上世纪十年代以来，断裂理论的研宄更趋向于注重与断裂机理相结合。细观力学是将宏观与微细观相结合研究材料的力学行为。近年来，细观力学在材料断裂现象的宏细观结合研究方面取得了很大进展。不少学者涉足这个领域，对韧性断裂的判断准则作了有益的研究，建立了多种理论模型和计算方法，分别从不同角度不同范围内解释了断裂现象的发生，但都有其局限性。
压力容器失效分析研宄中重要的部分就是对其断裂现象的研究，而韧性断裂是金属材料破坏的主要形式之。它的研究在材料强度和寿命估算中占有重要地位。因此，有必要运用细观力学理论来研究压力容器材料的初性断裂形态。本文就压力容器常用钢材16触和45钢的韧性断裂模式的细观机理和宏观形态及其与应力状态的关系作探讨。
1材料韧性断裂的细观机理般来讲，描述材料行为的层次分为纳观原子水平微观位错单位体积孔隙和夹杂细观材料微结构中比较大的部分，如多个夹杂薄层梯度的组合体及宏观试样。同断裂现象在不同的层次上研究，其理论模型和断裂机制不样。
金属韧性断裂细观力学认为材料的，性断裂破坏有两种模式，窝型断裂和剪切型断裂，两种断裂模式的细观机理不样1.
U货窝型断裂初窝型断裂和材料内部围绕夹杂物形成空穴形核扩张和汇合。由于合金材料细观结构的不均匀性，在理论上和实际上夹杂物存在都是必然的，这些夹杂物实质上是金相结构中的次相质点，例如非金属夹杂物晶内析出的金属氧化物金属碳化物或氮化物等，平时般呈弥散状镶嵌在晶内，过载时因这些质点与基体间的结合强度弱而首先发生分离，率先形成了显微孔洞，即空穴。此外，位错堆积区和有较多偏析物的晶界也易形成显微孔洞。各级空穴的形成和各级夹杂物有着直接的关系。旦空穴裂纹形成，在轴应力的作用下就可能扩张乃至汇合，当空穴密度大到定程度时，材料就发生了断裂，空穴在断面上留下的凹陷痕迹就是韧窝。第相质点的尺寸大小显著地影响着初窝的尺寸，第相质点的密集程度也影响着，窝的分布。从初窝型断口的电镜照片3触上可清晰的韧窝组织，有的初窝内还可夹杂物粒子，12.
1.2剪切型断裂剪切型断裂机理目前仍不是十分清楚，有研究明，剪切型断裂的起因可能与材料内部的细观剪切带和宏观剪切带的集中有关，故又称集中剪切型断裂。从剪切型断口的3肘上也可看出剪切型断裂的断口与初窝型断裂断口的细观特征明显不同，在它的断面上有许多小剪切平台，韧窝也较小，说明这种破坏是由剪切集中造成的，而不是空穴汇合的结果。16肘尺钢的点弯曲试验的金相显微组织照片显，剪切破坏时，在裂纹尖端有强烈的剪切流，微观剪切带高度集中，剪切变形极为剧烈。2，此时剪切破坏并未立即发生，即使在剪切变形范围远远超出裂纹尖端的局部变形场的情况下，剪切破坏仍未发生，故而估计剪切破坏的控制条件不仅受应力状态的影响，还与材料结构特性有关。
2压力容器韧性断裂的宏观形态压力容器用钢要求有优良的韧性和塑性，容器筒体韧性破裂时宏观上现为大量塑性变形，般是筒体在充分鼓胀之后迅速撕裂开条较长定的变形约束而出现分叉，但不产生碎片。用不同材料制成的压力容器筒体在爆破时，主要呈现出平正断口和斜断口两种断裂形态。由于压力容器韧性断裂时，危害极大，因此对它的研究显得尤为重要，研究的目的之就是为了预测容器的初性断裂，并采取措施预防断裂的发生，或对在役压力容器进行安全评定。
为了探宄压力容器韧断的宏观形态与细观机理之间的关系，本文对压力容器常用钢材16触只和45钢，分别进行了I型型I复合型断裂试验，同时还进行了显微观测和原位拉伸电镜观测。
3韧性断裂试验及结果分析考虑到压力容器筒体的主要受力状态，实验采取点弯曲加载形式。
试样材质为16触8钢，试样形状尺寸及装夹装置3.
0，厚5=2，钼丝切割切口长度=10，实测的预裂纹行肩定可使在和的范围内变动。当14等于13时为纯1型加载，当4等于时为纯型加载，14在和13之间时，则获得不同程度的复合型加载4.
试验在位移控制试验机310肌196上进行，在JSM35CF电子扫描电镜下观察断裂行为。
对断面的纵向剖面进行显微分析明在1型断裂时，裂纹沿其延长线方向启裂扩展，裂纹接汇合的，窝型断裂机制；断裂是沿原裂纹方向在型断裂时，裂纹启裂较缓慢，旦启裂，裂纹扩展很迅速，但其扩展方向并非沿着原裂纹方向，而是与原裂纹方向有个夹角，裂纹的启裂和扩展符合剪切断裂机制。
在对45钢作原位拉伸电镜观测发现，裂纹扩展方向为滑移线的集中区，形成集中剪切带，这种情况属于典型的剪切机制的启裂和扩展。
10复合型断裂裂纹的启裂和扩展随载荷复合比的不同而变化，在此暂不作讨论。
将I型型两种断口在扫描电镜下进行比较分析，主要考察其断面特征及细观特征，观察明，1型断口上韧窝分布均匀，断面的绝大部分面积为韧窝所占，围绕，窝的剪切带较窄，初窝的大小形状较规则，得到充分发展的，窝较多，其内部的夹杂般处于中心，属典型的，窝型韧断断口，4，宏观上现为正断口。
在型断口上只有少数形状较小的韧窝被大片的蜂窝状剪切带包围，这些少量的韧窝形状大多呈椭圆形，内部夹杂有的已破碎以及有被拉动过的痕迹。因此型断口是由于剪切带集中造成45钢剪切破坏时的断口经电镜扫描发现断面上有许多小剪切平台，只有少量的小韧窝，4扮，说明这种破坏并非空穴汇合的结果，而是由剪切集中造成的。
由试验可知禚窝型断裂时，裂纹的扩展方向化45调质钢的剪切型断口316肘钢的韧窝型断口沿原裂纹方向，断裂方向不改变，这说明，窝型断裂是正断裂。发生在压力容器筒体上宏观现为正平断口，断面平齐色质灰暗无金属光泽。而压力容器筒体在发生破坏时，若发生的是正断口，基本上可以判定是由韧窝型断裂造成的。在发生剪切破坏时，点弯曲试件的裂纹扩展方向与原裂纹方向有个夹角，故在宏观上现为斜断口方式的断裂，则取决于断裂部位的应力状态及材料的自身特性。
4两种断裂模式与应力状态的关系般情况下，材料断裂不仅仅只是种机制作用的结果，往往是多种机制并存。压力容器用钢是相互依存相互竞争的。由4，中可以看出，即使是在纯剪切破坏的情况下，小的等轴韧窝虽然稀少但仍是存在的。事实上，在韧窝型断口的由此可，压力容器筒体在韧性断裂时会出现两种形式的断口，实际上是两种不同细观断裂机制的宏观现形态。至于韧断时究竟发生何种这说明，在材料的破坏过程中，韧窝机制和剪切机制是同时存在的，最终的破坏方式由占主要地位阶段，由于裂纹前端不同部位应力状态不同，可能会在不同部位同时出现韧窝型和剪切型启裂共存的现象，随着裂纹的扩展，应力状态发生变化，两种断裂模式共存的现象不会直持续下去，占据主导地位的断裂机制最终导致材料的破坏。
在细观力学研宄结果中，征控制材料的细观特征改变的应力状态的参量是应力轴度。+，3，为静水应力；为奶祀8等效应力，它反映的是构件所受的轴应力状态，与材料的受力状态直接相关。
容器断裂模式与应力状态有着密切的关系。
在对16只钢的点弯曲试验中，当裂纹面上弯矩和剪力之比Mp3mm时，裂尖区中应力轴度峰脊线上及其附近的夹杂物触沾大粒子在加载早期形核空洞并决定着断裂路径和断裂角。随着剪切分量的增加，裂尖区轴张力状态降低，沿触必夹杂物的形核空洞的条件发生变化，引起断裂机理的转变，沿主剪应力发生剪切型破坏，这说明在初性断裂的过程中，随应力状态的变化，断裂机理确实会发生变化。
断裂模式的关键因素，文献5明，在较大的应力轴度下，材料倾向于发生韧窝型破坏；而在较小的应力轴度或零应力轴度下，易于发生剪切型断裂。两种断裂模式的转化有个临界点存在，即临界应力轴度，记作心，临界应力轴度是个材料常数。当材料的最大应力轴度及时，破坏是剪切型的，此时材料中的剪切机制占优，虽然空穴也有形成和扩张，但在空穴汇合之前，细小的剪切平台就已大量生成并聚集，最终导致剪切破坏的发生；而在尺时，空穴的汇合先于剪切平台的集中，宏观征为韧窝型破坏。可，容器用钢的断裂破坏的形态与容器构件内的应力状态有着直接的关系。材料本身的性能。和其应力状态穴决定了其最终的断裂形态。
上述点弯曲试验中，试件在不同的弯剪比下，由于开始试件中心约束最大，心部的应力轴度最大，可能大于其临界值，因此心部都有韧窝型启裂的痕迹留下，而在裂纹前端尖角区，可能剪切作用相当强烈，使得微观剪切度集中，造成了剪切型的启裂。旦裂纹扩展，试件中心的约束会减小，应力轴度也会随之减小，在裂纹的延伸区，如果应力轴度减小到临界应力轴度之下，则禚窝型断裂的模式不能继续，剪切型模式占据主导，宏观的断裂模式仍为剪切型。这就是剪切型断裂的3肘照片中有少量初窝的存在，而韧窝型断裂中又有少量剪切带存在的原因。
5结束语压力容器材料发生，性断裂时出现正断口和斜断口两种形式，实质上是材料韧窝型断裂和剪切型断裂两种细观机制的宏观现。由于压力容器受力状况的复杂性，两种机制在材料，断初始时是并存的，但最终的断裂形式取决于断裂部位临界应力轴度；容器材料，断的破坏形态与其应力状态有着密切的关系当最大应力轴度，临界应力轴度心时，破坏是倾向于剪切型的；当及1时，破坏是韧窝型的。此结论有定的工程实用性。
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