典型斷口顯微分析實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

1試驗(yàn)二典型斷口的電子顯微分析概述斷口是斷裂失效中兩斷裂分別面的簡(jiǎn)稱(chēng)。由于斷口真實(shí)地記錄了裂紋由萌生、擴(kuò)展直失效后進(jìn)展診斷分析，還可為產(chǎn)品、裝備投入使用進(jìn)展預(yù)研推測(cè)。斷口、裂紋及冶金、確診斷結(jié)果，是無(wú)法提出失效分析的準(zhǔn)確結(jié)論的。承受掃描電鏡可對(duì)金屬斷裂典型斷口形貌進(jìn)展觀看，還可對(duì)其微區(qū)成分進(jìn)展分析。本試驗(yàn)具體內(nèi)容為：利用二次電子成像，觀看金屬斷裂典型斷口形貌，了解典型斷口的微觀特征.的成分差異。試驗(yàn)?zāi)康纳瓒坞娮映上裼^看方法，了解金屬材料典型斷口形貌特征：把握雙相不銹鋼沖擊斷口形貌特征；把握X70鋼疲乏斷口形貌特征。試驗(yàn)裝置及材料〔1〕掃描電子顯微鏡〔JSM-6390A型〕一臺(tái)；〔2〕超聲清洗儀一臺(tái)；〔3〕斷口試樣假設(shè)干；〔4〕放大鏡一只；〔5〕吹風(fēng)機(jī)一只；〔6〕無(wú)水酒精假設(shè)干。試驗(yàn)原理金屬材料典型斷口特征：斷口宏觀形貌特征在實(shí)際失效分析中,按斷口的外表宏觀變形分類(lèi)，斷口分為脆性斷口、韌性〔延性〕斷口、韌-脆混合斷口；按斷裂類(lèi)型分類(lèi)，則分為解理斷裂、準(zhǔn)解理斷裂、韌性斷裂、疲乏斷裂、沿晶斷裂等。對(duì)韌性金屬材料一次過(guò)載造成的韌性斷裂，宏觀上的根本特征通常表現(xiàn)為三個(gè)特征區(qū)，即纖維區(qū)、放射區(qū)和剪切唇區(qū)。這三個(gè)特征區(qū)是斷口的三要素。表13-1列出了幾種典型斷口的宏觀形貌特征，依據(jù)這些特征，可診斷出斷口的宏觀類(lèi)型。表13-1 典型斷口的宏觀形貌特征斷口微觀形貌特征按斷口外表微觀形貌分類(lèi)，斷口分為解理斷口、準(zhǔn)解理斷口、韌窩斷口、疲乏斷口、沿晶斷口等。斷口上常見(jiàn)的微觀特征有韌窩、滑移特征、解理特征、準(zhǔn)解理特征、沿晶斷裂特征和疲形貌①韌窩特征狀態(tài)。韌窩的最根本形態(tài)有等軸韌窩、剪切韌窩和撕裂韌窩三種，如圖13-8所示。等軸韌窩剪切韌窩撕裂韌窩圖13-8 韌窩的三種根本形態(tài)示意圖②滑移特征屬于金屬延性斷裂的一種微觀特征，包括滑移線(xiàn)、滑移帶、蛇形把戲和漣波把戲，是在正應(yīng)力作用下,金屬沿滑移面滑移分別的主要微觀特征。③解理特征金屬在正應(yīng)力作用下,由于原子結(jié)合鍵破壞而造成的沿肯定晶體學(xué)平面(解理面)快速分開(kāi)的過(guò)程稱(chēng)為解理斷裂。解理斷裂屬于脆性斷裂的一種,解理面通常是外表能量最小的晶面,不觀上沒(méi)有明顯的塑性變形，在太陽(yáng)光下轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可觀看到反光的小刻面,屬于脆性斷裂。嚴(yán)格用，解理面局部均會(huì)發(fā)生微觀的塑性變形，從而形成解理臺(tái)階、河流把戲、舌狀把戲、魚(yú)骨狀把戲、扇形把戲及瓦納線(xiàn)等特征。圖13-9是解理斷口上常見(jiàn)的典型微觀形貌。13-9典型解理斷裂斷口特征形貌④準(zhǔn)解理斷裂特征介于解理斷裂與延性斷裂間的一種過(guò)渡斷裂形式。宏觀上無(wú)明顯塑性變形或變形較小，,如圖13-10所示。13-10準(zhǔn)解理斷裂微觀形貌⑤沿晶斷裂特征屬于脆性斷裂的一種，又稱(chēng)為晶連續(xù)裂，是多晶材料沿晶界面發(fā)生斷裂的現(xiàn)象，如圖13-11所示。可分為沿晶韌窩斷裂和沿晶脆性光面斷裂。沿晶面上具有線(xiàn)痕(雞爪痕)特征的沿晶斷裂，是氫脆斷裂的典型形貌，如圖13-12所示；沿晶面上具有核桃紋特征的沿晶斷裂是應(yīng)力腐蝕斷裂的典型形貌；液體金屬致脆的沿晶面上一般可看到致脆的金屬殘留痕跡。13-11沿晶斷裂微觀形貌13-12沿晶面上線(xiàn)痕特征⑥疲乏斷裂特征疲乏斷裂過(guò)程可分為疲乏裂紋萌生、穩(wěn)定擴(kuò)展和失穩(wěn)擴(kuò)展三個(gè)階段。疲乏條帶是疲乏裂13-13是典型的疲乏條帶形貌。13-13典型疲乏條帶斷口外表的成分分析線(xiàn)分布、元素沿深度的變化、夾雜物以及其他缺陷的化學(xué)元素比等參數(shù)進(jìn)展分析和表征。5.試驗(yàn)內(nèi)容及步驟樣品制備對(duì)斷口上附著的腐蝕介質(zhì)或污染物進(jìn)展適當(dāng)清理，留意盡量不使斷口產(chǎn)生二次損傷；然后進(jìn)一步確定斷裂的起始部位。切割前，先將需要分析的部位保護(hù)起來(lái)用鋸、切等不會(huì)產(chǎn)生高溫的機(jī)械方法，以確保重點(diǎn)分析部位不會(huì)因高溫而產(chǎn)生二次損傷。斷口形貌觀看①斷口宏觀分析40倍的條件下對(duì)DDD

13-2。1 2 313-213-3數(shù)據(jù)，確定斷口斷裂的類(lèi)型。表13-2 所觀看金屬斷口的宏觀形貌特征樣品樣品斷裂塑變區(qū)色澤外表弧形線(xiàn)剪切唇放射線(xiàn)斷裂代號(hào)D1D2材料22CrX70疲乏比例粗糙程度類(lèi)型②斷口微觀分析13-313-413-3、13-4。表13-3 所觀看金屬斷口的微觀形貌特征樣品樣品斷裂解理準(zhǔn)解理韌窩滑移斷裂代號(hào)D1材料22Cr方式?jīng)_擊類(lèi)型表13-4 所觀看金屬斷口的微觀形貌特征樣品樣品斷裂裂紋源區(qū)裂紋穩(wěn)定擴(kuò)展區(qū)裂紋快速擴(kuò)展