脆性斷裂

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脆性斷裂是指構件未經明顯的變形而發生的斷裂。斷裂時材料幾乎沒有發生過塑性變形。如杆件脆斷時沒有明顯的伸長或彎曲，更無縮頸，容器破裂時沒有直徑的增大及壁厚的減薄。脆斷的構件常形成碎片。材料的脆性是引起構件脆斷的重要原因。因構件中存在嚴重缺陷（如裂紋）發生低應力脆斷時也具有脆性斷裂的宏觀特徵，但此時材料不一定很脆。因材料脆性而發生的脆斷斷口「呈結晶狀」，有金屬光澤，斷口與主應力垂直，也即與構件表面垂直，斷口平齊。

目錄

簡介

脆性斷裂一般發生在高強度或低延展性、低韌性的金屬和合金上。另一方面，即使金屬有較好的延展性，在下列情況下，也會發生脆性斷裂，如低溫，厚截面，高應變率（如衝擊），或是有缺陷。脆性斷裂引起材料失效一般是因為衝擊，而非過載。 經長期研究，人們認識到，過去我們把材料看做毫無缺陷的連續均勻介質是不對的。材料內部在冶煉、軋制、熱處理等各種製造過程中不可避免地產生某種微裂紋，而且在無損探傷檢驗時又沒有被發現。那麼，在使用過程中，由於應力集中、疲勞、腐蝕等原因，裂紋會進一步擴展。當裂紋尺寸達到臨界尺寸時，就會發生低應力脆斷的事故。 脆性斷口宏觀特點為：斷口平齊而光亮，且與正應力垂直；脆性斷裂微觀特點為：斷口呈人字或放射花樣；

脆性斷裂的種類

（1）單晶體：解理斷裂，裂紋沿解理面擴展； （2）多晶體：沿晶斷裂，裂紋走向沿着晶面，而並不在某一平面內運動； （3）穿晶 ( 晶內 ) 斷裂，裂紋沿着多晶粒的解理穿過，而不管晶界的位置如何。

脆性斷裂事例

20世紀50年代，美國發射北極星導彈，其固體燃料發動機殼體，採用了超高強度鋼製造，屈服強度為1400MPa，按照傳統強度設計與驗收時，其各項性能指標都符合要求，設計時的工作應力遠低於材料的屈服強度，但點火不久，就發生了爆炸。 為什麼材料會發生低應力脆斷？ 原因：傳統力學把材料看成是均勻的，沒有缺陷的，沒有裂紋的連續的理想固體，但是，實際工程材料在製備、加工（冶煉、鑄造、鍛造、焊接、熱處理、冷加工等）及使用中（疲勞、衝擊、環境溫度等）都會產生各種缺陷（白點、氣孔、 渣、未焊透、熱裂、冷裂、缺口等）。 缺陷和裂紋會產生應力集中，所受拉應力為平均應力的數倍。過分集中的拉應力如果超過材料的臨界拉應力值時，將會產生裂紋或缺陷的擴展，導致脆性斷裂。