断裂是金属材料中危害性最大的失效行为。断裂现象和造成断裂的原因是十分复杂的，它不仅涉及结构件的形状、尺寸及其在制造、使用和贮存过程中的外部环境，如温度、介质和载荷条件等，而且还涉及结构件内部裂纹的形状、位置、大小及其所用材料的组织和结构等。这是一个与好多学科，如连续介质力学、材料科学、数学、物理学和化学等有关的十分复杂的问题。由此发展出断裂力学、断裂物理及断裂化学这三个与断裂相关的分支。这三个学科分别从力学、物理学和化学角度研究材料的断裂行为和机理。脆性解理断裂是突发性脆断事件中最常见的断裂方式，断裂时速度快，事先没有预兆，因而造成的危害性也最大。解理断裂是一个裂纹形核和裂纹扩展的过程，不同的组织在解理断裂的过程中表现出不同的断裂行为，从金属物理的角度理解材料断裂时所表现出的力学行为正是很多材料研究者的工作。　　 论文选定了三种具有典型组织的合金钢：低合金超高强度钢40CrNiMo、高强韧性钢CF62、中碳珠光体铁素体钢S34MnV作为解理断裂的研究对象。　　 设计低合金超高强度钢的组织为位错强化的马氏体和其上弥散析出的ε-碳化物，以及马氏体板条间少量的残余奥氏体。测定了超高强度钢40CrNiMo的连续冷却转变曲线，通过淬火回火的热处理工艺得到了设计的马氏体组织。通过测量不同温度回火试样的冲击韧性，研究了材料的回火脆性；在淬火不回火的拉伸试样中研究了材料的氢脆断裂行为。通过对这两种断裂脆性的研究，分析了碳化物析出相在马氏体钢中的析出对材料拉伸氢脆和冲击解理断裂行为的影响。通过对比分析在水和油介质中淬火的拉伸试样的拉伸断裂行为可知，钢中析出的碳化物能起到强烈的氢陷阱作用，可以对氢形成钉扎，致使氢在拉伸的慢速加载过程中不能快速聚集引起氢脆。通过分析碳化物析出对材料的强韧性的影响，研究了未回火及不同温度回火后冲击解理断裂中特征距离的变化规律。最后从碳化物的析出粗化角度解释了超高强度马氏体钢的回火脆性。　　 曲轴用S34MnV钢为珠光体铁素体组织，由于热处理不当而导致组织粗大，但经二次模拟正火处理后细化了钢的晶粒度，并同时获得了三种不同晶粒度的组织，进而研究了晶粒度对S34MnV钢解理断裂行为的影响，分析了晶粒尺寸对解理断裂特征距离的影响。从珠光体铁素体组织的有效晶粒尺寸及组织中珠光体含量与片层间距这三个方面分析了经二次模拟正火处理后材料的强韧性变化。　　 三种由相同的轧制工艺制备的高强韧性的CF62钢(钢A、B和C)，具有相同的粒状贝氏体组织，仅在Ti、N元素的含量上略有差异，但却具有相差悬殊的冲击韧性。钢A的-20℃以上的冲击值均高达300J以上，而钢B和C在-20℃的冲击值均在20J以下。通过排查可能的影响因素，如有效晶粒尺寸、MA第二相和微合金沉淀相等因素，最终使用扫描电镜断口形貌分析，找到了损害钢B和C冲击韧性的因素——粗大的TiN夹杂。使用透射电镜和扫描电镜分析了钢中TiN的分布及形貌，结果发现，钢A中的Ti、N元素主要以细小弥散的沉淀相分布在基体上；而钢B和C中的Ti、N元素则主要依托脱氧产物Al2O3形成大颗粒高密度的夹杂，严重损害了材料的冲击韧性。利用合金热动力学分析了TiN沉淀相在三种钢中不同的析出行为；唯象地解释了Tin夹杂对韧脆转变温度的影响；结合冲击过程中缺口前端的应力分布解释了TiN夹杂诱发解理断裂的裂纹扩展机理。　　 综合这三种不同组织和强度级别的钢种的解理断裂行为，归结出冲击解理断裂的一般性规律。