直播回顾 | 金相分析技术在材料失效分析中的应用

2021-11-18 17:46:27, 徕卡显微系统 徕卡显微系统(上海)贸易有限公司


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金相学观察

十九世纪末,金相这一名词获得了新的意义,且与显微镜组织结下了不解之缘,金相显微镜也就成为了研究金属内部组织结构的重要工具。


金相学定义

金相技术:制样、显微镜的使用、组织识别、定量测量及记录等试验技术


金相检验:对试样的金相组织作出定性鉴别和定量测量的过程


金相分析:对材料研究中的某种现象、质量控制中某种事件进行广泛的金相检验后,运用金相原理进行综合分析,得出科学结论


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金相学作用

  • 多热处理工艺的研究:

    1 钢的热处理是以钢在加热和冷却过程中相变为依据的,金相技术则是相变研究的重要试验手段

    2 揭示了材料成分、组织与性能之间的内在关系

  • 新材料开发和研制

  • 质量控制

  • 失效分析

  • 事故分析


失效分析以及目的、作用及意义

失效分析就是对失效件的宏观特征与微观特征、材质、工艺、理化性能、规定功能、受力状态及环境因素等进行综合分析,判明失效模式与原因,提出预防与纠正措施的技术与管理活动。


失效分析目的

确定失效分析的对象,判断失效件的失效模式,找出引发失效的原因,提出改进或预防措施,防止同类失效事件再次发生,保障装备的使用安全。


失效分析作用及意义



机械结构失效的主要形式

  • 变形失效

  • 断裂失效

  • 腐蚀失效

  • 磨损失效


使用光学显微镜进行失效分析的优势:

失效件损伤特征及位置可借助体视显微镜下作进一步的观察与分析,全面地掌握失效件的宏观特征(断裂起源与扩展方向、源区形貌、腐蚀与磨损的深度与颜色、损伤痕迹与特征等),为判断失效模式提供依据。

金相检验是失效分析中很重要的一项工作,包括宏观检验与微观检验利用光学显微镜对失效件的低倍组织、高倍组织、夹杂物及晶粒度等进行检查分析。


低倍酸蚀检验:检查材料内部偏析、疏松、夹杂、气孔等缺陷;表面折叠、夹砂、斑疤等缺陷;内裂纹、白点、过烧等;锻造流线、焊接质量、磨削烧伤等。


显微组织分析:判断失效件的热处理或冷加工工艺是否正常。


分析失效件在工作条件下发生的腐蚀、磨损、氧化和表面加工硬化等。

腐蚀特征

焊接特征

裂纹形貌

  1. 操作简单方便,察效率高

  2. 样品制备要求低

  3. 可见光独有的图像模式

  4. 可以满足很多工业和材料样品的分析要求

  5. 使用成本低,维护简单,占用空间少

  6. 采购成本相对较低



光学显微镜鉴别能力

显微镜的鉴别能力主要决定于物镜,物镜的鉴别能力可分为平面和垂直鉴别能力。


平面鉴别能力:即物镜的分辨率,指物镜所具有的将显微组织中两物点清晰区分的最小距离d的能力。d即为物镜的分辨能力(鉴别率)。两物点间最小距离d愈小,物镜的分辨能力愈高。

d=λ/2NA


垂直鉴别能力:即物镜垂直分辨率又称景深,指物镜所具有在景深方面能清晰造像的能力,即垂直方面能清晰造像的最大景深深度,深度越大表示垂直鉴别率越大。景深h为:

h=n/(NA)M(0.15~0.30)


由此可见,物镜的垂直鉴别率与数值孔径、放大倍数成反比,要提高景深,最好选用数值孔径小的物镜或减小孔径光阑以缩小物镜的工作孔径,但这样就会降低物镜的分辨能力。所以要调和这一矛盾只能视具体情况而定。


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《金相分析技术在材料失效分析中的应用》

课程观看地址:

https://webinar.chem17.com/course/1373


课程内容简介:

  • 金相分析技术简述

  • 失效分析概述

  • 失效分析思路

  • 失效分析程序

  • 案例分析


主讲人:

杨力

上海市机械工程学会失效分析专业委员会  副主任兼秘书长

中国机械工程学会失效分会 失效分析专家

全国铸造标准化技术委员会 铸铁分技术委员会 委员

全国钢标准化技术委员会 金相分技术委员会 委员

《物理测试》杂志编辑委员会 委员

《金属加工》杂志编辑委员会 委员

长期从事金相检验以及失效分析工作


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