失效分析复习材料Word文件下载.docx

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b. 

拉长〔如紧固件〕 

c. 

胀大超限〔如液压活塞缸体〕 

d. 

上下温下蠕变〔如动力机械〕 

e. 

弹性元件发生永久变形 

由于在一定载荷条件下发生过量变形，零件失去应有功能，不能正常使用。

2 

断裂失效 

一次加载断裂〔如拉伸、冲击、持久等〕 

由于载荷或应力强度超过当时材 

料承载能力而引起。

环境介质引起断裂〔应力腐蚀、氢脆、液态金属脆化，辐照脆化与腐蚀疲劳等〕 

由于环境介质、应力共同作用引起低应力脆断。

疲劳断裂：

低周疲劳，高周疲劳。

弯曲、扭转、接触、拉-拉、拉-压、复合载荷谱疲劳与热疲劳，高温疲劳等。

由于周期〔交变〕作用力引起 

低应力破坏。

3 

外表损伤失效 

磨损：

主要引起几何尺寸上变化与外表损伤〔发生在有相对运动外表〕。

主要有粘着磨损与磨粒磨损。

由于两物体接触外表在接触应力下有相对运动造成材料流失所引起一种失效形式。

腐蚀：

氧化腐蚀与电化学腐蚀，冲蚀，气蚀，磨蚀等。

局部腐蚀与均匀腐蚀。

环境气氛化学与电化学作用引起。

2、失效来源：

设计问题;

材料选择上缺点;

加工制造及装配中存在问题;

不合理服役条件。

3、剩余应力产生：

〔1〕热处理剩余应力〔2〕焊接剩余应力〔3〕外表化学热处理引起剩余应力〔4〕电镀引起剩余应力 

〔5〕切削加工剩余应力〔6〕铸造剩余应力

4、剩余应力影响：

对静强度影响 

；

对硬度影响；

对疲劳强度响〔一般，当承受交变应力构件存在压缩剩余应力时，构件疲劳强度提高；

当存在拉伸剩余应力时，构件疲劳强度下降。

〕；

对脆性破坏与应力腐蚀开裂影响。

5、消除剩余应力方法：

〔1〕去应力退火〔2〕回火或自然时效处理〔3〕加静载〔或动载〕〔4〕火焰烘烤法 

第三章 

1、材料失效分析步骤：

1， 

调查失效事件现场 

2， 

收集背景材料 

3，深入研究分析 

4，综合归纳所有信息并提出初步结论 

5，重现性试验或证明试验 

6， 

确定失效原因并提出建议措施 

7， 

写出分析报告等内容。

2、不同断口处理方法：

〔1〕在枯燥大气中断裂新鲜断口 

防止锈蚀，防止手指污染断口及损伤断口外表；

〔2〕对于断后被油污染断口，要进展仔细清洗。

〔3〕在潮湿大气中锈蚀断口。

〔4〕在腐蚀环境中断裂断口，在断口外表通常覆盖一层腐 

蚀产物，这层腐蚀产物对分析致断原因往往非常重要。

3、断口分析任务：

〔l〕确定断裂宏观性质。

塑性断裂/脆住断裂/疲劳断裂等。

〔2〕确定断口宏观形貌。

纤维状断口/结晶状断口；

有无放射线把戏及有无剪切唇等 

〔3〕查找裂纹源区位置及数量。

裂纹源区所在位置是在外表、次外表还是在内部，裂纹源区数目，在存在多个裂纹源区情况下，它们产生先后顺序是怎样等；

〔4〕确定断口形成过程。

裂纹是从何处产生，裂纹向何处扩展，扩展速度如何等；

〔5〕确定断裂微观机制。

解理型/准解理型/微孔型，沿晶型/穿晶型等；

〔6〕确定断口外表产物性质。

断口上有无腐蚀产物或其他产物，何种产物，该产物是否参与了断裂过程等。

4、主断面宏观判断方法：

所谓主断面就是最先开裂断裂面 

〔1〕利用碎片拼凑法确定主断面；

〔2〕按照“T〞型集合法确定主断面或主裂纹 

〔3〕按照裂纹河流把戏确定主裂纹 

。

5、断裂源区判断方法：

裂纹源区是断裂破坏宏观开场部位。

〔1〕利用断口上“三要素〞特征确定裂纹源区 

〔2〕利用断口上“人〞字纹特征确定裂纹源区 

〔3〕根据断口上放射把戏确定裂纹源区 

〔4〕根据断口上“贝纹〞线确定裂纹源区 

〔5〕将断开零件两局部相匹配，那么裂缝最宽处为裂纹源；

〔6〕根据断口上色彩程度确定裂纹源区 

——氧化色〔程度〕，锈蚀情况，油污等；

〔7〕断口外表损伤情况 

碰撞，摩擦等；

〔8〕断口边缘情况 

剪切唇，毛刺等 

6、解理型断裂，微孔型断裂形貌特点 

〔1〕解理断裂 

解理断裂特点 

：

解理断裂是正应力作用下金属原子键遭到破坏而产生一种穿晶断裂。

其断裂特点是，解理初裂纹起源于晶界、亚晶界或相界面并严格沿着金属结晶学平面扩展，其断裂单元为一个晶粒尺寸。

断口形貌特征：

河流把戏及解理台阶。

〔2〕微孔型断裂 

微孔型断裂，又叫微孔聚集型断裂，它是指塑性变形起主导作用一种延性断裂。

微孔型断裂微观电子形貌呈孔坑、塑坑、韧窝、迭波把戏。

在孔坑内部通常可以看到第二相质点或其脱落后留下痕迹，这是区别断裂主要微观特征。

第四章 

1、腐蚀疲劳与应力腐蚀开裂区别P192表格 

应力腐蚀开裂〔Stress 

Corrosion 

Cracking, 

SCC〕系金属在应力〔剩余应力、热应力、工作应力等〕与腐蚀介质共同作用下，而引起一种破坏形式。

在静拉应力作用下金属腐蚀破坏，一般称为应力腐蚀开裂；

而在交变应力作用下金属腐蚀破坏，那么称为腐蚀疲劳。

特征 

应力腐蚀开裂 

腐蚀疲劳 

应力条件 

1、高于临界应力静拉伸应力、压应力不产生 

2、低应变速度动应力 

3、多为剩余应力 

1、临界值以上具有振幅动应力〔包括压应力〕 

2、静应力不产生 

3、多为工作应力与热应力 

材料/介质条件 

1、材料与介质一般要有特定配合 

2、容易在材料极耐全面腐蚀介质中产生 

3、温度多在50以上 

1、材料与介质没有特定配合，任何介质中均可产生 

2、介质腐蚀性越强，越易产生 

3、没有温度限制 

裂纹内、外介质pH值 

裂纹内介质pH值显著低于裂纹外整体工艺介质pH值 

裂纹内介质pH值与裂纹外工艺介质pH值相近 

电位条件 

多出现在钝态不稳定电位；

在活化态也能产生 

在活化态与钝化态均能发生 

外表腐蚀状态 

一般没有明显全面腐蚀〔仅有少数例外〕 

通常有较明显全面腐蚀与点蚀〔也有少数例外〕 

出现部位 

多出现在焊接部位、截面形状突变处以及造成应力集中外表缺陷处〔如键槽、点蚀坑、加工划伤等〕 

在光滑外表上较难产生，多出现在构件外表缺陷与形状突变处以及点蚀坑部位 

裂纹特征 

1、宏观裂纹较平直，但多可见分叉、花纹及龟裂 

2、微观裂纹一般有既有主干又有分支，裂纹尖端较锐利 

1、观裂纹常见切向与正向扩展特征，并多呈锯齿状与台阶壮 

2、微观裂纹一般没有分叉〔仅少数例外〕，较为平直、或略呈锯齿状，裂纹尖端较钝 

断口形貌 

1、宏观断口粗糙，多呈结晶状、层片状、放射状与山形形貌；

无贝壳状花纹；

2、微观断口：

穿晶形为解理或准解理，常有撕裂棱；

晶间形呈冰糖块状把戏，无辉纹出现 

1、宏观断口较平整，呈现有较明显贝壳状花纹 

2、微观断口上可见疲劳辉纹〔特别是裂纹扩展后期〕，有蚀坑、蚀沟等 

2、氢致断裂：

由于氢而导致金属材料在低应力静载荷下脆性断裂，称为氢致断裂，又称氢脆。

3、氢进入金属材料途径：

〔1〕金属材料基体内残留氢：

冶炼、焊接、熔铸 

〔2〕金属材料在含氢高温气氛中加热时，进入 

金属内部氢 

〔3〕金属材料在化学及电化学处理过程中，进入 

〔4〕金属构件在运行过程中，环境也可提供氢 

4、氢致脆断类型：

〔1〕溶解在金属基体中氢原子析出并在金属内部缺陷处结合成分子状态，由此产生高压，使材料变脆。

钢中“白点〞即属于此种类型。

〔2〕由环境气氛中氢在高温下进入金属内部，并夺取钢中碳形成甲烷，使钢变脆。

〔3〕固溶氢引起可逆性氢脆。

机械零件通常发生氢致断裂，一般属于此种氢脆。

〔4〕固溶氢引起氢脆 

5、氢致脆断断口形貌特征 

〔1〕宏观断口齐平，为脆性结晶状，外表洁 

净呈亮灰色；

〔2〕微观断口沿晶别离，晶粒轮廓鲜明，晶界有时可看到变形线〔呈发纹或鸡爪痕把戏〕；

应力较大时也可能出现微孔型穿晶断裂。

〔3〕显微裂纹呈断续而弯曲锯齿状。

〔4〕在应力集中较大部位起裂时，微裂纹源于 

外表或靠近缺口底部。

〔5〕对于在高温下氢与钢中碳形成CH4气泡导致脆性断裂，断口外表具有氧化色及晶粒状。

〔6〕氢化物致脆断裂，也属沿晶型。

在微观断口上可看到氢化物第二相质点。

第五章 

1、疲劳断口宏观形貌:

P149图〔自己看书，这是画图题〕 

2、疲劳断裂失效一般特征：

疲劳断裂突发性；

疲劳断裂应力很低；

疲劳断裂是一个损伤积累过程；

疲劳断裂对材料缺陷敏感性；

疲劳断裂对腐蚀介质敏感性。

3、疲劳断裂原因：

零件构造形状不合理；

外表状态不良；

材料及其组织状态；

装配与联接效应；

使用环境；

载荷频谱。

4、疲劳断裂预防措施：

延缓疲劳裂纹萌生时间 

降低疲劳裂纹扩展速率 

提高疲劳裂纹门槛值长度〔Kth〕；

第六章 

1、磨损失效类型：

机械零件因磨损导致尺寸减小与外表状态改变并最终丧失其功能现象称为磨损失效。

〔1〕粘着磨损〔2〕磨料磨损〔3〕疲劳磨损〔4〕腐蚀磨损〔5〕冲蚀磨损〔6〕微动磨损 

2、腐蚀失效根本类型：

点腐蚀失效；

缝隙腐蚀失效；

晶间腐蚀失效；

接触腐蚀失效；

空泡腐蚀失效 

磨耗腐蚀失效。

第七章 

金属构件加工缺陷及失效：

1、铸造加工：

1、冷隔 

冷隔是存在于铸件外表或表皮下不连续组织，是由两股未能相互融合金属液流集合所形成不规那么线性缺陷2、气孔 

金属在熔融状态溶解大量气体，在冷凝过程中，绝大局部气体逸出，剩余少量气体那么在金属构件内部形成气孔或称为气泡。

3、针孔 

溶解于合金液中气体在凝固过程中析出时，因某种原因而残留在铸件 

形成针状孔洞，是小于或等于1毫米小气孔。

4、缩孔 

由于金属从液态至固态凝固期间，产生收缩得不到充分补缩，使铸件在最后凝固部位形成具有粗糙或粗晶粒外表孔洞，一般呈倒锥形。

5、疏松 

铸件组织不致密，存在着细小且分散孔穴称为疏松〔或缩松〕。

6、夹杂物 

固态金属基体内非金属物质。

铸件中常见夹杂物包括耐火材料、熔渣、熔剂、脱氧产物及铸造金属氧化物等颗粒，一般又可分为硫化物、氧化物、氮化物与硅酸盐等。

7、偏析 

合金在冷凝过程中，由于某些因素导致化学成分不一致称为偏析。

8、热裂纹 

热裂纹发生在金属完全凝固之前，在固相线附近液固共存区，由于收缩受阻而形成裂纹。

该裂纹常常延伸到铸件外表，暴露于大气之中，受到严重氧化与脱碳或发生其它大气反响。

9、冷裂纹 

冷裂纹发生在金属凝固之后，由于冷却时所形成热应力、组织应力及搬运、清理、校正时热振作用而产生。

2、锻造加工：

1、折叠 

锻件一局部外表金属折入锻件内部、使金属形成重叠层缺陷，称为折叠。

2、分层 

锻件金属局部不连续而分隔为两层或多层称为分层。

3、锻入氧化皮 

一般情况下，金属外表极易氧化，尤其在锻造加热过程中，极易形成外表氧化皮。

4、流线不顺 

锻件流线不沿零件主要轮廓外形分布，严重时会形成涡流，穿流或紊流流线 

5、裂纹 

锻件内部裂纹有两种类型：

内部纵向裂纹与内部横向裂纹。

6、过热与过烧 

金属坯加热温度超过始锻温度，或在高温下长时间保温，致使奥氏体晶粒迅速长大，或终锻温度过高而剩余变形量（剩余锻造比）又小，这时高温引起晶粒长大，不能由剩余