Лабораторная работа №3. Исследование поверхности разрушения в растровом электронном микроскопе (фрактографическое исследование)
Цель работы: с помощью растрового электронного микроскопа исследовать поверхность разрушения детали или конструкции, определить причины разрушения, изучить механизмы распространения трещины.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ
Что такое излом.
Излом – это поверхность, образовавшаяся в результате разрушения образца, детали или конструкции. Область знания о строении изломов называется фрактографией. Основные виды разрушения металлических материалов включают в себя вязкое, хрупкое, квазихрупкое и усталостное разрушения.
Особенности применения РЭМ в исследовании изломов
РЭМ широко используется для изучения топографии поверхности. Диапазон возможных увеличений при фрактографии, как правило, ограничен х10000. Преимущество РЭМ перед световым микроскопом заключается в глубине фокуса, превышающей оптическую на несколько порядков. Таким образом, при небольших увеличениях, в фокусе находятся элементы излома, перепад высот между которыми составляет несколько миллиметров, а при больших - несколько микрон.
Изучениe поверхности разрушения проводят, как правило, во вторичных электронах. Это позволяет не только улучшить пространственное разрешение по сравнению с отраженными электронами, но и получать сигнал с затененных участков образцов, находящихся вне прямой видимости.
Первоначальный осмотр проводят при относительно малых увеличениях х5-х50 и получают макроскопическую картину излома с большой глубиной фокуса. Это помогает интерпретировать особенности строения изломов, выявить вероятный механизм разрушения, область очага, зону зарождения и пути распространения трещины, отличающиеся макрорельефом и шероховатостью. Затем отдельные элементы поверхности разрушения исследуют при увеличениях х500-х2000, что позволяет определить микромеханизмы разрушения.
При малых увеличениях детали фрактограмм очень похожи на особенности разрушения, видимые невооруженным глазом.
Основные типы микрорельефа внутризеренного (транскристаллитного) разрушения:
фасетки скола, образующие ручьистый микрорельеф хрупкого излома;
квазискол;
ямки вязкого излома, образованные путем слияния микропор, образованных на включениях, границах зерен, полосах деформации;
гребни отрыва;
усталостные бороздки, характеризующие стадии усталостного разрушения;
вторичные трещины.
