热处理缺陷分析方法

热处理缺陷种类和产生原因复杂多样，其影响很大，直接影响产品质量、使用性能和安全，所以准确分析和判断热处理缺陷十分重要。热处理缺陷分析从断口分析人手，辅以化学成分分析、金相分析、力学性能试验、无损检验等检验方法，调查工艺过程，进行必要的验证试验。最后将各种分析、试验结果及数据进行综合分析，得出结论，并提出改进措施。

1.断口分析在断口分析技术中，最关键的两项工作是断口的选择和断口的观察。对于断裂原因的正确分析及断口形貌的正确解释，在很大程度上依靠于断口样品的正确选择及断口形貌的清晰程度。

在分析断裂时，必须从断裂零件中选取断口样品，不仅是为了缩小检查范围，而更重要的是为了寻找最先开裂的断裂部位。另外，在取样时不得损伤断口表面，并使断口保持干燥，防止污染。

裂纹分析常常要求对有裂纹的零件进行部分破坏。对于这种情况，在打开裂纹之前，应对零件进行必要的检查及测量，以确定零件的形态。常用的方法是对零件的开裂部位画出轮廓草图或进行照相等。打开裂纹的方法很多，如拉开、扳开、压开等。但无论是哪一种方法，都必须根据裂纹源的位置及裂纹的扩展方向，来选择受力点。一般情况下，都是在垂直裂纹扩展方向加力，使带有裂纹的零件形成断口。

断口观察包括宏观观察和微观观察。断口宏观观察主要是确定裂源位置及裂纹的扩展方向；断口微观观察是在宏观观察的基础上，对裂源区、裂纹扩展区及最终断裂区进行检验。应用电子显微镜、电子探针、离子探针及俄歇谱仪等工具观察或检查微观形貌特征、微量或痕量元素对断裂的影响等，从而进一步判断和证实断裂的性质和方式。在断口分析中，必须注意这两者的结合。

（1）断口的宏观观察 断口的宏观观察是指用肉眼、放大镜、光学显微镜及扫描电镜的低倍观察。

首先用肉眼和放大镜观察断裂零件的外貌。应特别注意零件碎片的表面观察，看看是否有加工缺陷（如刀痕、折叠、变形、缩颈及弯曲等）、是否存在产生应力集中的薄弱环节（如尖角、油孔等）以及表面损伤（如化学腐蚀、机械磨损等）。接着，根据断口的宏观特征来确定裂纹源及裂纹的扩展方向。在此基础上，将断口按裂源区、裂纹缓慢扩展区和裂纹快速扩展区进行光学显微镜或扫描电子显微镜的低倍观察，特别是裂源区要用实体显微镜进行反复观察，因为裂源往往与材料缺陷有联系。

在断口宏观观察时，还要注意断口表面颜色。断口表面颜色反映了开裂之后的过程和温度，有利于判断开裂时机。

（2）断口的微观观察 断口的微观观察通常是应用电子显微镜。断口的微观观察是在断口宏观观察的基础上进行的。通过对断口的微观观察，除可进一步澄清断裂的路径、断裂的性质、环境对断裂的影响等因素外，还将找出断裂的原因及其断裂机理等因素。但是，在进行微观观察时，要注意防止片面性，不能从局部的特征轻易地作出结论，必须进行反复的观察。对于各种显微形貌特征，要有数量的概念或统计的概念，并且还要与宏观观察的情况结合起来，才能得出正确的判断。

应用扫描电镜可直接检查实物断口表面，可以连续放大观察，电子图像立体感强。它是断裂失效分析的最有力的工具。应用透射电子显微镜不能直接检查断口表面，需要制作塑料一碳复型，且用重金属投影增强反差。用于萃取复型的一个有效的辅助方法，是通过电子衍射技术鉴别第二相粒子或者腐蚀产物等。断口上经常有夹杂物、第二相、腐蚀产物等析出或生成，它们对构件断裂，尤其是沿晶断裂影响显著。因此，进行物相分析，通常使用x射线衍射仪、电子显微镜电子衍射仪、离子质谱仪等，对确定其结构及化学组成是很有必要的。