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目录1

引言和历史背景1

关于断裂的史前经验1

十六至十八世纪的断口金相1

断口金相1

十九世纪的断口金相5

1900～1939年的断口金相9

微观断口金相的再发现9

显微断口金相技术10

显微断口金相的应用10

断口照片与显微组织的关系11

断口试样的制备与保存方法14

金属断口的保护14

机械损伤14

化学损伤（腐蚀）14

涂层14

金属断口的清理14

断口的切取15

二次裂纹的打开15

无损检验的影响16

肉眼检查17

断裂件拍摄的安排17

断裂零件和断口的照相术17

相机18

取景相机18

显微镜装置19

使用胶卷的单透镜和双透镜反射相机19

透镜19

35毫米单透镜反射（SLR）相机19

折叠式相机19

聚焦20

灯光21

照明技术21

腐蚀切面的照明25

显示深腐蚀试样的晶粒流线的照明28

紫外线照明的照相术28

高反射性物件的照明28

胶片29

曝光计30

曝光30

曝光计算尺和运算31

试曝34

胶片显影和印相35

印相规范35

立体照片36

快速印相法36

辅助设备38

光学显微镜断口金相的特殊技术40

复型40

切片和断口剖面的研究40

投影43

断口表面分析43

断口表面的腐蚀坑43

大景深显微镜43

纤维区44

光滑试样的拉伸断口特征44

圆柱形试样44

光学显微镜显示的断口金相特征44

放射区45

剪切唇区46

矩形截面试样46

人字形花样46

木纹状断口48

疲劳特征49

海滩标记49

棘轮标记50

条带50

晶粒和解理小面52

二次裂纹52

不连续性缺陷52

折叠、接缝和坑点52

热裂纹53

焊接缺陷53

缩孔和气孔53

夹杂物54

偏析54

韧窝55

应力腐蚀裂纹55

光学显微镜断口照片的解释58

应力状态58

裂纹源61

断口全貌61

断口上裂纹源的线索61

冲击过载断口中源点的定位65

疲劳断口中的源点定位66

环境引起的断裂源点的定位67

绘制出断口形貌图来识别断裂源67

断裂的发展68

裂纹扩展过程中断口的变化71

由组织的局部差异引起的变化71

由应力强度因子的改变引起的变化71

由改变环境引起的变化73

由不同的应力状态引起的变化74

不明确的断口77

试验断口与工作断口之间的关系77

扫描电镜及其在断口金相中的应用78

扫描电镜的主要特点78

扫描电镜的使用79

使用方式79

试样台80

放大倍数80

试样制备80

真空系统80

阴极射线管80

附件及辅助设备81

特点81

谱仪81

立体成象81

阴极荧光82

透射附件82

固体对探测器82

专用台82

显微探针分析仪82

扫描电镜断口照片的获得与观察83

透镜系统85

显微镜设计85

透射电镜用的试样85

透射电子显微镜85

透射电镜及其在断口金相中的应用85

图象质量87

强度与反差87

断口复型88

复型前断口的清洗88

一级复型88

一级塑料薄复型89

一级塑料厚复型89

一级直接碳复型90

氧化膜负复型91

二级复型91

复型的投影92

复型的镀层95

扫描电镜断口照片与各种复型透射95

电镜断口照片的对比95

复型的位置与取向95

用作标定的网格95

标定投影95

复型的假象95

立体观察97

放大倍数99

逼真感99

分辨率99

能观察到的试样面积99

的对比99

扫描电镜及透射电镜用于断口金相99

穿晶解理特征100

“舌头”或显微孪晶100

扫描电镜断口照片的解释100

解理裂纹源102

准解理特征102

显微空穴集聚形成的韧窝103

撕裂106

疲劳条带106

疲劳断裂发展的第Ⅰ阶段107

疲劳断裂发展的第Ⅱ阶段108

沿晶断裂109

混合断裂机理所表现的特征112

解理＋撕裂113

解理＋显微空穴集聚113

显微空穴集聚＋疲劳条带组织115

显微空穴集聚＋撕裂115

解理＋沿晶断裂115

解理＋疲劳条带115

显微空穴集聚＋沿晶断裂115

撕裂＋疲劳条带115

撕裂＋沿晶断裂115

疲劳条带＋沿晶断裂118

由化学及热环境造成的断裂特征118

高温断裂119

应力腐蚀开裂及氢脆120

断口受蚀123

透射电镜断口照片的解释124

穿晶断口124

显微空穴集聚124

撕裂127

解理128

准解理131

疲劳132

沿晶断口139

化学环境造成的断口特征141

应力腐蚀开裂及氢脆141

腐蚀疲劳143

由液态和固态金属引起的脆化144

断口上的腐蚀产物144

用断口金相揭示不连续性缺陷导致146

的断裂146

折叠、接缝和冷隔146

裂纹149

夹杂151

渣条155

疏松158

偏析161

晶界不连续性缺陷161

不适当的晶粒流变165

断口金相在失效分析以外的其它方面166

的应用166

断裂途径的研究166

断裂前和断裂过程中的形变167

断口表面特征167

材料170

能够用断口金相解决的失效问题170

环境170

形状170

失效分析的基本要点170

断口金相在失效分析中的应用170

加载170

裂纹源与裂纹扩展途径171

加载类型172

零件的材料174

零件的形状和表面176

化学和热学环境176

沿晶分离断裂179

随零件尺寸形状和截面而变化179

的断裂机理179

腐蚀造成的断裂182

使用断裂188

疲劳裂纹扩展速率189

索引及附录说明200

索引201

附录240