光學(xué)顯微鏡斷口分析

研究金屬斷裂面的學(xué)科，是斷裂學(xué)科的組成部分。金屬破斷后獲得的一對(duì)相互匹配的斷裂表面及其外觀形貌，稱(chēng)斷口。斷口總是發(fā)生在金屬組織中最薄弱的地方，記錄著有關(guān)斷裂全過(guò)程的許多珍貴資料，所以在研究斷裂時(shí)，對(duì)斷口的觀察和研究一直受到重視。通過(guò)斷口的形態(tài)分析去研究一些斷裂的基本問(wèn)題：如斷裂起因、斷裂性質(zhì)、斷裂方式、斷裂機(jī)制、斷裂韌性、斷裂過(guò)程的應(yīng)力狀態(tài)以及裂紋擴(kuò)展速率等。

如果要求深入地研究材料的冶金因素和環(huán)境因素對(duì)斷裂過(guò)程的影響，通常還要進(jìn)行斷口表面的微區(qū)成分分析、主體分析、結(jié)晶學(xué)分析和斷口的應(yīng)力與應(yīng)變分析等。隨著斷裂學(xué)科的發(fā)展，斷口分析同斷裂力學(xué)等所研究的問(wèn)題更加密切相關(guān)，互相滲透，互相配合;斷口分析的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和分析問(wèn)題的深度將會(huì)取得新的發(fā)展。斷口分析現(xiàn)已成為對(duì)金屬構(gòu)件進(jìn)行失效分析的重要手段。

斷口的宏觀和微觀觀察

斷口分析的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)是對(duì)斷口表面的宏觀形貌和微觀結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行直接觀察和分析。通常把低于40倍的觀察稱(chēng)為宏觀觀察，高于40倍的觀察稱(chēng)為微觀觀察。

對(duì)斷口進(jìn)行宏觀觀察的儀器主要是放大鏡(約10倍)和體視顯微鏡(從5～50倍)等。在很多情況下,利用宏觀觀察就可以判定斷裂的性質(zhì)、起始位置和裂紋擴(kuò)展路徑。但如果要對(duì)斷裂起點(diǎn)附近進(jìn)行細(xì)致研究，分析斷裂原因和斷裂機(jī)制，還必須進(jìn)行微觀觀察。

斷口的微觀觀察經(jīng)歷了光學(xué)顯微鏡(觀察斷口的實(shí)用倍數(shù)是在 50～500倍間)、透射電子顯微鏡(觀察斷口的實(shí)用倍數(shù)是在 1000～40000倍間)和掃描電子顯微鏡(觀察斷口的實(shí)用倍數(shù)是在 20～10000倍間)三個(gè)階段。因?yàn)閿嗫谑且粋€(gè)凹凸不平的粗糙表面，觀察斷口所用的顯微鏡要具有最大限度的焦深，盡可能寬的放大倍數(shù)范圍和高的分辨率。掃描電子顯微鏡最能滿(mǎn)足上述的綜合要求，故近年來(lái)對(duì)斷口觀察大多用掃描電子顯微鏡進(jìn)行(見(jiàn)金屬和合金的微觀分析)。