扫描电镜下的断口分析

断口分析是用于分析材料断裂面的失效分析方法。研究断裂面的特性可以帮助确定工程产品的故障原因。不同的故障模式会在表面上产生特征，从而可以进行分析以确定故障的根本原因。

扫描电子显微镜可以检查断裂面的细节。飞纳台式扫描电镜大样品室卓越版 Phenom XL 可提供高达 150,000x 的放大倍率，揭示了特定故障的细微特征。例如，裂纹增长的一些原因，包括疲劳，应力腐蚀开裂和氢脆。

使用扫描电镜（SEM）可以识别许多断口特征，包括疲劳条纹，沿晶断裂，微孔聚集，穿晶断裂和二次开裂。

扫描电镜在断口分析中的应用

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扫描电子显微镜（SEM）是形貌学研究中的重要工具。与光学显微镜相比，SEM 有更好的分辨率和景深，可以揭示断裂面形貌关键的特征。

断裂的螺栓的光学显微镜图像和扫描电镜图像

通过扫描电镜揭示断裂模式

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特定的破坏模式会在断裂面显示特征形貌。 这里将展示使用 SEM 可以找到的微小特征的案例。

韧窝聚集

在韧性断裂中，断裂表面材料的分离会产生韧窝。这些空隙在材料的塑性流动过程中会增长，最终会聚结成更大的空隙。 在破坏的最后阶段，这些空隙在断裂表面分离并形成明显的颈缩，从而导致特征性的凹坑结构。 圆形凹痕被称为等轴韧窝（分离通常发生在断裂面）。如果涉及剪切应力，则聚集的微孔将在剪切方向上延申。

等轴韧窝聚集的扫描电镜图像，放大倍数 1000x

等轴韧窝聚集的扫描电镜图像，放大倍数 5000x

沿晶和穿晶断裂

在金属脆性断裂中，断裂面必须穿过金属晶粒或沿着金属晶粒。这些破坏模式分别称为穿晶断裂和沿晶断裂。沿晶断裂是一个较低的能量过程，因为沿晶界分裂晶粒所需的能量低于分裂晶体中原子的所需能量。

由于裸露的金属颗粒的出现，沿晶断裂有时被称为“冰糖断裂”。

钢螺栓的沿晶断裂的扫描电子镜图像，放大倍数 3000x

钢螺栓的沿晶断裂的扫描电镜图像，放大倍数 10000x