开动和停止时，或应力幅发生突变时疲劳裂纹扩展过程中留下的痕迹，是疲劳宏观断口的重要特征。

备课本课程名称金属断口分析课时数24适用班级材料091/092/093授课教师高建祥使用时间2010-2011学年第2学期冶金工程学院《金属断口分析》课程授课教案课程编号：课程名称：金属断口分析课程总学时/学分：24/1.5（其中理论24学时，实验0学时，课程设计0周）适用专业：金属材料一、课程地位机械产品失效分析是一门新的跨学科的综合性技术，在一些国家中已将它作为一门新的独立学科加以研究和发展。

本课程的教学目的在于让学生了解失效分析中经常涉及的断裂力学基本知识，金属材料断裂的分类，断口分析技术及典型断裂：延性断裂、解理断裂、准解理断裂、疲劳断裂、氢脆断裂、应力腐蚀断裂及其它断裂断口的宏观、微观特征，断裂失效机理及影响因素。

二、教材及主要参考资料[1] 崔约贤. 金属断口分析[M]. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社. 1998.[2] 吴连生. 失效分析技术[M]. 成都：四川科学技术出版社.1985.三、课时分配四、考核方式与成绩核定办法1. 考核方式：闭卷考试2. 成绩核定办法：总分＝70％×考试成绩＋30％×平时成绩五、授课方案第一章金属的断裂1.1 断裂的分类1.1.1 脆性断裂和延伸断裂：根据宏观现象分脆性断裂：1).裂纹源：材料表面、内部的缺陷、微裂纹；2).裂纹扩展所需应力：较低<屈服应力；3).塑性变形：少或无；4).断口：平齐、与正应力相垂直。

延性断裂：1).裂纹源：孔穴的形成和合并;2).塑性变形：较大;3).断口：无光泽的纤维状、剪切面断裂、与拉伸轴线成45º.1.1.2穿晶断裂与沿晶断裂：根据断裂扩展途径的不同来分穿晶断裂：裂纹穿过晶粒内部、可能为脆性断裂也可能是延性断裂；沿晶断裂：裂纹沿着晶界扩展，多属脆断。

1.1.3韧窝、解理（及准解理）、沿晶和疲劳断裂：根据微观断裂的机制上分1.1.4正断、切断：根据断面的宏观取向与最大正应力的交角正断：断面取向与最大正应力相垂直切断：断面取向与最大切应力相一致，与最大应力成45º交角1.2 材料的韧性及断裂力学简介1.2.1.材料的韧性：反映材料抗脆断能力的新指标概念：材料从变形到断裂过程中吸收能量的大小，是材料强度和塑性的综合反映。

金属断口分析实验报告通过对金属断口进行分析，了解金属的断裂形态，判断金属的断裂性质。

实验原理：金属的断裂形态受多种因素影响，包括金属的材质、加工工艺、应力状态等。

常见的金属断口形态有韧性断口、脆性断口、中间断口等。

韧性断口是指金属在拉伸过程中逐渐展开，伴随表面的细微颗粒状变形，最终形成一条明显的条纹状断口。

韧性断口的特点是具有较高的塑性变形能力和断裂韧性，常见于延性金属材料。

脆性断口是指金属在加载过程中没有明显的变形，断口很快出现，并且没有延展性，呈现出平整且光滑的特点。

脆性断口的特点是无法承受相对较大的塑性变形，并且在加载过程中存在明显的蠕变现象，常见于脆性金属材料。

中间断口是韧性断口和脆性断口之间的一种过渡形态，断口上既有韧性断口的条纹状结构，又有脆性断口的平整、光滑特点。

中间断口常见于具有一定韧性的脆性金属材料。

实验步骤：1. 准备金属试样，根据试样的材料和加工工艺，选择合适的试样形状和尺寸。

2. 对试样进行预处理，包括清洗、抛光等步骤，以保证试样表面的光滑度和清晰度。

3. 将试样固定在实验台上，利用金属试验机进行拉伸实验或冲击实验，使试样断裂。

4. 观察断口形态，可以使用裸眼观察、显微镜观察等方式进行观察和记录。

5. 根据观察结果判断金属的断裂性质，如韧性、脆性或中间性，可以结合实验数据进行进一步分析和判断。

实验结果分析：根据实验所得的断口形态，可以判断金属的断裂性质。

如果试样的断口呈现出明显的条纹状结构，并且断口表面光滑、平整，说明试样具有一定的延展性和塑性变形能力，可以判断为韧性断口，表示金属具有较好的韧性和延性。

如果试样的断口呈现平整、光滑的表面，没有明显的条纹状结构，且试样未发生明显的延展性变形，可以判断为脆性断口，说明金属具有较差的塑性能力和韧性。

如果试样的断口同时具有条纹状结构和光滑表面，可以判断为中间断口，表示金属具有一定的韧性，但同时也存在一定的脆性。

需要注意的是，金属的断裂性质不仅与材料本身的特性有关，还与加工工艺、试样形状和尺寸等因素有关，因此在判断金属的断裂性质时，需要综合考虑多个因素。