電鏡的特點(diǎn)及其在鋼鐵研究中的應(yīng)用

1、掃描電鏡的特點(diǎn)及其在鋼鐵研究中的應(yīng)用陳先華（武漢重工質(zhì)檢部）摘要：對(duì)掃描電鏡的特點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹，并結(jié)合實(shí)踐檢驗(yàn)簡(jiǎn)要的例舉 幾個(gè)應(yīng)用實(shí)例，顯示出掃描電鏡在材料研究和質(zhì)量控制方面的重要作用。掃描電子顯微鏡簡(jiǎn)稱掃描電鏡,它利用聚焦得非常細(xì)的高能 hi子?xùn)c在試樣上掃描，激發(fā)出各種物理信息，通過(guò)對(duì)這些信息的 接收、放大和顯示成像，以便對(duì)試樣表面進(jìn)行分析。1、掃描電鏡的特點(diǎn)：掃描電鏡有很人的景深，對(duì)粗糙的表面，例如凹h不平的金 屬斷口顯示得很清楚，而且立體感很強(qiáng)，是研究固體試樣表面形 貌特征的有力工具。通過(guò)與能譜儀和波譜儀等設(shè)備的配套使用， 還可以獲得材料局部的化學(xué)成份等信息，掃描電鏡試樣制備簡(jiǎn) 單，

2、有的試樣可以不經(jīng)制作直接放入電鏡觀察，因此更接近物質(zhì) 的自然狀態(tài)，其放人倍數(shù)范圍較寬，因而可以把宏觀斷口分析和 微觀斷口分析結(jié)合起來(lái)，這在失效分析時(shí)特別有用。由于掃描電 鏡的最高放大倍數(shù)為數(shù)十萬(wàn)倍，遠(yuǎn)高于金相顯微鏡，因此還可以 輔助金相顯微鏡對(duì)組織進(jìn)行分析，掃描電鏡與試驗(yàn)室其他設(shè)備相 結(jié)合，可以較為全面的對(duì)材料進(jìn)行分析，使缺陷和失效產(chǎn)生的原 因更為清楚和正確。斷口如實(shí)地記澩了斷裂的全過(guò)程和各種因素 對(duì)斷口影響，通過(guò)電鏡對(duì)斷口的觀察，可以找到許多缺陷和失效 產(chǎn)生的線索，因此掃描電鏡是缺陷分析和失效分析的主要工具。我廠引進(jìn)日本電子jsm-6490lv型掃描電鏡，最高分辨率為 3.0nm,放人倍數(shù)為

3、5-300000倍，裝有二次電子和背散射電子探 頭，全新功能豐富的圖形用戶界面，能有效的對(duì)電鏡進(jìn)行操作， 方便的圖像操作功能，能對(duì)圖像特征進(jìn)行測(cè)量，電鏡還安裝了能 譜儀，能對(duì)微區(qū)化學(xué)成份進(jìn)行半定量分析，是當(dāng)前投入使用的電 鏡中較先進(jìn)的設(shè)備。2、掃描電鏡在鋼鐵研究中的應(yīng)用。運(yùn)用掃描電鏡進(jìn)行研究需要對(duì)金屬材料的生產(chǎn)、使用、工況 等各種知識(shí)有一個(gè)全面的了解，特別是斷口學(xué)有一個(gè)全面的掌 握，如：解理斷裂是沿嚴(yán)格的晶面斷裂，一般來(lái)說(shuō)是脆性斷裂， 具有河流花樣，解理臺(tái)階等特征；微孔聚焦型斷裂上有大量微坑 是一種延性破斷；疲勞斷u宏觀為海灘花樣，微觀具有疲勞條紋 特征，毎一條疲勞條紋對(duì)應(yīng)為一次受力循環(huán)；g點(diǎn)

4、裂紋低倍觀察 有圓滑的邊界，對(duì)g點(diǎn)內(nèi)放大觀察多具有碎條狀準(zhǔn)解理特征等。我廠的掃描電鏡及能譜儀主要用于金屬材料在生產(chǎn)過(guò)程中 的缺陷分析和使用過(guò)程中的失效分析。下面結(jié)合我廠電鏡使用舉幾個(gè)實(shí)例：(1)連桿斷口夾雜的分析60pm1電孑田僚1圖1圖 2鍛后連桿鍛件寬扁頭處探傷發(fā)現(xiàn)大面積密集缺陷，底波嚴(yán)重 下降，經(jīng)解剖分析后的肉眼和電鏡觀察斷口試樣，斷口屬于嚴(yán)重 的云片狀斷口，斷口的形成與鍛 造工藝及夾雜和夾渣的存在有 著密切的關(guān)系。圖1上白色區(qū)域 為斷口上的夾渣，對(duì)其進(jìn)行能譜 分析見(jiàn)圖2,從圖中可以看到大 量的堆集碎石狀?yuàn)A渣，能譜分析 結(jié)果為98.2%a12o3微量tio2 feo等。結(jié)合我廠煉鋼澆鑄過(guò)

5、程 所使用的耐火材料認(rèn)為夾渣來(lái) 源于高鋁磚。這種云片狀斷口形 成原因?yàn)?，斷裂時(shí)裂紋首先在呈 平面分布夾雜物存在的地方朗 生，由于缺陷的地方應(yīng)力集中， 而形成以?shī)A雜為核心的解理斷 裂，宏觀則呈現(xiàn)出無(wú)數(shù)白亮小平 面斷裂區(qū)，而后不同層次以?shī)A雜 為核心的小平面相互以切斷方 式連接后便在整個(gè)斷口上顯示出云片狀特征。模塊白點(diǎn)分析5crnimo模塊探傷不合 格，經(jīng)解剖并進(jìn)行熱處理拉斷 后用肉眼觀察發(fā)現(xiàn)在灰色的 斷口上有銀白色斑點(diǎn)，由此可 以判定白點(diǎn)區(qū)是拉斷前就已 存在的裂紋缺陷，電鏡低倍率 觀察見(jiàn)圖3,心部具有瓜子形 貌的就是白點(diǎn)區(qū)，白點(diǎn)區(qū)形貌 具有由心部向邊緣的放射狀 特征，白點(diǎn)區(qū)高倍下具觀察見(jiàn) 圖4,具有碎條狀準(zhǔn)解理形貌 特征，由以上特征可以判定引 起探傷不合格的原因是材料 中存在白點(diǎn)裂紋。35#鋼螺栓疲勞斷裂分析 拔伸桿螺栓圓周上八個(gè) 均布，其中一個(gè)發(fā)生斷裂，斷 口宏觀具有海灘狀花樣，海灘 狀花樣收斂于表面一細(xì)小裂 紋處，對(duì)其進(jìn)行電鏡觀察見(jiàn)圖 5，發(fā)現(xiàn)具有典型的疲勞條紋 特征，通過(guò)對(duì)條紋間距進(jìn)行測(cè) 量可知其受力循環(huán)約為16000 次，由此