3 扫描电镜(SEM) 能够观察金相组织吗

普通扫描电镜(SEM)能够观察金相组织,进行金相分析吗?当然样品是经过制备以后的。
普通的金相显微镜和 SEM 配 EBSD 观察金相各有什么特点?

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关于光学显微镜、SEM 和 EBSD 以及金相分析,我的体会是:

1、按现在教科书中的时髦用语,失效是机械部件对外部环境的响应行为。大体上,失效分析过程应包括机械部件服役环境的分析和机械部件本身的分析。金相分析是失效分析中一个内容,主要的分析目的是评判部件的工艺质量控制如何。

2、对于金相分析,最最常用的设备是光学显微镜。对于光学显微镜,其实际应用中的分辨率大概是 1um(对应光学显微镜中的 100 倍物镜,即放大倍数 1000 倍),对于分析极细晶粒的钢铁材料金相组织有点勉为其难,如 DP 钢。在这种情况下,可以借助 SEM 的高放大倍数或分辨率来辅助进行金相分析。在通常状态下,钨丝枪 SEM 的分辨率大致可以达到 100nm 左右,FEG SEM 的分辨率可以达到几十个 nm 左右(和 SEM 验收的分辨率是有差异的)。

3、关于 SEM,除了上面所说的可以辅助金相分析外,其在失效分析中最大的应用方面是对断口进行分析。主要的分析目的是判断失效模式以及失效与部件微观尺度上的质量之间的关联。

4、关于 EBSD,EBSD 是配置在 SEM 上的一种微米级别分析尺度的微区晶体结构分析附件。其应用主要在两个方面:一是晶粒和织构(择优取向晶粒)分析,给出的分析信息是晶粒类型和分布,如挛晶粒、阵点重构晶粒、大或小角晶粒统计分布、织构(可以用极图、反极图、密度分布函数表征)等。二是相鉴定,主要应用在多相材料和岩相。在相分析方面,金相方法的主要途径是根据各种相的颜色和形态来判断,EDS 是根据成分中的原子配比来判断,BEI 是根据相的衬度(对比度)来判断,EBSD 是根据相的晶体结构来判断。如对于多相有色金属材料如铝硅合金材料,金相的判断方法大致是多角片状的灰色相为初晶硅,灰色的针状或点状相为共晶硅,黑色的针状相为杂质合金相。如果用 EBSD 分析方法,则可以根据上述不同相的不同晶体结构差异即从相是面心立方、体心立方、正方、斜方的结构类型来进行鉴别。对于 Fe- C 合金,其中的相主要有奥氏体、铁素体、碳化物。不同的相机械组合构成不同的金相组织。在这种情况下,EBSD 分析的主要优势是可以从晶体结构上很容易区分奥氏体、铁素体、合金碳化物(如 MC、M6C、M23C6)等单相组织,但对于铁合金中常见的多相组成的金相组织,如珠光体、马氏体、索氏体、屈氏体、贝氏体等基本是无能为力的,采用光学显微镜则更为方便、快捷。所以,严格的说,EBSD 不是用来做金相分析的,金相分析的手段主要还是靠光学显微镜和 SEM。

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其它 1 个回答

侯玉林 - 研究生

EBSD 不会取代金相分析,但无疑 EBSD 能提供的信息更多。除相的区分外,最有代表性的莫过于取向面分布分析、织构分析、晶界,尤其是小角晶界或特殊晶界的分析(金相因为需要腐蚀,很容易丧失小角晶界的信息)、残余应力分析、和能谱结合进行一些未知相的鉴定分析等。马氏体、贝氏体等,如果制样合适,再经过适当的数据处理(band slope),也是可以区分的。

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 图 1:EBSD 前散射探头图像

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图 2:铁素体、蓝色,马氏体,橘黄色

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图 3:马氏体的取向面分布图(灰色为裂纹,无法解析)

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