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金属材料断口分析的步骤与方法

金属材料断口分析是一项综合性很强的技术分析工作，通

常需要采用多种仪器联合测试检验的结果，从宏观到微观，从

定性到定量进行研究分析。因此，需要严格的科学态度和有步

骤的操作。

断口分析的步骤包括：选择、鉴定、保存和清洗试样；宏

观检验和分析断裂表面、二次裂纹以及其他表面现象；微观检

验和分析；金相剖面的检验和分析以及化学分析；断口定量分

析，如断裂力学方法；模拟试验等。

在进行断裂构件的处理和断口的保存时，需要采取措施把

断口保存好并尽快制定分析计划。对于不同情况下的断口，应

采用不同的方法进行处理。例如，对于大气中的新鲜断口，应

立即放入干燥器内或真空干燥器内而不必清洗；对于带有油污

的断口，应先用有机溶剂溶去油污，最后用无水乙醇清洗吹干；

在腐蚀环境下发生断裂的断口，则需要进行产物分析。通常可

以采用X射线、电子探针、电子扫描显微镜或俄歇能谱仪进

行产物分析，得出结论后再去掉产物观察断口形貌。

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总之，断口分析是一项重要的金属材料分析技术，需要严

格的科学态度和有步骤的操作。

去除腐蚀产物的方法之一是干剥法。使用醋酸纤维纸

（AC纸）进行清理是最有效的方法之一，特别是在断口表面

已经受到腐蚀的情况下。将一条厚度约为1mm的AC纸放入

丙酮中泡软，然后放在断口表面上。在第一张条带的背后衬上

一块未软化的AC纸，然后用夹子将复型牢牢地压在断口表面

上。干燥后，使用小镊子将干复型从断口上揭下来。如果断口

非常污染，可以重复操作，直到获得一个洁净无污染的复型为

止。这种方法的一个优点是，它可以将从断口上除去的碎屑保

存下来，以供以后鉴定使用。此外，还可以使用复型法来长期

保存断口。

断口表面不能使用酸溶液清洗，因为这会影响断口分析的

准确性。对于在潮湿空气中暴露时间比较长、锈蚀比较严重的

断口，以及高温下使用的有高温氧化的断口，一定要去除氧化

膜后才能观察，以避免假象。如果一般有机溶液、超声波洗涤

和复型都不能洁净断口表面，可以采用化学清洗。根据不同的

金属材料及氧化层情况，可以采用不同的化学清洗液。

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宏观分析是一种直接观察和分析断裂零件的方法，使用肉

眼、放大镜和实体显微镜，其放大倍数通常为100倍以下。宏

观分析具有以下优点：（1）简便、迅速，试样尺寸不受限制，

不必破坏断裂零件；（2）观察范围广，能够观察和分析断裂

全貌，即裂缝和零件形状的关系、断口与变形方向的关系、断

口与受力状态（主应力或切应力）的关系；（3）能够初步判

断裂起源位置、断裂性质与原因，缩小进一步分析研究的范围，

可为确定进一步分析的取样部位和数量提供线索和依据。因此，

宏观分析是断裂故障分析中最方便、最常用、最主要的步骤和

方法，是整个断裂故障分析的基础。

断裂分析的一个主要内容是确定断裂源的位置及裂纹的扩

展方向。如果金属零件已经断裂成多块，则应将所有断块按原

来的形状拼起来。但是，要特别小心，不能碰合。然后，观察

其密合程度，密合程度最差的是最早断裂的部位，即主断口。

在分析断裂原因时，只需对主断口进行分析。

有时候主断面会分成几块或未完全断裂的裂纹。如果零件

上有多条裂纹，通常主裂缝较宽而长，裂纹源在主裂缝上，且

裂纹源的方向通常与支裂缝的扩展方向