金相分析技术在材料失效分析中的应用

  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
l 新材料开发和研制
l 质量控制
l 失效分析
l 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
l 变形失效
l 断裂失效
l 腐蚀失效
l 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
 

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。