材料綜合實(shí)驗(yàn)-第二講-201232

1、材料綜合實(shí)驗(yàn)2011.2-3 宏觀檢測方法宏觀檢測方法斷口法斷口法斷口法斷口法 ：斷口檢驗(yàn)是根據(jù)檢驗(yàn)?zāi)康牟扇∵m當(dāng)方法將試樣折斷以檢驗(yàn)斷口質(zhì)量，或?qū)υ谑褂眠^程中破損的零部件和生產(chǎn)制造過程中由于某種原因而導(dǎo)致破損的工件斷口進(jìn)行觀察和檢驗(yàn)。可按斷口的宏觀形貌和冶金缺陷將斷口分類，評(píng)定鋼材質(zhì)量。常規(guī)斷口檢驗(yàn)多用于鍛、軋的結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、彈簧鋼等型材、棒材、板材和產(chǎn)品零件。斷口法試樣的截取和酸浸法低倍試樣相同，也可用低倍試樣兼做。通常以直徑40mm作橫向斷口，以直徑40mm作縱向斷口。為便于折斷，可在試樣上開V形槽。試樣按規(guī)定進(jìn)行淬火、低溫回火，然后用錘擊斷。用肉眼或低倍放大鏡觀察評(píng)定。一般斷口的基體，

2、按其斷裂時(shí)塑性變形程度可分為纖維狀、結(jié)晶狀、瓷狀斷口三類，纖維狀斷口斷前有塑性變形，結(jié)晶狀斷口不產(chǎn)生顯著塑性變形，瓷狀斷口幾乎沒有塑性變形。第一講材料宏觀分析 宏觀檢測方法宏觀檢測方法斷口法斷口法斷口的宏觀觀察斷口的宏觀觀察指用肉眼、放大鏡、低倍串的光學(xué)顯微鏡(體視顯微鏡)，這是斷口分析的第一步和基礎(chǔ)。通過宏觀觀察收集了斷口上的宏觀信息，則可初步確定斷裂的性質(zhì)(脆性斷裂、韌性斷裂、疲勞斷裂、應(yīng)力腐蝕斷裂等)，可以分析裂源的位置和裂紋擴(kuò)展方向，可以判斷冶金質(zhì)量和熱處理質(zhì)量等。觀察時(shí)先用肉眼和低倍率放大鏡觀察斷口各區(qū)的概貌和相互關(guān)系，然后選擇細(xì)節(jié)、加大倍率觀察微細(xì)結(jié)構(gòu)。宏觀觀察時(shí)，盡可能拍照記錄第

3、一講材料宏觀分析 宏觀檢測方法宏觀檢測方法斷口法斷口法典型缺陷斷口宏觀形貌典型缺陷斷口宏觀形貌第一講材料宏觀分析白點(diǎn)斷口（氫脆）斷口基體上分布有銀白色圓形或橢圓形明亮斑點(diǎn)層狀斷口-組織中帶狀偏析所引起沿鋼材纖維方向局部呈木紋狀結(jié)構(gòu)，有時(shí)帶有細(xì)小亮線非金屬夾雜物斷口斷口中非金屬夾雜物無金屬光澤或表現(xiàn)出特有的色澤 宏觀檢測方法宏觀檢測方法斷口法斷口法典型缺陷斷口宏觀形貌典型缺陷斷口宏觀形貌第一講材料宏觀分析疲勞斷口斷口表面有較明顯的貝殼狀花樣,屬于典型的疲勞斷裂。斷口由疲勞裂源區(qū)、裂紋擴(kuò)展區(qū)和瞬間斷裂區(qū)三個(gè)區(qū)域組成。仔細(xì)觀察斷口裂紋源區(qū)，其表面較平坦，（圖中A處）。裂紋擴(kuò)展區(qū)貝紋線比較扁平。瞬間斷

4、裂區(qū)在裂源的對(duì)面，呈橢圓形，斷口形貌為纖維狀，斷口瞬斷區(qū)域較小、較圓約占整個(gè)斷口面積的1/6，說明軸整體受力較小，屬典型的高周疲勞斷裂。宏觀檢測方法宏觀檢測方法斷口法斷口法韌性斷口的宏觀特征：韌性斷口的宏觀特征：(1)斷口附件有明顯宏觀塑性變形。(2)斷口外形呈杯錐狀。杯底垂直于主應(yīng)力,錐面平行于最大切應(yīng)力,與主應(yīng)力成45角;或斷口平行于最大切應(yīng)力,與主應(yīng)力成45的剪切斷口。(3)斷口表面呈纖維狀,其顏色呈暗灰色。脆性斷口的宏觀特征：脆性斷口的宏觀特征：(1)斷裂處很少或沒有宏觀塑性變形,碎塊斷口可以拼合復(fù)原。(2)斷口平坦,無剪切唇,斷口與應(yīng)力方向垂直。(3)斷裂起源于變截面,表面缺陷和內(nèi)部

5、缺陷等應(yīng)力集中部位。 (4)斷面顏色有的較光亮,有的較灰暗。光亮斷口是細(xì)瓷狀,對(duì)著光線轉(zhuǎn)動(dòng)，可見到閃光的小刻面;灰暗斷口有時(shí)呈粗糙狀，有時(shí)呈現(xiàn)出粗大晶粒外形。 (5)板材構(gòu)件斷口呈人字紋放射線，放射源為裂紋源，其放射方向?yàn)榱鸭y擴(kuò)展方向。 (6)脆性斷裂的擴(kuò)展速率極高，斷裂過程在瞬間完成,有時(shí)伴有大響聲。第一講材料宏觀分析宏觀檢測方法宏觀檢測方法斷口法斷口法 斷口的顏色與光澤觀察斷口表面光澤與顏色時(shí)，主要觀察有無氧化色的痕跡、有無夾雜物的特殊色彩與其他顏色。是紅銹、黃銹或是其他顏色的銹蝕灰色的金屬光澤、發(fā)藍(lán)顏色(或呈深紫色、紫黑色金屬光澤)等，有無腐蝕。 舉例：舉例：高溫工作下的斷裂構(gòu)件，從斷口

6、的顏色可以判斷裂紋形成的過程和發(fā)展速度，深黃色是先裂的，藍(lán)色是后裂的；若兩種顏色的距離很靠近，可判斷裂紋擴(kuò)展的速度很快。又如，鋼件斷口若是深灰色的金屬光澤，是鋼材的原色，是純機(jī)械斷口；斷口有紅銹是富氧條件腐蝕的；斷口有黑銹是缺氧條件腐蝕的等。第一講材料宏觀分析 宏觀檢測方法宏觀檢測方法斷口法斷口法 一般將斷裂分成三類：韌性斷裂、脆性斷裂、疲勞斷裂。從宏觀斷口形貌上很容易進(jìn)行區(qū)分。韌性斷裂指零件斷裂前材料發(fā)生顯著的塑性變形，習(xí)慣上將拉伸變形量大于5%的變形稱為塑性的。不論何種斷裂方式，顯然材料斷裂前如果發(fā)生變形一定是晶粒拉長，使原來的等軸晶變成纖維狀，所以韌性斷裂斷口的宏觀形貌的特點(diǎn)均是斷口表面

7、粗糙不平，呈纖維狀表面灰色。第一講材料宏觀分析 a）斷口垂直正應(yīng)力 b）斷口形貌宏觀檢測方法宏觀檢測方法斷口法斷口法一種是斷裂沿特定的結(jié)晶面開裂（解理面），另一種情況是沿晶界斷裂。前者斷口由具有光澤的亮面組成，后者斷口呈顆粒狀。脆性斷口的共同特 點(diǎn) 是 斷 裂 平 面 與 正 應(yīng) 力 垂 直 ， 斷 口 上 看 不 到 纖 維 狀 形 貌 。第一講材料宏觀分析 a）斷口垂直正應(yīng)力 b）斷口形貌 宏觀檢測方法宏觀檢測方法斷口法斷口法 疲勞斷裂可以是屬于脆性斷裂的一種，由于許多情況下零件是由于發(fā)生疲勞斷裂而破壞，這就使控制疲勞斷裂顯得非常重要所以將它單獨(dú)列出。疲勞宏觀斷口的突出特點(diǎn)是由兩個(gè)區(qū)組成，

8、既裂紋擴(kuò)展區(qū)與最后斷裂區(qū)，典型的形貌見圖。將疲勞擴(kuò)展區(qū)的形貌稱為“貝殼狀標(biāo)記”或者“海灘狀標(biāo)記”。最后斷裂區(qū)的斷口的形貌與拉伸樣品最后斷裂區(qū)的斷口類似。對(duì)于塑性材料斷口表現(xiàn)出塑性斷口的特征，即表面粗糙不平呈纖維狀斷口，如果是脆性材料為結(jié)晶狀斷口。第一講材料宏觀分析 非破壞性分析非破壞性分析無損檢測無損檢測 無損檢測：無損檢測：探測金屬材料或部件內(nèi)部的裂紋或缺陷。常用的探傷方法有：X光射線探傷、超聲波探傷、磁粉探傷、滲透探傷、渦流探傷、射線探傷、螢光探傷、著色探傷等方法。物理探傷就是不產(chǎn)生化學(xué)變化的情況下進(jìn)行無損探傷。通常在工業(yè)上將無損探傷方法歸納為射線探傷法RT、超聲波探傷法UT、磁粉探傷法M

9、T、渦流探傷法ET和滲透探傷法PT。第一講材料宏觀分析 非破壞性分析非破壞性分析無損檢測無損檢測磁粉探傷磁粉探傷 磁粉探傷：磁粉探傷：通過磁粉在缺陷附近漏磁場中的堆積以檢測鐵磁性材料表面或近表面處缺陷的一種無損檢測方法。 原理：原理：將待測物體置于強(qiáng)磁場中或通以大電流使之磁化，若物體表面或表面附近有缺陷（裂紋、折疊、夾雜物等）存在，由于它們是非鐵磁性的，對(duì)磁力線通過的阻力很大，磁力線在這些缺陷附近會(huì)產(chǎn)生漏磁。當(dāng)將導(dǎo)磁性良好的磁粉（通常為磁性氧化鐵粉）施加在物體上時(shí)，缺陷附近的漏磁場就會(huì)吸住磁粉，堆集形成可見的磁粉跡痕，從而把缺陷顯示出來。用磁粉探傷檢驗(yàn)表面裂紋，與超聲探傷和射線探傷比較，其靈敏

10、度高、操作簡單、結(jié)果可靠、重復(fù)性好、缺陷容易辨認(rèn)。但這種方法僅適用于檢驗(yàn)鐵磁性材僅適用于檢驗(yàn)鐵磁性材料的表面和近表面缺陷。料的表面和近表面缺陷。第一講材料宏觀分析 非破壞性分析非破壞性分析無損檢測無損檢測磁粉探傷磁粉探傷第一講材料宏觀分析 非破壞性分析非破壞性分析無損檢測無損檢測超聲波探傷超聲波探傷 超聲波探傷：超聲波探傷：超聲波探傷是利用超聲能透入金屬材料的深處，并由一截面進(jìn)入另一截面時(shí)，在界面邊緣發(fā)生反射的特點(diǎn)來檢查零件缺陷的一種方法，當(dāng)超聲波束自零件表面由探頭通至金屬內(nèi)部，遇到缺陷與零件底面時(shí)就分別發(fā)生反射波來，在螢光屏上形成脈沖波形，根據(jù)這些脈沖波形來判斷缺陷位置和大小。第一講材料宏觀分析 非破壞性分析非破壞性分析無損檢測無損檢測超聲波探傷超聲波探傷第一講材料宏觀分析 非破壞性分析非破壞性分析無損檢測無損檢測超聲波探傷超聲波探傷 超聲波探傷的主要特性：1、超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，在不同質(zhì)界面上具有反射的特性，如遇到缺陷，缺陷的尺寸等于或大于超聲波波長時(shí)，則超聲波在缺陷上反射回來，探傷儀可將反射波顯示出來；如缺陷的尺寸甚至小于波長時(shí)，聲波將繞過射線而不能反射。2、波聲的方向性好，頻率越高，方向性越好，以很窄的波束向介質(zhì)中輻射，易于確定缺陷的位置。3、超聲波的傳播能量大，如頻率為1MHZ（100赫茲）的超生波所傳播的能量，相當(dāng)于振幅相同而頻率為100