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失效分析金相分析 顯微組織 晶粒度 非金屬夾雜 宏觀

識別并解決潛在的產品質量問題

優(yōu)化生產工藝，提高生產效率和產品質量

找出失效原因，并針對性地改進生產工藝

降低生產成本，提高生產效益。



詳細介紹

1. 金相顯微組織分析

應用原理

通過光學顯微鏡或電子顯微鏡觀察金屬材料的顯微組織（如鐵素體、馬氏體、奧氏體、珠光體等），分析其相組成、分布及形態(tài)特征，揭示熱處理工藝、加工缺陷或失效機理

取樣要求 試樣應盡可能在斷裂或開始失效的部位截取。在截取金相試樣之前,應完成對失效表面的研究,或者至少應完成記錄失效的情況。然后在正常部位取樣進行組織和性能對比。

位置：垂直于軋制/鍛造方向取樣，可觀察樣品表面至心部的組織變化

尺寸：典型試樣尺寸為10-20mm3，需經打磨、拋光及化學腐蝕處理以清晰顯示組織。


缺陷影響

組織不均勻（如帶狀偏析）會導致力學性能各向異性；

異常相（如粗大碳化物）易引發(fā)應力集中，降低材料韌性。


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參考標準

GB/T 13298-2015《金屬顯微組織檢驗方法》

ASTM E3-11《金相試樣制備標準》


2. 晶粒度測定

應用原理

通過統(tǒng)計單位面積或長度內的晶粒數(shù)量/截距，評價晶粒尺寸大小及等級，晶粒度級別越高（數(shù)值越大），晶粒越細小。

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取樣要求

位置：鍛件取橫截面中心與邊緣區(qū)域；鑄件需避開縮孔、疏松區(qū)域。

粗晶（1-4級）導致強度、疲勞壽命下降；

超細晶（9-12級）可能降低高溫蠕變抗力。


參考標準

GB/T 6394-2017《金屬平均晶粒度測定方法》

ASTM E112-13《平均晶粒度測定標準》

ISO 4499-2:2008《硬質合金晶粒度測量》


3. 非金屬夾雜物檢測

應用原理

識別鋼中硫化物、氧化物、硅酸鹽等非金屬化合物，通過顯微評級或掃描電鏡分析其類型、尺寸及分布，評估冶煉工藝質量。


取樣要求

方向：縱向取樣（沿軋制方向），檢測夾雜物延伸形態(tài)；

尺寸：試樣需包含完整截面，拋光面積≥0.5mm2。


缺陷影響

條狀硫化物引發(fā)各向異性斷裂；大尺寸氧化物（如DS類）成為疲勞裂紋源，顯著降低材料壽命。


參考標準

GB/T 10561-2005《鋼中非金屬夾雜物顯微評定法》

ASTM E45-18《夾雜物評級標準》

ISO 4967:2013《鋼中夾雜物標準圖譜法》

 

4. 宏觀斷口分析（失效分析應用）

應用原理

通過觀察斷口的纖維區(qū)、放射區(qū)及剪切唇特征，結合斷口形貌（韌窩、解理、疲勞條紋等）判斷失效模式（脆性斷裂、疲勞、應力腐蝕等）。

 

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取樣要求

位置：包含斷裂源區(qū)、擴展區(qū)及瞬斷區(qū)；

保護措施：避免二次損傷，需對斷口進行超聲波清洗或復型處理。


缺陷影響

疏松、夾雜導致的斷口粗糙度增加，加速裂紋擴展；

氫脆斷口呈“冰糖狀”，預示材料氫致脆化風險。


參考標準

GB/T 1814-2019《斷口檢驗方法》

ASTM E340-15《宏觀蝕刻試驗方法》

ISO 3763:1976《鋼材斷口宏觀評定方法》

 


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