光學顯微鏡斷口分析

斷口分析

研究金屬斷裂面的學科，是斷裂學科的組成部分。金屬破斷后獲得的一對相互匹配的斷裂表面及其外觀形貌，稱斷口。斷口總是發生在金屬組織中最薄弱的地方，記錄著有關斷裂全過程的許多珍貴資料，所以在研究斷裂時，對斷口的觀察和研究一直受到重視。通過斷口的形態分析去研究一些斷裂的基本問題：如斷裂起因、斷裂性質、斷裂方式、斷裂機制、斷裂韌性、斷裂過程的應力狀態以及裂紋擴展速率等。如果要求深入地研究材料的冶金因素和環境因素對斷裂過程的影響，通常還要進行斷口表面的微區成分分析、主體分析、結晶學分析和斷口的應力與應變分析等。隨著斷裂學科的發展，斷口分析同斷裂力學等所研究的問題更加密切相關，互相滲透，互相配合；斷口分析的實驗技術和分析問題的深度將會取得新的發展。斷口分析現已成為對金屬構件進行失效分析的重要手段。

斷口的宏觀和微觀觀察 斷口分析的實驗基礎是對斷口表面的宏觀形貌和微觀結構特征進行直接觀察和分析。通常把低于40倍的觀察稱為宏觀觀察，高于40倍的觀察稱為微觀觀察。

對斷口進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、起始位置和裂紋擴展路徑。但如果要對斷裂起點附近進行細致研究，分析斷裂原因和斷裂機制，還必須進行微觀觀察。

斷口的微觀觀察經歷了光學顯微鏡（觀察斷口的實用倍數是在 50～500倍間）、透射電子顯微鏡（觀察斷口的實用倍數是在 1000～40000倍間）和掃描電子顯微鏡（觀察斷口的實用倍數是在 20～10000倍間）三個階段。因為斷口是一個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范圍和高的分辨率。掃描電子顯微鏡最能滿足上述的綜合要求，故近年來對斷口觀察大多用掃描電子顯微鏡進行（見金屬和合金的微觀分析）。