斷裂(英語:fracture)指物體在力的作用下開裂分離成兩個或多個部分。

圖一 
概要的延性破裂過程階段
鋁合金的錐杯形破裂 
受拉伸應力延性破裂的實驗樣品 

斷裂類型

延性斷裂

延性斷裂(英語:ductile fracture)是延性材料受力斷裂的結果,斷裂處有其獨特的宏觀及微觀特徵。相較於脆性斷裂,延性斷裂前會吸收較多能量並大幅塑性變形,通常會留下粗糙不規則的斷口。常溫下的純,及高溫的其他金屬、高分子材料和無機玻璃,延性高,受張力拉伸時頸縮(necking)成一點才斷裂,面積收縮百分比(percentage of area reduction)近乎100%。同樣受張力拉伸,一般中等延性的金屬頸縮至一特定面積後便會斷裂,頸縮開始後,中心出現空孔,接者繼續變形,空孔持續加大且合併成裂縫,裂縫大致垂直於拉力成長,直至斷裂形成。若裂縫與張力軸約成45度,實驗樣品的一方凹陷,另一方突出,則稱作錐杯形斷裂(cone and cup fracture),呈現棉絮狀表面,為塑性形變的一特徵。以高倍率電子顯微鏡觀察棉絮狀表面處,可觀察到連綿不斷的凹坑(dimple),凹坑為空孔的一半,因承受單軸拉伸應力產生空孔後分離而成。

脆性斷裂

脆性斷裂(英語:brittle fracture),是指一個脆性的物質在受到拉力作用至斷裂,斷裂瞬間原物質沒有顯著的形變現象,如長度上或是體積上的變化量不大。其脆性物質通常伴隨著高強度,即要使物質斷裂需要相當大的拉力。脆性物質包括了大多數的玻璃陶瓷,還有一些高分子物質。至於像是鐵在低溫時也會表現出脆性。和有延性物質相比,脆性物質斷裂面處相對比較平整。

斷裂強度

斷裂強度(英語:fracture strength)指材料斷裂時的應力。一般通過對試樣做拉伸試驗,繪製應力-應變曲線,來獲得材料的斷裂強度。延性材料的斷裂強度小於其極限抗拉強度,而脆性材料的斷裂強度則等於其極限抗拉強度。

參考文獻

外部連結