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金屬斷口掃描分析

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

斷口掃描.jpg

如下圖所示,其斷口特征為:宏觀形貌呈纖維狀,微觀形態呈蜂窩狀。斷裂面是由一些細小的窩坑構成,窩坑實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別韌窩斷裂機制的最基本依據。

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,而韌窩的形狀也同受到的破壞應力有關。因此,對于斷口面上吻合部位的韌窩幾何形狀、尺寸和深度進行分析,就可以確定斷裂時所在部位的應力狀態和裂紋擴展的方向,并可對材料的延展性進行評價。


斷口上記錄著與裂紋有關的各種信息,通過對這些信息的分析,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,同時又是斷裂失效分析的向導,指引失效分析少走彎路。


斷口的分析方法:
1、斷口的宏觀觀察: 

指用肉眼、放大鏡、低倍光學顯微鏡(體視顯微鏡) ,這是斷口分析的第一步和基礎。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(脆性斷裂、韌性斷裂、疲勞斷裂、應力腐蝕斷裂等),可以分析裂源的位置和裂紋擴展方向,可以判斷冶金質量和熱處理質量等。 

觀察時先用肉眼和低倍率放大鏡觀察斷口各區的概貌和相互關系,然后選擇細節、加大倍率觀察微細結構。宏觀觀察時,拍照記錄。


2、斷口的微觀觀察:

用顯微鏡對斷口進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。 

通過微觀觀察進一步核實宏觀觀察收集的信息,確定斷裂的性質、裂源的位置及裂紋走向、擴展速度,找出斷裂原因及機理等。觀察時要注意防止片面性;識別假象、要有真實性;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(截取時注意保護斷口表面不受任何損傷),垂直于斷口表面有兩種切法。平行裂紋擴展方向截取,則可研究斷裂過程。因為在斷口的剖面上,能包含斷裂不同的各區域。垂直裂紋擴展方向截取,在一定位置的斷口削面上,可研究某一特定位置的區域。 

剖面觀察可觀察二次裂紋尖端塑性區的形態、顯微硬度變化、合金元素有無變化情況等。應用剖面技術,可幫助分析研究斷裂原因和機理之間的關系。


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