拉伸试样被拉断后的自然表面称为拉伸断口。由于材料中裂纹总是沿着阻力最小的路径扩展，所以断口一般是材料中性能最弱或应力最大部位。断口的形貌、轮廓线和表面粗糙度等特征，真实地记录了断裂的整个过程。因此，分析断口可查明断裂发生的原因，为分析断裂过程提供依据，并且可据此分析断裂性质及断裂机制，为改进设计、改善加工工艺、合理选材和用材等提供参考，以防止类似事故再次发生。

宏观断口是指用肉眼、放大镜或低倍显微镜所观察到的断口形貌。宏观断口分析是一种非常简便而又实用的分析方法，在断裂事故分析中总是首先进行宏观断口分析。从宏观断口分析中，大体上可以判断出断裂的类型（韧性断裂、脆性断裂、疲劳断裂），同时也可以大体上找出裂纹源位置和裂纹扩展途径，并粗略地找出破坏原因。

光滑圆柱拉伸试样宏观韧塑断口呈杯锥形，它由纤维区、放射区和剪切唇三个区域（即断口特征三要素）组成，如图2-44所示。杯锥状断口形成过程如图2-45所示。

（1）纤维区　对光滑圆柱试样来说，纤维区位于断口中央，呈粗糙的纤维状圆柱形花样。当拉伸载荷达到拉伸曲线最高点时，便在试样局部地区产生颈缩。同时，试样应力状态也由单向变为三向，且中心应力最大。在三向拉应力作用下，塑性变形难以进行，致使中心部分的夹杂物成第二相质点本身碎裂，或夹杂物质点与基体界面脱离形成微孔。在外加载荷作用下，微孔不断长大和聚合就形成了微裂纹。早期形成的显微裂纹，其端部产生较大塑性变形，且集中于极窄的高形变带内。这些剪切变形带大致与横向呈45°。这说明纤维区的形成实质上是在切应力作用下，塑性变形过程中的微裂纹不断扩展和相互连接造成的。新的微孔就在变形带内成核、长大并聚集，当与裂纹连接时，裂纹便向前扩展一段距离。这一过程重复进行就形成锯齿形的纤维区。纤维区所在平面垂直于拉伸应力方向。裂纹在纤维区扩展是很慢的，当裂纹达到临界尺寸后，便快速扩展而形成放射区。

图2-44　拉伸断口的三个区域(www.daowen.com)

图2-45　杯锥状断口形成过程

a）缩颈导致三向应力　b）显微孔洞形成　c）孔洞长大 d）孔洞连接形成锯齿状　e）边缘剪切断裂

（2）放射区　紧接纤维区的是放射区，该区有放射花样特征。纤维区与放射区交界线标志着裂纹由缓慢向快速扩展的转化。放射线平行于裂纹扩展方向，而且垂直裂纹前端轮廓线，并逆指向裂纹起始点。放射花样也是由材料的剪切变形所造成的，不过它与纤维区的剪切断裂不同，是在裂纹达到临界尺寸后作快速低能量撕裂的结果。这时材料的宏观塑性变形量很小，表现为脆性断裂。但在微观局部区域，仍有很大的塑性变形。因此，放射花样是剪切型的低能量撕裂的一种标志。

（3）剪切唇　它在撕裂过程的最后阶段形成。其表面平滑，与拉应力方向呈45°，通常称为“拉边”。在剪切唇区域内，裂纹也是作快速扩展。此时裂纹是在平面应力状态下失稳扩展，材料的塑性变形量很大，属于韧性断裂区。