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金属材料因应力作用而被分离成为两个或多个部分被称为断裂。断裂不仅仅指材料的分离，金属内部产生裂纹也应归属于断裂的范畴，如果要将裂纹打开对其研究也可按照断裂方式进行分析，金属材料的失效形式中，断裂是一种常见的失效形式，尤其是脆性断裂的危害性比较大，因此，从某种意义上可以说金属材料的研究是在与断裂作斗争的过程中逐渐发展起来的。一般可将金属材料的断裂分成三个阶段:裂纹的萌生、裂纹扩展、发生断裂。裂纹可以萌生于很多环节，包括金属构件材料的制造、材料的成形以及材料的使用等各个阶段，并且在不同的环境因素和不同的承载状态下进一步扩展终发生断裂，因此，通常根据金属材料发生断裂时宏观塑性变形量的不同，将断裂方式分为两种:即脆性和韧性断裂。
脆性断裂通常指金属材料在没有明显塑性变形就已经断裂的断裂方式。一般情况下脆性断口的表面光亮并且平整，并具有暗灰色颗粒状分布的断口，断面垂直于拉伸应力轴方向。断裂可细分为穿晶型和晶界型断裂两种形式。但并非穿晶型断裂就是脆性断裂，有时穿晶型断裂也属于延性断裂，这是由晶界的变形程度所决定的；晶界断裂往往是脆性断裂。穿晶脆断的断裂形式往往是解理断裂，解理断裂通常都属于脆性断裂，同时这两者又有很大区别。解理是用来描述材料的断裂机理的，而解理断裂则是用来表示材料在破坏过程中的一种机理规律，脆性断裂的宏观断口并非不发生塑性变形，而是指在断口处发生了很小的塑性变形，解理断裂是指金属材料在受到正应力的作用时沿着一定的解理面所发生的分裂，一旦解理面上的拉应力超过临界值时，解理断裂便会在解理面上出现，通常解理面晶面上的能量小，钢铁材料的表面能接近两千尔格每平方厘米，工程结构中所使用的中低强度铁素体钢脆性断裂主要发生在{100解理面上，解理断裂的微观特征一般包括:人字性花样、河流状花样以及二次裂纹等。

合金结构钢（GB3077-88）：合金结构钢简称合结钢，它是在优质碳素结构钢的基础上，适当地加人一种或数种合金示素（总含量不超过5%）而制成的钢种。合金元素主要用来提高钢的淬透性，通过适当的热处理可以使钢获得较高的强度和韧性，合金结构钢在一定程度上能使零件在整个截面上.获得比较均匀的较高的综合性能，这对钢材使用是极有现实意义的。因此合金结构钢常用于制造尺寸较大，形状较复杂、用碳结钢难于满足性能要求的各种零件。
合金结构钢根据其化学成分（主要是含碳量）、使用时的热处理工艺和用途的不同，大致可以分为为渗碳钢、调质钢和氮化钢三类。渗碳钢也称表硬化钢，主要是低碳合结钢（含碳量≤0.25%），用这类钢制成的零配件，大都经过表面热处理（渗碳或氰化），淬火并低温回火，可以获得很硬的表面层（HRV60以上），而心部仍具有良好的韧性，使零部件既耐磨，又能承受较高交变载荷或冲击载荷，常用来制造齿轮、轴等。
调质钢含碳量一般在0.25%以上，属于中碳台结钢。所制成的零部件经淬火及高温回火的调质处理后，可以获得配合很好的高强度和良好的韧性，即且有良好的综合力学性能，常用于制造承受较大载荷的轴、连杆、紧固件等。
氮化钢是含铝的中碳合结钢，所制成的零部件需先经过调质或表面火焰淬火，高频淬火处理、获得所需要的力学性能，再经过终切削精加工，然后进行氮化处理、以进一步增加其表面硬度和耐磨性。常用的氮化钢是38CrMoA1钢。可制造高耐磨性、高疲劳强度、高尺寸精密度的氮化零件，如高压阀门、撑床撑杆、磨床主轴等。