飛納電鏡用戶(hù)專(zhuān)訪(fǎng)｜CTI 華測檢測談金屬材料失效分析
更新時(shí)間：2022-08-10 點(diǎn)擊量：1541
華測檢測認證集團股份有限公司成立于 2003 年，總部位于深圳，為客戶(hù)提供一站式測試、檢驗、認證、計量、審核、培訓及技術(shù)服務(wù)，致力于在政府、企業(yè)和消費者之間傳遞信任，以“為品質(zhì)生活傳遞信任”為使命，全面保障品質(zhì)與安全，推動(dòng)合規與創(chuàng )新，實(shí)現更健康、更安全、更環(huán)保的高質(zhì)量發(fā)展。華測檢測認證集團股份有限公司中心材料實(shí)驗室能夠為工業(yè)材料領(lǐng)域提供材料檢測、無(wú)損檢測、失效分析、質(zhì)量評定和安全評估等服務(wù)，適用于金屬、高分子等各類(lèi)原材料以及緊固件、機械零部件、塑料、橡膠等各類(lèi)成品。
近日，我們有幸采訪(fǎng)到 CTI 華測檢測杭州中心材料實(shí)驗室，主要負責金屬失效分析的溫洪波工程師，結合在測試分析中的實(shí)際案例，為我們分享了金屬材料失效分析的思路和方法，我們一起來(lái)看看吧。
失效分析工程師 溫洪波Q1. 飛納電鏡 ：目前造成金屬件失效的主要原因有哪些？
溫工 ：通常原材料問(wèn)題、后續加工工藝和熱處理不當、金屬件工作時(shí)受力狀況及其工作環(huán)境等，都會(huì )造成金屬件的失效。比如原材料內生和鑄造過(guò)程中產(chǎn)生的不同類(lèi)型的夾雜物；工藝不當時(shí)會(huì )產(chǎn)生裂紋、折疊、過(guò)燒等缺陷，以及機加工表面粗糙度較大造成應力集中、熱處理不當造成的金相異常、內應力過(guò)大、電鍍涂層造成的氫脆等；由接觸應力導致的磨損、剝落等，這些都是常見(jiàn)的失效方式。
Q2. 飛納電鏡 ：您在進(jìn)行失效分析時(shí)的一般流程是怎樣的呢？
溫工 ：通常當我們對金屬件進(jìn)行失效分析時(shí)，會(huì )進(jìn)行宏觀(guān)觀(guān)察、微觀(guān)檢測、化學(xué)成分定量檢測、金相組織觀(guān)察以及顯微硬度檢測等，并結合綜合受力狀態(tài)進(jìn)行綜合分析并得出失效結論。其中，想要確定斷裂機制、裂紋局部擴展途徑、確認裂紋源以及對異常點(diǎn)進(jìn)行成分定性分析時(shí)，就必須借助掃描電鏡來(lái)進(jìn)行微觀(guān)層面的檢測。
Q3. 飛納電鏡 ：有沒(méi)有常見(jiàn)的金屬材料失效分析的案例分享呢？
溫工 ：比如外球籠螺紋在裝配過(guò)程中鎖緊螺母時(shí)發(fā)生斷裂，如果客戶(hù)想要對失效產(chǎn)品進(jìn)行相應的改進(jìn)，就必須要找出斷裂的微觀(guān)機制，進(jìn)而找出產(chǎn)品失效原因。
宏觀(guān)分析
圖 1 為外球籠螺紋處斷裂示意圖，在第 2 螺紋處發(fā)生斷裂，斷口匹配不太緊密，存在少量變形。圖 2 為其斷口宏觀(guān)形貌，整個(gè)斷口分為兩個(gè)區域。區域 A 較光亮，存在發(fā)亮的小刻面，為脆性斷裂；區域 B 較粗糙，呈現暗黑色，有斷后磨損所致的光亮地帶，擴展方向如圖中黃色箭頭所示，圖中紅色方框為終斷區，存在 45° 的剪切唇，因此區域 B 為塑性斷裂。根據斷口細小的弧形紋路及 A、B 區域斷裂特征判斷，外球籠在斷裂時(shí)受扭轉力作用，斷裂起始于 A 區域。
圖 1 外球籠螺紋處斷裂示意圖
圖 2 斷口宏觀(guān)形貌微觀(guān)分析
在這個(gè)失效分析案例中，我們對處理好的樣品進(jìn)行微觀(guān)機制的探究時(shí)，使用飛納大倉室掃描電鏡 Phenom XL G2 可以快速地對斷口進(jìn)行微觀(guān)形貌觀(guān)察，以及對斷口異常區域進(jìn)行能譜分析。
對外球籠螺紋處斷口的 A 區域、B 區域進(jìn)行微觀(guān)分析，區域 A 微觀(guān)形貌為河流花樣，為典型的解理形貌。區域 B 微觀(guān)形貌主要由韌窩 + 珠光體片組成。
區域 A - 斷裂起始區
區域 B - 心部擴展區
區域 B - 邊緣擴展區
區域 B - 終斷區再結合失效件的成分分析、金相分析和硬度分析結果，可以綜合判斷出外球籠螺紋處內部存在孔洞及裂縫，因而產(chǎn)生嚴重的應力集中，造成鎖緊螺母時(shí)發(fā)生斷裂。
CTI 華測檢測向客戶(hù)提供詳細的分析報告Q4. 飛納電鏡 ：目前使用下來(lái)，您覺(jué)得飛納電鏡怎么樣？
溫工 ：飛納電鏡是我們進(jìn)行微觀(guān)層面失效分析的有力工具，對于我們快速判斷裂紋機制，尋找裂紋源非常重要。這臺設備抽真空不到 30 秒，并且操作很簡(jiǎn)單，可以自動(dòng)消磁/消像散，Revisit 樣品位置一鍵回溯、自由切換低真空模式等，對各類(lèi)樣品的檢測都非常便捷，基本上只需要幾分鐘就可以完成一個(gè)樣品的微觀(guān)測試。
Q5. 飛納電鏡 ：當初為什么會(huì )選擇飛納電鏡呢？
溫工 ：像我們這樣綜合性的第三方檢測機構，平時(shí)接收的樣品量很大，種類(lèi)多樣，飛納電鏡對于我們而言，不僅是幫助我們完成了微觀(guān)形貌和成分的測試，更大的價(jià)值是這臺掃描電鏡提高了我們的檢測效率，因其操作簡(jiǎn)便，縮短了我們的培訓時(shí)間，節省了我們學(xué)習成本，對我們幫助很大。
目前 CTI 華測檢測杭州中心材料實(shí)驗室的金屬失效分析服務(wù)可以涵蓋汽車(chē)零部件、精密零部件、模具制造、鑄鍛焊、熱處理、表面防護等多類(lèi)金屬相關(guān)行業(yè)，同時(shí)包括機械性能、化學(xué)成分分析、金相分析等豐富的金屬材料檢測服務(wù)，歡迎大家問(wèn)詢(xún)和參觀(guān)。
