２０００年第３期 物理测试
金属拉伸试样断口分析方法
璺建墼 （南通市计量捡定涮试所，２２６００１） 韩坤 （南通市产品质量监督检验所，２２６００５） ｃ
摘要讨论了金属拉伸试验过程中拉伸试样的应力分布情况和断裂过程，分析了影响断口形貌的
Ｍｅｔａｌｌｉｃ Ｔｅｎｓｉｏｎ Ｔｅｓｔ Ｓｐｅｃｉｍｅｎ
Ｍｉａｏ Ｊｉａｎｈｏｒｔｇ （Ｎ∞自 Ｍｅｔｒｄｏｇｙ Ｃａｌｉｂｒａｔｌｏｎ ａｎｄ Ｍ口 ｒｅｍ∞ｔ Ｉｒ￣ｉｔｕｔｅ，２２６Ｃ０１） Ｄｉｎｇ Ｊｉｎｋｕｎ （Ｎｓａ￣ｔｃｅｇ ＰＩＤｄ ｂ Ｑ｜ａｌ时ｓＩ 咄ｉ∞ａｎｄ Ｂ哑 １ａｄ０ｒ－Ｉｒ哦；ｔＩ１ｔｅ，２２６００５） 布
１ 、 ２
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通过对断口形貌特征进行全面的观察与分析，可进而研究断裂的类型、方式、路径、过程、 性质、原因和机理等。近年来，不少学者运用扫描电子显微镜、ｘ射线光电子能谱等先进仪器
设备分析断口形貌特征，并已开始采用分形分析方法等对断口形貌进行定量研究．以便获得对
金属材料断裂机制的本质认识，进行金属新材料及新型复舍材料的性能分析和研制工 作［ 。
断口分析
duankoufenxi
断口分析
fractography
研究金属断裂面的学科，是断裂学科的组成部分。金属破断后获得的一对相
互匹配的断裂表面及其外观形貌，称断口。断口总是发生在金属组织中最薄弱的
地方，记录着有关断裂全过程的许多珍贵资料，所以在研究断裂时，对断口的观
察和研究一直受到重视。通过断口的形态分析去研究一些断裂的基本问题：如断
裂起因、断裂性质、断裂方式、断裂机制、断裂韧性、断裂过程的应力状态以及
裂纹扩展速率等。如果要求深入地研究材料的冶金因素和环境因素对断裂过程的
影响，通常还要进行断口表面的微区成分分析、主体分析、结晶学分析和断口的
应力与应变分析等。随着断裂学科的发展，断口分析同断裂力学等所研究的问题
更加密切相关，互相渗透，互相配合；断口分析的实验技术和分析问题的深度将
会取得新的发展。断口分析现已成为对金属构件进行失效分析的重要手段。
断口的宏观和微观观察断口分析的实验基础是对断口表面的宏观形貌和微
观结构特征进行直接观察和分析。通常把低于40倍的观察称为宏观观察，高于40
倍的观察称为微观观察。
对断口进行宏观观察的仪器主要是放大镜(约10倍)和体视显微镜（从5～50
倍）等。在很多情况下,利用宏观观察就可以判定断裂的性质、起始位置和裂纹
扩展路径。但如果要对断裂起点附近进行细致研究，分析断裂原因和断裂机制，
还必须进行微观观察。断口的微观观察经历了光学显微镜（观察断口的实用倍数是在50～500倍
间）、透射电子显微镜（观察断口的实用倍数是在1000～40000倍间）和扫描电
子显微镜（观察断口的实用倍数是在20～10000倍间）三个阶段。因为断口是一
个凹凸不平的粗糙表面，观察断口所用的显微镜要具有最大限度的焦深，尽可能
宽的放大倍数范围和高的分辨率。扫描电子显微镜最能满足上述的综合要求，故
近年来对断口观察大多用扫描电子显微镜进行（见金属和合金的微观分析）。
脆性断口和延性断口根据断裂的性质，断口大致可以分为几乎不伴随塑性
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
序号 授 课 内 容 提 要 讲课 习题课 实验
0 第一章 金属的断裂 6
1 第二章 断口分析技术 4
2 第三章 延性断裂 2
3 第四章 解理断裂 2
4 第五章 疲劳断裂 2
5 第六章 氢脆断裂 2
6 第七章 应力腐蚀断裂 2
7 第八章 其他断裂 4
8 合计 24
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 章次名称 第一章 金属的断裂
本章学时 6 课堂讲授 6 实验 0 观看教学片 0
教学内容 断裂的分类；
材料的韧性及断裂力学。
金属拉力棒拉伸断裂失效分析
学院：机械电子工程学院
专业：过程装备与控制工程
姓名：张炳涛
班级：2011—1
学号：1101042136
金属拉力棒拉伸断裂失效分析
一、 概述
1、 金属构件失效分析的意义和重要性
(1)促进科学技术的发展，通过多个学科的交叉分析，找到失效的原因，不仅防止同样的失效再发生，而且能更进一步完善装备构建的功能，促进了相关各项工作的发展。
(2)提高装备及其构件的质量。从设计、材料、制造等各方面进行改进，便可提高装备及其构件的质量。
（3）具有高的经济效益和社会效益。
2、失效分析报告主要内容
这次针对铸铁T200拉力棒和Q235拉力棒试件进行了拉伸试验及失效分析，主要进行了现场调查及收集资料，包括对准备试件的测量以及试件的装夹，加载，记录了设备的型号，参数及操作要求，对设备的运行过程，试件在加载过程出现的现象进行了记录，记录拉伸曲线，然后对试件进行断口失效分析，采用低倍放大对断口的形状，晶粒度，组织组成进行分析，最后参考书籍完成报告。
二、 试样制备与收集
1、 对铸铁T200拉力棒和Q235拉力棒进行拉伸试验，制备断口试件。
2.加载过程
Q235拉力棒拉伸实验步骤
（1）试件准备：在试件上划出长度为l0的标距线，在标距的两端及中部三个位置上，沿两个相互垂直方向各测量一次直径取平均值，再从三个平均值中取最小值作为试件的直径d0。
（2）试验机准备：按试验机计算机打印机的顺序开机，开机后须预热十分钟才可使用。按照“软件使用手册”，运行配套软件。
（3）安装夹具：根据试件情况准备好夹具，并安装在夹具座上。若夹具已安装好，对夹具进行检查。 （4）夹持试件：若在上空间试验，则先将试件夹持在上夹头上，力清零消除试件自重后再夹持试件的另一端；若在下空间试验，则先将试件夹持在下夹头上，力清零消除试件自重后再夹持试件的另一端。
