杂质：非金属夹杂量的增加，使KIC大幅降低；
第二相也有类似作用，其分布对KIC影响尤甚：点球状、均匀弥散分布的KIC值高；网状、粗大片状、魏氏组织的KIC低；
4．显微组织： 影响较复杂： 1)马氏体M：
①板条M：亚结构为位错，板条间有残余A薄膜，KIC相对来说较高；
②孪晶M：亚结构为孪晶，孪晶间有应力集中及微裂纹，其KIC相对较低； ③低碳M的KIC好于中高碳M（同强度水平下）；
2)贝氏体B：
上
上贝氏体B的KIC低于回火马氏体M回，下马氏体B下的KIC与板条马氏体M相近，好于孪晶马氏体M，且B下+M复合组织的KIC好于单一马氏体M组织；
3)残余奥氏体A：残余奥氏体A的存在有利于使KIC增加（在含量不大时) ①韧性好、可钝化裂纹尖端，降低应力集中； ②易塑变吸收能量；
③可改变裂纹前进方向松驰能量：
④受到应力时可诱发其马氏体相变，大大吸收能量，并阻碍裂纹扩展，如相变诱发马氏体M钢，是αK及KIC最好的材料（用于制造钢轨、覆带、球磨机钢球等）；
三、热处理对KIC影响：
1)形变热处理——细化组织结构、细化M组织，提高强度并提高材料塑性或使塑性不降低，提高KIC；
2)亚温淬火——(M+F)双相钢，相强度及组织强度相互配合，并有细化组织的作用，在有较好的强度同时提高了塑性，提高了αK和KIC； 3)超高温淬火：常规870℃，↗1200℃以上。
作用：①使基体的成分、第二相、杂质的分布均匀化和细小化； ②M形态成为粗大板条M，好于孪晶M；
③溶入合金元素，提高了残余A的稳定性，或为塑性有益相
四、外部条件对KIC影响：
1．温度：KIC与αK类似，也同有冷脆现象；且因其裂纹尖端尖锐，其冷脆转变温
度Tk一般较αK高； 2．应变速率：应变速率V的提高，一般使KIC降低，但有绝热效应：即如V↗↗，将使受冲击部位的局部T℃过高（绝热效应），可使KIC↗；
3．零件尺寸（厚度）
板薄时，不再满足平面应变条件，成为平面应力状态，此时测量值记为KC；
一般KC>KIC
测试时试样要求厚度B：B?2.5(KIC /σs)2
§4-5断裂韧性的测试
断裂韧性KIC ——GB4161-84 （平面应变） 一、试样：分三点弯曲试样，紧凑拉伸试样 （图） 试样要求：
1)加工：①对四个加工面有平行度及垂直度的要求；②开缺口：一般为线切割(1/4W)
2)预制疲劳裂纹：在高频疲劳试验机上进行，产生于线切割缺口的根部，裂纹尺寸α= ?（W± 0.10mm）；
3)为满足小范围屈服及平面应变，须要求： ①B?2.5(KIC /σs)2；②α?2.5(KIC /σs)2；③W-α?2.5(KIC /σs)2； B：试样厚度，W：试样宽度或高度，α：预制疲劳裂纹长度
二、测试：万能材料试验机 试样长：S=4W±2mm
并在裂纹两端贴上刃口，以便于安放引伸仪，
测量裂纹张开位移V及压力P（或拉力P）之间的的关系曲线（由动态应变仪及x-y函数记录仪记录绘制)。
三、数据处理：
1．PQ的测定： PQ——裂纹失稳扩展时的载荷。 有三种类型的P-V曲线：
先作出P-V曲线上的直线部分OA，作出其斜率下降5%的直线OB，与P-V曲线相交于P5点，如右图：
①PQ=PMAX： P5前有最大值PMAX； ②PQ=P5：如P5前无过载峰； ③PQ=P过：如P5前有过载峰P过；
2．α的测量：断裂后对断口进行测量，四均分后取三点测(1/4B、1/2B、3/4B处)：αC=（α1+α2+α3)/3
3．KQ的计算：
①三点弯曲试样的裂纹尖端的应力场强度因子KI为：
KI P×S YI（α） 其中：YI（α/W）为α/W的函数 B×W3/2 W （令e=α/W）
YI（e）=3e1/2[1.99-e(1-e)(2.15-3.93e+2.7e2)]/[2(-1+2e)(1-e)3/2] 或：YI（e）=2.9e1/2-4.6 e3/2+21.8 e5/2-37.6 e1/2 +38.7 e9/2
②紧凑拉伸试样：Kθ Pθ Y（e） e α B×W1/2 W
其：Y（e）=29.6e1/2-185.5 e3/2+655.7 e5/2-1017.0 e1/2 +638.9 e9/2
式中将：P=PQ，α=αC代入，则KI(或Kθ)=KQ成为KI的条件临界值 如KQ满足：
1)PMAX/PQ?1.10； 2)B?2.5(KQ/σY)2，α?2.5(KQ/σY)2，W-α?2.5(KQ/σY)2
则：KQ=KIC 否则结果无效，须用较大的试样重新测试KIC（一般B2=1.5B1）
四、JIC及δc的测试：
断裂韧性δc：GB2358——80； 断裂韧性JIC：GB2308——91 同样使用三点弯曲试样，但尺寸不同
测δC：由三点弯曲试样的P-V曲线（或V-P曲线），可求出VC而算出δC δ r(W -α)V 将V=VC，α=αC代入，得到δC r(W -α)+Z+α
同样VC也有三种确定方法，当PC相对应。
本章的重要概念及重点内容：
平面应力，平面应变；
断裂韧性KIC、GIC、JIC、δC
裂纹尖端应力场强度因子KI，裂纹扩展能量释放率GI， 裂纹尖端能量线积分—J积分JI，裂纹尖端张开位移COD； 裂纹失稳扩展，
裂纹失稳扩展判据：KIC判据、GIC判据、JIC判据和δC判据；相对应的临界应力判据和临界裂纹尺寸判据；
临界应力σc，临界裂纹尺寸αC；
裂纹尖端塑性屈服区，等效裂纹，有效裂纹尺寸； 裂纹扩展阻力曲线，裂纹的亚临界扩展；
第五章 金属的疲劳
实际工作中构件，一般工作于变动的应力状态，称之为动载。
§5-1金属的疲劳现象
一、变动载荷及应力循环
1．变动载荷——大小、方向随时间变化而变化的载荷 ①周期性的：
②无规则的：长期、长周期来看也可能成为有规则的和周期性的
2．应力循环（周期性） 描述（参数）特性物理量：
σmax，σmin；
平均应力σm=（σmax+σmin）/2； 应力半辐σa =（σmax-σmin）/2；
应力循环对称系数（应力比)： r = σmin/σmax；
对称应力循环：r =-1 轴类构件 所有r≠-1的应力循环均叫不对称应力循环 脉动应力循环：r = 0 齿轮类构件
二、金属的疲劳现象及特点：
1．疲劳：构件在变动载荷作用下，经一定时间工作后，因细微损伤的累积而造成构件断裂的现象，叫疲劳断裂。 2．特点：
①应力处于变动状态； ②低的工作应力值：
无论材料是塑性还是脆性的，在静载下的断裂表现为脆性还是韧性，在疲劳断裂时其宏观表现均无明显塑性变形，表现为低应力脆断，一般工作应力远低于σ0.2甚至远低于σp和σe，断裂常常是突然发生的，具有隐蔽性和危害大的特点； ③时间性损伤积累性：客观上表现为具有一定的使用寿命或一定的应力循环周次（Nf）；一般地并不一定要求Nf = ∞，只须Nf大于某要求值即可。
常规正常情况下使用而断裂的工程构件，绝大多数破断是由疲劳引起，其原因： ①工作应力不可能永久恒定；
②正常工作应力一般较低，其设计均低于σ0.2、σe或σp；
③一次性破断常于厂内质检时或第一次使用时即发生，为质量不合格产品，不属于正常使用状态。
对于疲劳断裂还需要注意的是： 1）Nf与工作应力σ有密切关系；
2）为裂纹的萌生、扩展过程，即所谓的损伤积累过程；
指工作构件常为带裂纹工作体，其裂纹扩展的主过程为亚临界扩展，在工作时裂纹因应力循环而逐步亚稳扩展，直至其最终连接部分不能承受（KI?KIC）而最后快速扩展而断裂。
这就提出一种工作的安全模式：含正在扩展的裂纹的工程构件可能是安全的，其使用寿命是可能估算的。
3）对缺陷最为敏感，缺口，组织结构（包括相结构，组织结构；碳化物、夹杂的大小、均匀度及分布；M尺寸、晶粒尺寸，偏析等等），裂纹，甚至表面光洁度、划伤等等，均降低构件的抗疲劳性能。
3．分类：
1）应力性质：弯曲、扭转、拉压、复合；
2）应力大小：①高周低应力疲劳；②低周高应力疲劳
三、疲劳宏观断口：
分三区：疲劳裂纹源区；疲劳裂纹亚稳扩展区；瞬时断裂区 它标志疲劳断裂的三个阶段。
1．疲劳裂纹源区：
裂纹萌生地，常产生于各种缺陷及应力集中处。
由于构件的某局部区域存在有材质、加工、设计等方面的缺陷，在外力作用下，缺陷区域形成应力集中而成为裂纹形成核心——裂纹源；此处为裂纹的最先分离处，在裂纹随后的扩展过程中，会因应力的循环波动而受到反复的挤压、轧合和磨擦，其宏观表现出平滑光亮，表面硬度也会因加工硬化而有所升高。
2．疲劳裂纹亚稳扩展区：
疲劳裂纹在生成后，在交变应力的作用下将继续长大，并因应力的交变而留下一条条的裂纹扩展前沿停留的痕迹线，称之为疲劳线或疲劳裂纹扩展前沿线，这些疲劳线表现为一组组相互平行的同心圆弧线，且与裂纹的扩展方向垂直。每组疲劳线之间的分界线在宏观上仍表现为相互平行的同心圆弧线，并在宏观下可见，称之为“贝纹线”， 其同心处指向裂纹源区，为疲劳断裂断口所独有的宏观特征。又如树木的年轮线，其形成原理也相似。
3．瞬时破断区：
随着疲劳裂纹的扩展，构件的剩余有效截面不断缩小，应力(或应力场强度因子)不断增加，当大于材料的断裂强度（或KIC）时，发生突然断裂（失稳扩展）。该最后断裂区能表现出材料的韧脆特性特征，并与材料受到高应力时发生的一次性断裂时的韧脆特征相同。
但需注意的是，即使材料为韧性材料，其疲劳断裂的最后断裂区也是韧窝状断口，但其疲劳断裂的性质仍旧还是低应力脆断。
§5-2疲劳曲线与疲劳抗力
一、疲劳曲线与疲劳极限：
弯曲疲劳试验为国家标准试验： GB4337-84《金属旋转弯曲试验方法》 交变载荷下，材料承受的最大交变应力(σmax)与其工作直至断裂所需的循环周次N（或使用寿命）间的关系曲线，称为疲劳曲线，或σ-N曲线。
应力半幅σa和平均应力σm与其循环周次N之间也有类似的关系，也称之为疲劳曲线。
一般有两种情况：
1）当σmax低于某值时，N?∞，该值称为疲劳极限（或绝对疲劳极限、无限疲劳极限），记为σr，此时其疲劳曲线有明显水平部分。特别地，如r = -1，记为σ-1，又叫对称循环疲劳极限；
2）有些材料（有色金属、在腐蚀介质或高温环境中工作的钢）的疲劳曲线无明显水平部分，则规定某一工作循环值Nf为其使用寿命，而其所对应的工作应力σ则称为条件疲劳极限（或有限疲劳极限），也可记为σr或σ-1，Nf则被称为循环基数或循环寿命；
也常将σ-N曲线转化为σ-lgN曲线，其曲线的水平部分将表现更为明显。