金屬斷口掃描分析

金屬斷口通常是一個(gè)凹凸不平的粗糙面，而且是塊狀樣品，取樣容易，在掃描電鏡的樣品倉中可進(jìn)行傾斜旋轉(zhuǎn)多角度觀察，因此掃描電鏡非常適合斷口分析。

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斷口掃描.jpg

如下圖所示，其斷口特征為：宏觀形貌呈纖維狀，微觀形態(tài)呈蜂窩狀。斷裂面是由一些細(xì)小的窩坑構(gòu)成，窩坑實(shí)際上是長大了的空洞核，通常稱為韌窩，它是韌窩斷裂的最基本形貌特征和識(shí)別韌窩斷裂機(jī)制的最基本依據(jù)。

金屬斷口掃描圖.jpg

圖中韌窩的尺寸和深度與材料的延展性有關(guān)，而韌窩的形狀也同受到的破壞應(yīng)力有關(guān)。因此，對(duì)于斷口面上吻合部位的韌窩幾何形狀、尺寸和深度進(jìn)行分析，就可以確定斷裂時(shí)所在部位的應(yīng)力狀態(tài)和裂紋擴(kuò)展的方向，并可對(duì)材料的延展性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

斷口上記錄著與裂紋有關(guān)的各種信息，通過對(duì)這些信息的分析，可以找出斷裂的原因及影響因素。因此，斷口分析在斷裂失效分析中占據(jù)著特殊重要的地位。可以說斷口分析是斷裂失效分析的核心，同時(shí)又是斷裂失效分析的向?qū)?，指引失效分析少走彎路?/p>

斷口的分析方法：

1、斷口的宏觀觀察：

指用肉眼、放大鏡、低倍光學(xué)顯微鏡(體視顯微鏡) ，這是斷口分析的第一步和基礎(chǔ)。通過宏觀觀察收集了斷口上的宏觀信息，則可初步確定斷裂的性質(zhì)(脆性斷裂、韌性斷裂、疲勞斷裂、應(yīng)力腐蝕斷裂等)，可以分析裂源的位置和裂紋擴(kuò)展方向，可以判斷冶金質(zhì)量和熱處理質(zhì)量等。

觀察時(shí)先用肉眼和低倍率放大鏡觀察斷口各區(qū)的概貌和相互關(guān)系，然后選擇細(xì)節(jié)、加大倍率觀察微細(xì)結(jié)構(gòu)。宏觀觀察時(shí)，拍照記錄。

2、斷口的微觀觀察：

用顯微鏡對(duì)斷口進(jìn)行高放大倍率的觀察，用金相顯微鏡及掃描電鏡的為多。斷口微觀觀察包括斷口表面的直接觀察及斷口剖面的觀察。

通過微觀觀察進(jìn)一步核實(shí)宏觀觀察收集的信息，確定斷裂的性質(zhì)、裂源的位置及裂紋走向、擴(kuò)展速度，找出斷裂原因及機(jī)理等。觀察時(shí)要注意防止片面性；識(shí)別假象、要有真實(shí)性；收集信息的代表性等。

3、剖面觀察：

截取剖面要求有一定的方向，通常是用與斷口表面垂直的平面來截取(截取時(shí)注意保護(hù)斷口表面不受任何損傷)，垂直于斷口表面有兩種切法。平行裂紋擴(kuò)展方向截取，則可研究斷裂過程。因?yàn)樵跀嗫诘钠拭嫔?，能包含斷裂不同的各區(qū)域。垂直裂紋擴(kuò)展方向截取，在一定位置的斷口削面上，可研究某一特定位置的區(qū)域。

剖面觀察可觀察二次裂紋尖端塑性區(qū)的形態(tài)、顯微硬度變化、合金元素有無變化情況等。應(yīng)用剖面技術(shù)，可幫助分析研究斷裂原因和機(jī)理之間的關(guān)系。

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