断裂是金属材料受到外载荷作用时发生的产要破坏方式，最常见的两种破坏类型：韧性断裂和脆性断裂。

韧性断裂，在微观层面上，延性断裂的特征在于韧窝结构（图1a）：由夹杂物或较粗的沉淀物引起的微孔被扩大，并且在进一步屈服过程中，它们之间的材料是颈缩和剪切的，这些韧窝的深度可以被认为是金属延展性的度量。下面三种是常见的有韧性断裂现象的金属。

(1)带有微观双相结构的两相CrNi钢：韧窝里含有氮碳化物。

(2)低碳钢中的层状剪切：凹槽内充满扁平的夹杂物通过带有韧窝结构的基体分离开来。

(3)冷作奥氏体锰钢：由于滑移带开裂导致无结构区出现。

脆性断裂，在一般情况下，脆性断裂扩展是穿晶的。在金属强度较高的情况下，即淬火和回火钢，也有时裂纹沿着晶界（晶间断裂）扩展。裂纹的边界是奥氏体，形成如上所述的钢的高温相。在冷却过程中，这些晶界消失时，奥氏体转化为铁素体或马氏体。

脆性断裂一般发生在高强度或低延展性、低韧性的金属和合金上。另一方面，即使金属有较好的延展性，在下列情况下，也会发生脆性断裂，如低温，厚截面，高应变率（如冲击），或是有缺陷。脆性断裂引起材料失效一般是因为冲击，而非过载。

经长期研究，人们认识到，过去把材料看做毫无缺陷的连续均匀介质是不对的。材料内部在冶炼、轧制、热处理等各种制造过程中不可避免地产生某种微裂纹，而且在无损探伤检验时又没有被发现。那么，在使用过程中，由于应力集中、疲劳、腐蚀等原因，裂纹会进一步扩展。当裂纹尺寸达到临界尺寸时，就会发生低应力脆断的事故。

脆性断裂的微观表现是解理断裂，解理断裂是指在解理的过程中，分离沿着一个特定的晶面进行，在BCC金属（体心立方晶格）中一般沿着一个{100}晶面进行， FCC金属（面心立方晶格）在正常情况下不发生解理。下面四种是典型的有解理断裂现象的金属。

a) 含铬高合金钢：碳化物作为裂纹源。

b) 铸钢：河流花样，裂纹萌生于晶界。

c) 两相CrNi钢：单个晶粒内孤立开裂，无河流花样。

d) 硬化的低合金钢：细的解理面。

而沿晶断裂是指金属材料中的裂纹沿晶界扩展而产生的一种断裂。当沿晶断裂断口形貌呈粒状时又称晶间颗粒断裂。多数情况下沿晶断裂属于脆性断裂，但也可能出现韧性断裂，如高温蠕变断裂。当金属或合金沿晶界析出连续或不连续的网状脆性相时，在外力的作用下，这些网状脆性相将直接承受载荷，很易于破碎形成裂纹并使裂纹沿晶界扩展，造成试样沿晶界断裂，它是完全脆性的正断。

产生沿晶断裂一般有3种原因：

(1)晶界上有脆性沉淀相。如果脆性相在晶界面上覆盖得不连续，例如AIN粒子在钢的晶界面上的分布，将产生微孔聚合型沿晶断裂；如果晶界上的脆性沉淀相是连续分布的，例如奥氏体Ni—Cr钢中形成的连续碳化物网状，则将产生脆性薄层分裂型断裂。

(2)晶界有使其弱化的夹杂物。如钢中晶界上存在P、S、As、Sb、Sn等元素。

(3)环境因素与晶界相互作用造成的晶界弱化或脆化，例如高温蠕变条件下的晶界弱化，应力腐蚀条件下晶界易于优先腐蚀等，均促使沿晶断裂产生。

当然，沿晶断裂也有相应的预防措施：

(1)提高材料的纯洁度，减少有害杂质元素的沿晶分布。

(2)严格控制热加工质量和环境温度，防止过热、过烧及高温氧化。

(3)减少晶界与环境因素间的交互作用。

(4)降低金属表面的残余拉应力，以防止局部三向拉应力状态的产生。