断口分析是一种通过研究构件断裂时的自然面(断口)来分析断裂全过程的方法。断口上记载着断裂的全过程,是失效分析中宝贵的原始见证。断口分析的目的包括研究断裂起因、断裂性质、断裂方式、断裂机制、断裂韧性、断裂过程的应力状态以及裂纹扩展速率等。为了深入地研究材料的冶金因素和环境因素对断裂过程的影响,通常还要进行断口表面的微区成分分析、主体分析、结晶学分析和断口的应力与应变分析等。
断口分析的实验基础是对断口表面的宏观形貌和微观结构特征进行直接观察和分析。宏观观察主要使用放大镜和体视显微镜,而微观观察则涉及光学显微镜、透射电子显微镜和扫描电子显微镜等。这些工具和技术使得研究人员能够从不同尺度上分析断口的特征,从而揭示材料的力学行为和微观结构与性能之间的关系。
断口分析的基本方法包括断口的制备保存技术、断口宏观分析技术、断口显微分析技术(包括断口表面微区成分分析技术)、断口辅助分析技术和断口定量分析技术。这些方法共同构成了断口分析的科学途径,步骤和手段。
断口分析的应用非常广泛,它已成为对金属构件进行失效分析的重要手段。通过断口分析,可以揭示材料的力学行为,评估材料的性能,为材料的设计和改进提供科学依据。
关于断口形貌分析,北京清析技术研究院可提供拉伸断口形貌分析,冲击断口形貌分析,扭转断口形貌分析,蛇形滑移断口形貌分析,山峰状断口形貌分析,断口形貌微观分析,宏观断口形貌分析,断口形貌特性分析,扫描电镜断口形貌分析,层状断口形貌分析,表征断口形貌分析,脆性断口形貌分析,疲劳断口形貌分析,韧性断口形貌分析等检测项目。同时,北京清析技术研究院可对铸铁,铝合金,模具,钛合金,45号钢,中碳钢,焊点,塑料,纸板,陶瓷,钢丝,宝石,曲轴,石墨,螺栓,铸钢,灰铁,岩石等进行断口形貌分析。
分析方法
断口形貌分析方法主要包括宏观观察、微观观察和剖面观察。
宏观观察是通过肉眼、放大镜、低倍光学显微镜进行观察,这是断口分析的第 一步和基础。通过宏观观察可以收集断口上的宏观信息,初步确定断裂的性质,分析裂源的位置及裂纹扩展方向,判断冶金质量和热处理质量等。观察时先用肉眼和低倍率放大镜观察断口各区的概貌和相互关系,然后选择细节、加大倍率观察微细结构。宏观观察时,要拍照记录。
微观观察是用显微镜对断口进行高放大倍率的观察,主要使用金相显微镜及扫描电镜。它包括断口表面的直接观察及断口剖面的观察。通过微观观察进一步核实宏观观察收集的信息,确定断裂的性质、扩展速度、裂源的位置及裂纹走向,找出断裂原因及机理等。
剖面观察通常是用与断口表面垂直的平面来截取,垂直于断口表面有两种切法:平行裂纹扩展方向截取和垂直裂纹扩展方向截取。平行裂纹扩展方向截取可研究断裂过程,因为在断口的剖面上能包含断裂不同的各区域。垂直裂纹扩展方向截取在一定位置的断口削面上,可研究某一特定位置的区域。剖面观察可观察二次裂纹尖 端塑性区的形态、显微硬度变化、合金元素有无变化情况等,应用剖面技术可帮助分析研究断裂原因和机理之间的关系。
断口分析的实验基础是对断口表面的宏观形貌和微观结构特征进行直接观察和分析。通常把低于40倍的观察称为宏观观察,高于40倍的观察称为微观观察。对断口进行宏观观察的仪器主要是放大镜(约10倍)和体视显微镜(从5~50倍)等。在很多情况下,利用宏观观察就可以判定断裂的性质、起始位置和裂纹扩展路径。但如果要对断裂起点附近进行细致研究,分析断裂原因和断裂机制,还必须进行微观观察。
分析标准
1、DIN V 4084-100:1996 地基.坡面断口和路基断口计算.第100部分:按局部安全系数计算
2、YS/T 336-2010 铜、镍及其合金管材和棒材断口检验方法
3、ASTM C1678-10(2015 陶瓷和玻璃中断裂镜面尺寸断口分析的标准实施规程
4、GB/T 12778-2008 金属夏比冲击断口测定方法
5、GB/T 37598-2019 钢中非金属夹杂物的检验 发蓝断口法
6、ASTM C1678-21 陶瓷和玻璃中断裂镜尺寸的断口分析的标准实施规程
7、GB/T 14999.3-1994 高温合金棒材纵向断口试验法
8、GB/T 14999.3-2012 高温合金试验方法.第3部分:棒材纵向断口检验
9、BS EN 843-6:2010 高 级工业陶瓷 室温下单片陶瓷的机械性能 断口显微分析调查用指南
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