金属构件断口诊断方法教程

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1、金属构件断口诊断技术前言失效分析是一门系统工程，其中的分析技术是其理论和实践基础。失效分析技术主要包括：痕迹分析技术裂纹分析技术断口分析技术等相关内容。1痕迹分析技术痕迹分析是失效分析中常用的一种分析方法和技术。通过痕迹分析，不仅可对事故和失效的发生、发展过程做出判断，而且可为事故和失效分析结论提供可靠的佐证和依据。1痕迹分析技术广义地说，痕迹是指环境作用于系统，在系统表面留下的标记。在机械失效中，系统指的是失效的构件或零件，而环境则是指外来的力学、化学、热学、电学等因素。因此，对机械失效，痕迹可定义为：力学、化学、热学、电学等环境因素

2、单独地或协同地作用于机械，并在其表面或表面层留下的损伤性标记。1痕迹分析技术在失效分析范畴，痕迹的具体含义是指：痕迹的形貌（或称花样）；痕迹区及污染物、反应产物的化学成分；痕迹颜色的种类、色度和分布、反光等；痕迹区材料的组织和结构；1痕迹分析技术痕迹区的表面性能；痕迹区的残余应力分布；从痕迹区散发出来的各种气味；痕迹区的电荷分布和磁性等。痕迹分析即是对失效件的上述特征的变化进行鉴别，并找出其变化原因，为失效分析提供线索和依据的技术活动。1痕迹分析技术2裂纹分析技术裂纹是材料表面或内部完整性或连续性被破坏的一种现象，是断裂的前期；断裂则是

3、裂纹发展的结果。裂纹分析包括裂纹的无损检测、表面分析、光学金相分析及裂纹打开后的断口分析等内容。2裂纹分析技术主要内容包括：裂纹产生的部位；裂纹的平直情况、或分叉情况、或宏观走向等；裂纹与主应力方向（或切应力方向）之间的关系；裂纹与材料成形方向（轧制方向、流线方向）的关系；裂纹的啮合情况（紧密配合，还是分离）；裂纹尖端的情况（尖锐或圆钝）；裂纹起始位置与零件形状的关系（是否有应力集中）。3断口分析技术断口是断裂失效中，两断裂分离面的简称。由于断口真实地记录了裂纹由萌生、到扩展直至失稳断裂全过程的各种与断裂有关的信息，因此，断口上的各种断

4、裂信息是断裂力学、断裂化学、断裂物理等诸多方面内外因素综合作用的结果，对断口进行定性和定量分析，可为断裂失效模式的确定提供有力依据，为断裂失效原因的诊断提供线索。3断口分析技术内容：断口准备断口分析设备和技术断口宏观诊断技术和方法断口微观诊断技术和方法3.1断口准备断口准备的目的是为下一步的断口分析提供适于分析的断口。要求断口保存得尽量完整、特征原始；尽量没有产生二次、甚至三次损伤。对断口上附着的腐蚀介质、污染物，还需进行适当清理。当失效件体积太大时，还需分解、切割。总之，在断口准备过程中，要尽量保证断口（特别是关键断口、起始区断口）的

5、原始特征不被破坏、污染。3.1断口准备对断口的清理应遵循以下基本原则：先判断后清理，先表面后内层，尽量采用物理方法清理而少用化学方法。常用的清洗方法有机械剥离法、化学腐蚀法、阴极电解法、真空蒸发法等，可根据断口材料特性、附着物的种类等选定。对断口常用的保护方法有涂保护性涂料、密封于内置干燥剂的塑料袋或干燥皿中和浸泡在无水酒精溶液中等。3.1断口准备切割大块失效残骸件时，应先对断口进行宏观分析，确定首断件；然后进一步确定断裂的起始部位。切割前，先将需要分析的部位保护起来；切割时，尽量使用锯、切等不会产生高温的机械方法。需要使用火焰切割、砂

6、轮切割等会产生高温的切割方法时，切口位置应离开需分析部位一定的距离，同时对切割区域进行冷却，以确保需重点分析部位不会因高温而产生二次损伤。3.2断口分析设备和技术3.2.1断口宏观分析设备和技术宏观分析是指在小于40倍的条件下对断口进行观察判断的技术方法。主要手段是人的肉眼、普通放大镜和体式显微镜。形貌、源、扩展方向、性质。3.2.2断口微观诊断仪器设备和技术断口的微观分析设备主要有金相显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线能谱仪、波谱仪等。其中三种显微镜主要用来进行形貌观察，两种谱仪主要用来进行微区成分分析。扫描电子显微镜由于

7、其具有制样简单，使用方便，并具有景深大，分辨率较高，放大倍数范围宽，可连续调节，可进行化学成分、晶体取向测定等一系列优点，在失效分析中得到了广泛的应用。显微形貌、机理、断裂模式。3.2断口分析设备和技术①首先对断口做低倍观察，以全面了解和掌握断口的整体形貌和特征，并确定重点观察部位。②在整体观察的基础上，找出断裂起始区，并对断裂源区进行重点分析，包括源区的位置、形貌、特征、微区成分、材质冶金缺陷、源区附近的加工刀痕及外物损伤痕迹等。③对断裂过程不同阶段的形貌特征要逐一加以观察，找出各区断裂形貌的共性与个性。3.2断口分析设备和技术④断裂

8、特征的识别。在断口观察过程中，发现、识别和表征断裂形貌特征是断口分析的关键。在观察未知断口时，往往是和已知的断裂形貌加以比较来进行识别。各种材料在不同外界条件下的断裂机制不同，留在断口上的形貌特征也不同。⑤