断口形貌分析相关案例分享

  一、引言

断口是材料断裂后暴露出的自然表面，其形貌记录了产品断裂过程中的关键信息。通过精确的分析手段，对断口的宏观特征和微观特征进行观察解析，可以判断金属断裂模式及其失效原因，这些关键信息对于优化设计和提高材料的使用性能至关重要。

 

二、断口宏微观形貌分析

宏观断裂模式判断

1. 韧性断裂：断口呈纤维状，伴随明显塑性变形如颈缩等。

2. 脆性断裂：断口平整，呈结晶状或放射状，无塑性变形。

3. 疲劳断裂：断口分三个区域——裂纹源区（光滑）、扩展区（海滩纹）、瞬断区（粗糙）。

典型微观形貌特征（部分）

1. 韧窝：呈蜂窝状凹坑，是韧性断裂的标志。分为等轴韧窝、剪切韧窝、撕裂韧窝。

2. 解理台阶：解理台阶由多个解理面交汇形成，河流花样指向裂纹源。

3. 疲劳辉纹：疲劳裂纹每次循环扩展时留下的痕迹，间距对应载荷周期。需注意与摩擦纹或腐蚀痕迹区分。

4. 沿晶断裂：裂纹沿晶界扩展，呈冰糖块状形貌。常见于氢脆、应力腐蚀、高温蠕变等。

 

三、典型案例分享

 

1. 外观分析

 

测试结果：线束连接器位置接口外胶皮套完全断裂，同时存在弯折产生的褶皱台阶；内部线皮存在弯折痕迹。

 

2. X-RAY检测

 

 

测试结果：内部线束断口位置整体断面呈现方向性折断特征。

 

 

3. 断口金相分析

 

 

测试结果：线束整体断面呈现方向性折断特征。

 

4. 断面SEM形貌观察

 

1）线束外胶片SEM分析

 

 

 

 

测试结果：线束外胶皮断面断口形貌主要呈现解理台阶。

 

2）内部粉线断口SEM分析

 

测试结果：内部线材表面镀层有明显的疲劳辉纹、疲劳条带，属于疲劳应力裂纹形貌。

 

3）内部黑线断口SEM分析

 

 

 

 

 

测试结果：内部线材表面镀层有明显的疲劳辉纹，属于疲劳应力裂纹形貌，同时存在缩颈、韧窝的韧性断裂形貌，以及解理断口。

 

5. 分析结果

 

综合上记分析图示，线束连接位置由于结构特征，是应力集中的区域。从断口形貌可以判断，内部金属线材受到弯折应力及拉伸应力，在镀层形成疲劳裂纹，并在持续的应力作用下，形成解理台阶，为断裂形成的主要原因。