金属材料的断裂过程

金属材料的断裂始于微小裂纹的形成，这些裂纹往往出现在材料表面的缺陷处或内部夹杂物周围。随着应力增加，裂纹尖端区域发生塑性变形，形成"塑性区"。裂纹扩展分为两个阶段：第一阶段裂纹缓慢扩展，消耗大量能量；第二阶段裂纹快速扩展，材料抵抗能力急剧下降。断口上可见放射纹和剪切唇，表明断裂方向和应力状态。温度变化会影响断裂行为，低温使材料变脆，高温则促进蠕变断裂。

工程实践中，金属断裂表现为多种形式。韧性断裂伴随明显塑性变形，断口呈纤维状；脆性断裂几乎无塑性变形，断口平整光亮。疲劳断裂在循环应力下发生，断口有光滑的疲劳区和粗糙的瞬时断裂区。应力腐蚀开裂在特定腐蚀环境与拉应力共同作用下产生，裂纹沿晶界或穿晶扩展。氢致脆化使材料在含氢环境中韧性大幅下降，表现为沿晶断裂。不同断裂模式可通过金相分析和断口形貌观察进行鉴别。