剪切过载断裂断口的特征与分析

工程中纯剪切断裂情况并不多见。剪切试验断口用途与实际零部件对比，服役条件下是否承受了剪切载荷。图2-38 是34CrNiMo 钢Φ10 mm 圆棒调质处理后，剪切过载后样品断裂情况与断口宏观形貌照片。材料抗拉强度为450～520 MPa，屈服强度为250～300 MPa，剪切强度为350～420 MPa。

图2-38　34CrNiMo 钢纯剪切断裂断口形貌(www.xing528.com)

剪切断裂样品断裂宏观形貌的特点是：断面平直且垂直轴线，与扭转断裂的样品的断裂形式有类似之处，见图2-38（a）。有些样品在断裂位置可看到变形明显，有些样品则观察不到变形迹象。剪切断口与扭转断口的不同之处是：在剪切断口上不能观察到扭转断口上的漩涡状辐射线。其断口宏观形貌的特征是：断口边缘有一个发亮的区域，该区域是在材料开始受到剪切力作用时，发生大量塑性变形留下的痕迹，见图2-38（a）。发亮区域应该在断裂样品表面形成一个“圆周区域”，两节断裂样品表面各自留下一部分。与发亮区域相连接区域可以看见与剪切应力方向基本一致的条纹线（类似辐射线）。这些线也应该是材料发生塑性变形留下的痕迹。在实际零部件断口分析中可以根据条纹线方向判断服役条件下受到的剪切应力方向。

在剪切断口中部区域，往往出现裂纹，该裂纹方向与剪切应力基本垂直，不同样品裂纹长短、深度及形貌有明显不同，见图2-38（c）～（f）。断口中心区域出现裂纹，说明剪切断裂过程与拉伸断裂过程有类似之处，剪切断裂过程中，在中心区域也应受到三向应力作用。