在焊接領(lǐng)域中，為了實(shí)現(xiàn)焊接工藝優(yōu)化、焊件質(zhì)量把控等工作，通常會(huì)使用掃描電鏡（SEM）介入研發(fā)。焊接工藝參數(shù)如功率、起弧時(shí)間、工作距離、送絲速度、保護(hù)氣流速等參數(shù)的變化會(huì)直接對(duì)焊件質(zhì)量產(chǎn)生影響，因此，使用掃描電鏡（SEM）對(duì)樣品進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察，對(duì)焊接工藝參數(shù)的及時(shí)調(diào)整和工藝改進(jìn)過(guò)程將大有幫助。通常，鑠思百檢測(cè)掃描電鏡（SEM）可以幫助焊接領(lǐng)域研究人員實(shí)現(xiàn)以下功能。

一、焊接接頭觀測(cè)

1.1 接頭微觀形貌觀察

通過(guò)觀察焊接接頭的微觀形貌可以提取出很多有用的信息，比如熱輸入量是否合適，若焊接過(guò)程中熱輸入量過(guò)大，則容易造成母材晶粒的異常長(zhǎng)大甚至過(guò)燒，從而導(dǎo)致焊件力學(xué)性能大幅度下降；若熱輸入量較小，會(huì)帶來(lái)焊不透等其他焊接缺陷。圖 1 為 304 不銹鋼焊縫熔化區(qū)（WZ）-母材（304 Zone）的邊界形貌在掃描電鏡（SEM）下的圖像，HAZ 為焊接熱影響區(qū)。

圖1：焊接接頭在掃描電鏡（SEM）下的微觀形貌

對(duì)微觀形貌的觀察還可以進(jìn)一步拓展，例如工藝摸索實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，可以通過(guò)沿焊接方向每隔固定距離取樣的方式，觀察沿焊接方向的微觀形貌變化，以確定在焊接全過(guò)程中的焊縫質(zhì)量穩(wěn)定性和可靠性，從而進(jìn)一步對(duì)長(zhǎng)程焊接過(guò)程的焊縫質(zhì)量進(jìn)行考量和評(píng)判。

1.2 焊縫區(qū)域的元素分析檢測(cè)

對(duì)于焊縫區(qū)域，除了觀測(cè)微觀形貌以外，掃描電鏡SEM能譜一體機(jī) Phenom ProX 還可以實(shí)現(xiàn)焊縫內(nèi)的元素識(shí)別和含量的確定。圖2為 7XXX 系鋁合金焊縫熔化區(qū)中共晶相的元素分析。

圖2：7xxx系鋁合金焊接熔化區(qū)中元素分布EDS分析

除此之外，EDS 分析還可以應(yīng)用在焊接領(lǐng)域的以下方面：

（1）通過(guò)對(duì)焊縫區(qū)域中 O 元素含量的檢測(cè)，可以判斷保護(hù)氣體的通入量是否合適，若保護(hù)氣通入不足，則高溫下會(huì)增加空氣中的氧氣與熔化金屬的接觸時(shí)間，在元素分析上的反映就是氧含量異常高。

（2）使用 EDS 對(duì)熱影響區(qū)中的成分熱偏析進(jìn)行分析，也可以作為評(píng)定熱輸入量的一種輔助手段。

二、焊接缺陷的觀測(cè)

焊接過(guò)程中的焊接缺陷直接影響最終產(chǎn)品的性能和使用壽命。通過(guò)掃描電鏡（SEM）可以非常輕松地觀察到一些微小的焊接缺陷，如氣孔、夾雜、焊接熱應(yīng)力下產(chǎn)生的冷熱裂紋等，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的把控，下面就列舉一些常見焊接缺陷的顯微圖像。

2.1 氣孔

焊接氣孔指焊接時(shí)，熔池中的氣體未在金屬凝固前逸出，殘存于焊縫之中所形成的空穴。其氣體可能是熔池從外界吸收的,也可能是焊接冶金過(guò)程中反應(yīng)生成的。這些氣孔的存在可能會(huì)在焊件受力時(shí)作為應(yīng)力集中點(diǎn)，引發(fā)焊件開裂或失效。圖 3 為使用掃描電鏡（SEM）對(duì)一些焊件剖面（未侵蝕）存在的氣孔觀測(cè)結(jié)果。

圖3：焊件點(diǎn)缺陷——?dú)饪?SEM 觀察結(jié)果

2.2 焊接裂紋

焊接裂紋也是焊接過(guò)程中的一種常見缺陷，這種缺陷多發(fā)生在熔池凝固末期，一般是由于低溫共晶液相在焊接熱應(yīng)力的作用下產(chǎn)生了微小撕裂。焊接裂紋的大小一般比氣孔小，普通的光學(xué)顯微鏡甚至很難發(fā)現(xiàn)焊接裂紋。因此，使用掃描電鏡對(duì)焊接裂紋進(jìn)行觀測(cè)是觀察這種缺陷的唯一方法。圖 4 為使用掃描電鏡（SEM）對(duì)焊件表面（未打磨）裂紋的觀測(cè)結(jié)果。

圖4：掃描電鏡（SEM）對(duì)焊接裂紋的觀測(cè)結(jié)果（焊件未經(jīng)打磨的表面裂紋）

圖5為使用掃描電鏡對(duì)焊件內(nèi)部的焊接裂紋進(jìn)行觀測(cè)的圖像，從該圖中，裂紋沿著低溫共晶相（白色條帶）開裂的路徑清晰可見。

圖5：掃描電鏡（SEM）對(duì)焊接裂紋開裂路徑的觀測(cè)結(jié)果（焊件剖面）

鑠思百檢測(cè)動(dòng)態(tài)

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