《失效分析》(教学课件)
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失效分析2021幻灯片PPT
１.磨损失效的基本类型 粘着磨损、磨粒磨损、表面疲劳磨损、冲
刷磨损、腐蚀磨损等五种基本类型。 ２. 磨损失效的基本影响因素 • 摩擦、磨损和润滑，即磨损失效涉及到
摩擦副的材质和磨损工况。
（四）腐蚀失效
• 腐蚀— 是金属暴露于活性介质环境中而 发生的一种表面损耗，是化学和电化学 作用的结果。
• 腐蚀失效有几种基本类型： • １．均匀腐蚀 • ２．点腐蚀 • ３．晶间腐蚀
• 失效模式
– 失效的外在宏观表现和规律。
• 失效机理
– 引起失效的微观的物理、化学变化过程的本质 。
• 失效分类
– 畸变失效 – 断裂失效 – 表面受损失效
表1 零件失效的模式及其 失效机理
失效模式
畸变失效
弹性变形失效 塑性变形失效 翘曲畸变失效
断裂失效
韧性断裂失效 低应力脆性失效 疲劳断裂失效 蠕变断裂失效 介质加速断裂失效
分析相结合；
• ④试验室规律性试验研究与生产试验相结合。
失效分析的程序
•
进行失效分析，对于具体零部件要具体 对待，不能企求有统一的方法。图3是一
般失效分析程序。在整个失效分析过程
中，应重点抓住以下几个环节:
• (1)收集失效件的背景数据
• 除了解失效零部件在机器中的部位和作
用、材料牌号、处理状态等基本情况外
• 机械失效学与许多应用学科、技术有密 切的联系。
• “机械”是失效分析的对象，因此失效分 析与机械学的专门知识有关；
• “材料”是失效的载体，这样失效分析就 自然地涉及材料科学和工程领域的各种 知识；
• “环境”是失效发生的条件，所以失效分 析就与环境科学知识有关；
• “检测“是失效分析中信息的获取的重要途径和 手段，显然失效分析就离不开宏观和微观的检 测有关的知识；
刷磨损、腐蚀磨损等五种基本类型。 ２. 磨损失效的基本影响因素 • 摩擦、磨损和润滑，即磨损失效涉及到
摩擦副的材质和磨损工况。
（四）腐蚀失效
• 腐蚀— 是金属暴露于活性介质环境中而 发生的一种表面损耗，是化学和电化学 作用的结果。
• 腐蚀失效有几种基本类型： • １．均匀腐蚀 • ２．点腐蚀 • ３．晶间腐蚀
• 失效模式
– 失效的外在宏观表现和规律。
• 失效机理
– 引起失效的微观的物理、化学变化过程的本质 。
• 失效分类
– 畸变失效 – 断裂失效 – 表面受损失效
表1 零件失效的模式及其 失效机理
失效模式
畸变失效
弹性变形失效 塑性变形失效 翘曲畸变失效
断裂失效
韧性断裂失效 低应力脆性失效 疲劳断裂失效 蠕变断裂失效 介质加速断裂失效
分析相结合；
• ④试验室规律性试验研究与生产试验相结合。
失效分析的程序
•
进行失效分析，对于具体零部件要具体 对待，不能企求有统一的方法。图3是一
般失效分析程序。在整个失效分析过程
中，应重点抓住以下几个环节:
• (1)收集失效件的背景数据
• 除了解失效零部件在机器中的部位和作
用、材料牌号、处理状态等基本情况外
• 机械失效学与许多应用学科、技术有密 切的联系。
• “机械”是失效分析的对象，因此失效分 析与机械学的专门知识有关；
• “材料”是失效的载体，这样失效分析就 自然地涉及材料科学和工程领域的各种 知识；
• “环境”是失效发生的条件，所以失效分 析就与环境科学知识有关；
• “检测“是失效分析中信息的获取的重要途径和 手段，显然失效分析就离不开宏观和微观的检 测有关的知识；
《失效分析案例》课件
02
失效分析的方法与技术
介绍了各种失效分析的方法和技术，如外观检查、化学分析、金相切片
、扫描电子显微镜等，以及它们在失效分析中的应用。
03
失效分析案例介绍
列举了一些典型的失效分析案例，包括电子产品、机械零件、复合材料
等，详细介绍了这些案例的失效模式、失效机理和失效原因。
失效分析的展望
失效分析技术的发展趋势
案例三：材料失效
总结词
材料检测、工艺优化、热处理
详细描述
针对材料失效，进行材料检测和工艺优化是关键。通过合理的热处理和加工工艺 ，可以改善材料的性能，提高其抗失效能力。同时，加强材料保护和使用合适的 涂层也是预防材料失效的重要手段。
案例四：结构失效
01 总结词
强度不足、失稳、疲劳
02
详细描述
结构失效通常表现为强度不足 、失稳和疲劳等问题。这些失 效原因可能导致建筑物、桥梁 等结构性能下降、功能丧失或 引发安全问题。
在产品维修和保障阶段，FMEA可以用于分析产品在使用过程中可能出现的问题， 预测产品的寿命和可靠性，为维修和保障计划提供依据。
05 预防与纠正措施
电子产品失效预防与纠正措施
总结词
电子产品失效预防与 纠正措施是确保电子 产品可靠性和性能的 关键。
元器件选择
选择质量稳定、可靠 性高的元器件，避免 使用次品或假冒伪劣 产品。
详细失效分析
采用各种技术和方法，深入分 析失效机制和根本原因。
验证与实施
对改进措施进行验证，并在实 际中实施，以改善产品的可靠 性和性能。
02 失效案例选择与 介绍
案例一：电子产品失效
总结词
详细描述
总结词
详细描述
失效分析课件第2讲
断口分析技术
断裂件断口上的痕迹记录了载荷及外部环境对材料中裂纹萌生扩展 的作用及行为，以及裂纹形成过程的各种影响因素。分析之可以找 到断裂的原因及影响因素。
失效评估技术
把个体的失效事件转化成群体的失效概率事件进行分析，通过数理 统计方法分析零件或零件集成系统的失效或安全的可能性概率
如：临界裂纹长度 临界腐蚀速度 最大磨损量…
5.2材料失效的性能退化致因论
内因：材料内部结构的变化 材料性能退化的本质 ——涉及各种物理、化学及工程现象 外因：环境条件 材料性能退化在宏观上不一定表现出累计损伤 需要通过专门的性能测试 有些必须进行破坏性试验 材料性能退化的特征——隐蔽性 或快或慢，总需要一定时间 材料性能退化的同时，常常存在累计损 伤过程，看谁先导致失效
介质环境——整机环境、局部环境、具体环境 失效环境 应力环境——载荷的种类、大小、振动、噪声等 温度环境 其他环境，如湿度、辐射等
(1)对具体服役条件下的零部件进行具体分析，从
2.防止失效的思路
中找出主要的失效形式及主要失效抗力指标。 (2)运用金属学、材料强度学和断裂物理、化学、 力学的研究成果，深入分析各种失效现象的本质，以 主要失效抗力指标与材料成分、组织、状态的关系， 提出改进措施。 (3)根据“不同服枝条件要求材料强度和塑性、韧 性的合理配合”这一规律，分析研究失效零部件现行 的选材、用材技术条件是否合理，是否受旧的传统学 术观念束缚。在失效分析中常遇到一些“合法而不合 理”的技术条件规定，如果把它当成金科玉律，则会 犯分析上的错误，对防止部件失效不利。
(4)采用局部复合强化，克服零部件上的薄弱环节，
争取达到材料的等强度设计。 (5)在进行失效分析和提出防止失效的措施时，还 应做到几个结合： ①设计、材料、工艺相结合，即对形状、尺寸、材料、
机械零件失效分析 ppt课件
一般用于测量经过淬火的钢件等。
PPT课件
锥角为120°的金刚石圆1锥9 体
维氏硬度 HV ( diamond penetrator hardness )
一般用于测量经表面处理的
锥面角为136 °的金刚石四棱锥体为压头
表面层硬度或薄件的硬度。 PPT课件
20
影响金属材料力学性能的主要因素
含碳量：碳，强度和硬度，塑性 合金元素：改善综合性能，得到特殊性能 温度：温度，强度和硬度，塑性 热处理工艺：改变力学性能
第一章 机械零件失效分析
PPT课件
1
概述：
定义: 零件不能正常和安全的工作，即失效。
结构或形状设计不合理。
原因
材料的选择不合理。 加工工艺不合理。
安装与使用不合理。
由于外界载荷、温度、介质等的损害作用超过了材料抵抗损害的能力造成的。
PPT课件
2
失效形式
过量弹性变形 过量变形失效
过量塑性变形
断裂失效
24
总结
零构件发生过弹性变形的原因：刚度不足 抗力指标：弹性模量E或者切变模量G
强 调！ 金属和合金的弹性模量不
1.3过量变形失效
1.3.2过量塑性变形
过量塑性变形—外加应力超过零件材料的屈服极限 时发生明显的塑性变形。
PPT课件
例如：重载且摩擦力很大时，齿面较 软的齿轮表面就会沿摩擦力方向产生 塑性变形。
压入法硬度是材料抵抗局部塑性变形能力的性能指标。
PPT课件
17
布氏硬度 HB ( Brinell-hardness )
布氏硬度计
一般用于测量HB<450较软材P料PT、课件毛坯、 成品的硬度。
淬火钢球
失效分析基本方法PPT课件
系统工程法
9
3.1 失效分析的思路及方法
1 失效系统工程分析法主要类型：
（1）故障树分析法（简称FTA法） （2）特征—因素图分析法 （3）事件时序树分析法（简称 ETA法） （4）故障率预测法 （5）失效模式及后果分析法（简称FMEA法） （6）模糊数学分析法
主要类型
10
3.1 失效分析的思路及方法
四M方法
7
3.1 失效分析的思路及方法 3. “四M”分析思路及方法
（1）人员情况的分析 （2）环境情况的分析 （3）设备情况的分析 （4）管理情况的分析
四M方法
8
3.1 失效分析的思路及方法
3.1.3 失效系统工程分析法
失效系统工程是把复杂的设备或系统和人的 因素当作一个统一体，运用数学方法和计算机等现 代化工具，来研究设备或系统失效的原因与结果之 间的逻辑联系，并计算出设备或系统失效与部件之 间的定量关系。
故障树例
15
3.1 失效分析的思路及方法
故障树例
16
3.1 失效分析的思路及方法
定义与特征
17
3.1 失效分析的思路及方法
各底事件发生概率的均值及其左右分布
事件 均值m 分布、 事件 均值m 分布、 事件 均值m 分布、
x1 0.0002 5.03410-5 x2 0.0010 2.51710-4 x3 0.0030 7.55110-4 x4 0.0004 1.00710-4 x5 0.0007 1.76210-4 x6 0.0006 1.51010-4 G18 0.0002 5.03310-5 G6 0.0075 1.88110-3
，材料成分不合格，夹杂物超级，显微组织不符合要求 ，材料各向异性严重，冶金缺陷等。
《失效分析》(教学课件)
2
10
7.1 铸造加工缺陷与失效
SiO2夹杂物
石英（六方晶系）、磷石英（斜方晶系）、 方石英（属立方晶系，属四方晶系）。非晶 体SiO2 ，大小不同的典型小球 ，明场中呈深灰 色，常随其中所含的杂质不同而具有不同的色 彩，中心有亮点，边缘有亮环；暗场中无色透 明，鲜明地发亮；偏光下透明并有暗十字。
2
21
7.2 锻造加工缺陷与失效
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。
涡流即锻件流线呈旋涡状或树木年轮状。 穿流即在锻件肋条或凸台根部金属流线被穿断， 破坏了金属流线的连续性。 紊流则呈不规则而紊乱的流线。
2
22
7.2 锻造加工缺陷与失效
5、裂纹 锻件内部的裂纹有两种类型：内部纵向裂纹和内 部横向裂纹。
锻件含铜量过高(>0.2%)，并在氧化气氛中加热， 在钢的表面氧化皮下，富集一层熔点低于1100℃的 富铜合金，在锻造加热温度下即熔化，并浸蚀表面层 的晶界，锻造时形成龟裂〔称为铜脆〕。在加热炉中 含有残存的铜杂质时，也会因融熔的铜沿晶界渗入而 引起龟裂。
2
27
7.2 锻造加工缺陷与失效
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，这时高温引起的 晶粒长大，不能由剩余变形量对晶粒的破碎作用所 抵消，因而形成粗晶粒组织的现象，称为过热。
内部横向裂纹产生的主要原因是毛坯在加热或锻 造过程中，由于加热不均或工艺参数不当，其表层 金属的变形(如伸长)大于心部金属的变形，而导致 心部受拉应力，当拉应力超过材料自身的抗拉强度 时，心部将出现横向裂纹。
《失效分析》PPT课件
弹性变形失效 疲劳断裂失效 磨损失效 蠕变失效
电子元件的失效模式通过废次品、早期失 效、试验失效等形式表现出来 。
由于软件的错误导致系统输出不满足规定的
要求，称为软件失效。 通常由软件的内在缺陷即软件故障引起。
软件的失效模式具有如下特点： 软件的失效主要由设计缺陷造成，与拷贝无关； 软件没有磨损现象； 软件通过纠错其可靠性随时间可能提高； 软件的可靠性与其使用的环境没有直接的关系； 同样的软件在同样的条件下发生失效，不能通过
2
…
n
ti
t1
t2
…
tn
F(ti)
F(t1)
F(t2)
…
F(tn)
b. 估计累积分布函数F(ti) 当产品数n≤20时 F(ti)=i/(n+1) (平均秩) F(ti)=(i-0.3)/(n+0.4) (中位秩)
当产品数n>20时 F(ti)=i/n
c. 以失效时间ti为横坐标，R(ti)为纵坐标，在直角坐 标系中作图，并连成光滑曲线，得到可靠度函数曲线。
将区间（-∞，∞）根据具体情况分为k个不相交的 区间：（a1,a2]，（a2,a3]，…，(ak,ak+1)。
子样观测值x1、x2、…、xn落在第i个区间(ai,ai+1) 的个数mi称为第i个区间的实际频数，mi/n为相应的频 率。在第i个区间内的理论概率pi由下式决定
pi=P(ai<x≤ai+1)=F0(ai+1)- F0(ai), i=1,2,…,k npi称为第i个区间内的理论频数.
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
其中计算:
pi 1 exp( ti/ 293) 1 exp( ti1/ 293)
2 k (mi npi )2 36.905
电子元件的失效模式通过废次品、早期失 效、试验失效等形式表现出来 。
由于软件的错误导致系统输出不满足规定的
要求，称为软件失效。 通常由软件的内在缺陷即软件故障引起。
软件的失效模式具有如下特点： 软件的失效主要由设计缺陷造成，与拷贝无关； 软件没有磨损现象； 软件通过纠错其可靠性随时间可能提高； 软件的可靠性与其使用的环境没有直接的关系； 同样的软件在同样的条件下发生失效，不能通过
2
…
n
ti
t1
t2
…
tn
F(ti)
F(t1)
F(t2)
…
F(tn)
b. 估计累积分布函数F(ti) 当产品数n≤20时 F(ti)=i/(n+1) (平均秩) F(ti)=(i-0.3)/(n+0.4) (中位秩)
当产品数n>20时 F(ti)=i/n
c. 以失效时间ti为横坐标，R(ti)为纵坐标，在直角坐 标系中作图，并连成光滑曲线，得到可靠度函数曲线。
将区间（-∞，∞）根据具体情况分为k个不相交的 区间：（a1,a2]，（a2,a3]，…，(ak,ak+1)。
子样观测值x1、x2、…、xn落在第i个区间(ai,ai+1) 的个数mi称为第i个区间的实际频数，mi/n为相应的频 率。在第i个区间内的理论概率pi由下式决定
pi=P(ai<x≤ai+1)=F0(ai+1)- F0(ai), i=1,2,…,k npi称为第i个区间内的理论频数.
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
其中计算:
pi 1 exp( ti/ 293) 1 exp( ti1/ 293)
2 k (mi npi )2 36.905
IC失效分析培训ppt课件
分析报告
❖ 失效分析报告 应包括：a, 失效器件的主要失效现场信息。 b, 失效器件的失效模式。c, 失效分析程序和各阶段的初步 的分析结果。d ,失效分析结论。e,提出纠正建议措施。报 告中应附分析图片和测试数据，以及相应说明。
❖ 分析人员应具有的素质 具有半导体集成电路的专业基础 知识，熟悉集成电路原理，设计，制造，测试，使用线路， 可靠性试验，可靠性标准，可靠性物理和化学等方面的有 关知识，并有一定的实践经验，必须受过专业培训。
往客户。
“雪亮工程"是以区（县）、乡（镇） 、村（ 社区） 三级综 治中心 为指挥 平台、 以综治 信息化 为支撑 、以网 格化管 理为基 础、以 公共安 全视频 监控联 网应用 为重点 的“群 众性治 安防控 工程” 。
为何分析？信息反馈？（一）
❖ 客户投诉。如客户反映良率低，产品的某一参数不达 标，开短路，产品使用时功能不良等。一般由业务或 外经部转品管，再转总厂进行失效分析。
❖ 观察测量设备 X射线透视机，金相显微镜（放大倍数50--1000），测量显微镜（带摄像头并与显示器和终端处理电脑相连， 放大位数50---500），立体显微镜，扫描电子显微镜SEM。
❖ 试验设备 烘箱，回流焊机，可焊性测试仪，成份分析仪。 ❖ 解剖设备和辅助设备 开帽机，密封电炉，超声清洗机，镊子，
“雪亮工程"是以区（县）、乡（镇） 、村（ 社区） 三级综 治中心 为指挥 平台、 以综治 信息化 为支撑 、以网 格化管 理为基 础、以 公共安 全视频 监控联 网应用 为重点 的“群 众性治 安防控 工程” 。
静电产生的宏观原因
❖ 环境如地面，装修隔间，温湿度。 ❖ 工具和材料 清洗机，吸管，镊子，物流车，
失效曲线
❖ 也称失效浴盆曲线，因形状象浴盆。 ❖ 早期失效期：λ（t）大，随时间迅速
❖ 失效分析报告 应包括：a, 失效器件的主要失效现场信息。 b, 失效器件的失效模式。c, 失效分析程序和各阶段的初步 的分析结果。d ,失效分析结论。e,提出纠正建议措施。报 告中应附分析图片和测试数据，以及相应说明。
❖ 分析人员应具有的素质 具有半导体集成电路的专业基础 知识，熟悉集成电路原理，设计，制造，测试，使用线路， 可靠性试验，可靠性标准，可靠性物理和化学等方面的有 关知识，并有一定的实践经验，必须受过专业培训。
往客户。
“雪亮工程"是以区（县）、乡（镇） 、村（ 社区） 三级综 治中心 为指挥 平台、 以综治 信息化 为支撑 、以网 格化管 理为基 础、以 公共安 全视频 监控联 网应用 为重点 的“群 众性治 安防控 工程” 。
为何分析？信息反馈？（一）
❖ 客户投诉。如客户反映良率低，产品的某一参数不达 标，开短路，产品使用时功能不良等。一般由业务或 外经部转品管，再转总厂进行失效分析。
❖ 观察测量设备 X射线透视机，金相显微镜（放大倍数50--1000），测量显微镜（带摄像头并与显示器和终端处理电脑相连， 放大位数50---500），立体显微镜，扫描电子显微镜SEM。
❖ 试验设备 烘箱，回流焊机，可焊性测试仪，成份分析仪。 ❖ 解剖设备和辅助设备 开帽机，密封电炉，超声清洗机，镊子，
“雪亮工程"是以区（县）、乡（镇） 、村（ 社区） 三级综 治中心 为指挥 平台、 以综治 信息化 为支撑 、以网 格化管 理为基 础、以 公共安 全视频 监控联 网应用 为重点 的“群 众性治 安防控 工程” 。
静电产生的宏观原因
❖ 环境如地面，装修隔间，温湿度。 ❖ 工具和材料 清洗机，吸管，镊子，物流车，
失效曲线
❖ 也称失效浴盆曲线，因形状象浴盆。 ❖ 早期失效期：λ（t）大，随时间迅速
失效分析第一章ppt课件
失效模式是指构件失效后的外观形式，即可观 察的、可测量的失效的宏观特征。比如，脆性断 裂疲劳开裂、接触磨损等。
根据构件失效的宏观特征，失效模式应有五种：
(1) 变形(deformation )
(2) 断裂(fracture)
(3) 腐蚀 (corrosion)
(4) 磨损(wear)
(5) 衰减(attenuation): 微结构随时间、环境等因 素渐变弱化
20钢
Al2O3
橡胶
MMC
寒假来临，不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ，目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
寒假来临，不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ，目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
1.3.3失效分析的综合性
产品质量管理一般实行“五要素”法管理： “人、机、料、法、环”
“人、机、料、法、环、测” 但产品的失效分析更复杂，分析人员不仅 需要有材料、工艺、结构、力学、控制、 检验等专业知识，还要懂得安装、维护、 运行、环境等工程知识，同时也要熟悉生 产过程涉及的标准、规范、规程，还包括 心理学等在内的一些管理知识。
1.1.1失效问题每时每刻都在发生，遍及各行 各业
1.1.2失效会造成巨大的经济损失
2006年11月21日发射，2007年11月18日指出，该卫星太阳能帆 寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多 板无法打开，一直不能正常工作。直接经济损失20亿RMB，间接 损失1000亿元以上。
应该指出：“失效”和“事故”是两个不同的概 念
失效分析裂纹分析技术ppt课件
3. 裂纹的形貌分析
裂纹的宏观分析 裂纹的微观分析
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
裂纹一般容易产生于尖角、转折或几何尺 寸突然变化处等应力集中部位，受力最大 部位，焊缝熔合区等组织薄弱部位和材料 缺陷处。结合裂纹的外观形貌、张开情况 和匹配情况，可诊断出裂纹的类型和起始 源区。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
裂纹微观分析技术
在微观上，裂纹源区一般均是材料的薄弱环 节，如零件的表面或次表面及应力集中处 和材料缺陷处(有时可见到明显的缺陷)。对 于一条主裂纹，由粗到细的形态就是裂纹 的扩展过程。当存在放射状微裂纹时，其 收敛点位置即为裂纹源。
① 材质原因引起的裂纹
金属的表面缺陷，如夹砂、斑疤、划痕、 折迭、氧化、脱碳和粗晶环等 金属的内部缺陷，如缩孔、气泡、疏橙、 偏析、夹杂物、白点、过热、过烧和发纹 等 不仅本身直接破坏金属的连续性，降低材 料的强度和韧性，而且往往在这些缺陷周 围造成很大的应力集中，使得材料在很低 的平均应力下产生裂纹。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
•裂纹的宏观形貌
常见的裂纹向裂纹 辐射状裂纹 弧形裂纹
① 龟裂纹外观形貌类似于龟壳网络状分布的一类 裂纹。龟裂纹一般是一种表面沿晶裂纹，深度不大。 由于零件表面(或晶界)的成分、组织、性能
裂纹的宏观分析 裂纹的微观分析
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
裂纹一般容易产生于尖角、转折或几何尺 寸突然变化处等应力集中部位，受力最大 部位，焊缝熔合区等组织薄弱部位和材料 缺陷处。结合裂纹的外观形貌、张开情况 和匹配情况，可诊断出裂纹的类型和起始 源区。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
裂纹微观分析技术
在微观上，裂纹源区一般均是材料的薄弱环 节，如零件的表面或次表面及应力集中处 和材料缺陷处(有时可见到明显的缺陷)。对 于一条主裂纹，由粗到细的形态就是裂纹 的扩展过程。当存在放射状微裂纹时，其 收敛点位置即为裂纹源。
① 材质原因引起的裂纹
金属的表面缺陷，如夹砂、斑疤、划痕、 折迭、氧化、脱碳和粗晶环等 金属的内部缺陷，如缩孔、气泡、疏橙、 偏析、夹杂物、白点、过热、过烧和发纹 等 不仅本身直接破坏金属的连续性，降低材 料的强度和韧性，而且往往在这些缺陷周 围造成很大的应力集中，使得材料在很低 的平均应力下产生裂纹。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
•裂纹的宏观形貌
常见的裂纹向裂纹 辐射状裂纹 弧形裂纹
① 龟裂纹外观形貌类似于龟壳网络状分布的一类 裂纹。龟裂纹一般是一种表面沿晶裂纹，深度不大。 由于零件表面(或晶界)的成分、组织、性能
失效分析课件-4
2
(1)按断裂机理分为滑移分离、韧窝断裂、蠕变断裂、解理与 按断裂机理分为滑移分离、韧窝断裂、蠕变断裂、 按断裂机理分为滑移分离 准解理断裂、沿晶断裂和疲劳断裂; 准解理断裂、沿晶断裂和疲劳断裂 (2)按断裂路径分为穿晶、沿晶和混晶断裂; 按断裂路径分为穿晶、沿晶和混晶断裂 按断裂路径分为穿晶 (3)按断裂性质分为韧性断裂、脆性断裂和疲劳断裂。 按断裂性质分为韧性断裂、脆性断裂和疲劳断裂。 按断裂性质分为韧性断裂 在失效分析实践中大都采用第（3）种分类法。 在失效分析实践中大都采用第（ 种分类法。 断裂失效分析是从分析断口的宏观与微观特征入手 确定断 断裂失效分析是 从分析断口的宏观与微观特征入手,确定断 从分析断口的宏观与微观特征入手 裂失效模式,分析研究断口形貌特征与材料组织和性能 分析研究断口形貌特征与材料组织和性能、 裂失效模式 分析研究断口形貌特征与材料组织和性能、 零 件的受力状态以及环境条件(如温度 介质等)等之间的关系 如温度、 件的受力状态以及环境条件 如温度、介质等 等之间的关系 ,揭示断裂失效机理、原因与规律 进而采取改进措施与预防 揭示断裂失效机理、 揭示断裂失效机理 原因与规律,进而采取改进措施与预防 对策。 对策。
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（5）断口上的冶金缺陷 ） 4.1.3 断口分析的依据
夹杂、 夹杂、 分层、 分层、 晶粒粗大、 晶粒粗大、 白点、白斑、 白点、白斑、 氧化膜 疏松、 疏松、 气孔、 气孔、 撕裂等， 撕裂等， 这些冶金缺陷常可在失效件断口上经宏观或微观观察而 现。
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4.1.4 断口宏观分析
指用肉眼、放大镜来研究断口，是断口分析的第一步和基础。 指用肉眼、放大镜来研究断口，是断口分析的第一步和基础。 目的： 目的： 全面了解破坏件，破坏的部位、外表面有无异常（划痕、 全面了解破坏件，破坏的部位、外表面有无异常（划痕、污物 、颜色、尺寸、形状）。 颜色、尺寸、形状）。 初步确定断裂性质：韧性、脆性、应力腐蚀、氢脆、疲劳等。 初步确定断裂性质：韧性、脆性、应力腐蚀、氢脆、疲劳等。 初步确定断裂的起始点， 初步确定断裂的起始点，及断裂源的位置 初步估计加载方式，应力的大小、分布、 初步估计加载方式，应力的大小、分布、方向 制定合理试验方案
《失效分析》课件-6
自己的班级自己的家，大家的事情靠大家！ 1、不带零食进校园，发现一次扣3朵红花，并批评教育。 2、7：30上早读，按时到的纪律加1分，迟到的扣红花一朵。 3、热爱劳动。小组评比10名后的小组负责班级卫生，检查时扣班级多少分就扣相应同 学几朵 红花；未按时打扫扣红花3朵，没打扫扣红花5朵并罚扫；主动、认真、负责的 同学每周加红花2朵，不主动、不认真、不负责的同学每次扣红花1朵；不服从班干部管 理的每次扣红花3朵。 4、讲卫生，不乱扔，课桌内要整洁。否则每次扣红花一朵。 5、课前3分钟做到快静齐。不拖拉、回座位，马上安静下来，准备好学习用品认真读 书，做得好加纪律分1分，做得差扣红花一朵。 6、上课专心听、努力做，有严重违纪的（如打闹、摆龙门阵等）的扣红花3朵。 7、大课间快静齐。不拖拉排好队，不说话、不打闹，找到位置迅速站整齐。站有站 相，努力做。未做到，发现一次扣1朵红花。 8、讲文明 、懂礼貌，课间不追打，参加安全有益的活动，否则每次扣2朵红花；集合 集会站（坐）得住，专心听（看），有掌声，否则每次扣1朵红花。 9、保护眼睛爱自己。眼保健操马上做、认真做，否则每次扣1朵红花。 10、按时完成作业，未完成扣红化3朵，未做扣红花5朵并作相应处罚。 11、每天早晨7：20前开门，未做到每次扣一朵红花，全周做到加2朵红花。 12、班干部（含组长）工作主动、认真、负责，每周加2朵红花。安排的工作未按时完 成每次扣1朵红花，安排的工作未做每次扣3朵红花。 13、积极参加学校、班级组织的活动，一等奖（一名）、二等奖（二名）、三等奖（三 名）分别加5、3、2朵红花。 14、有事先请假，迟到每次扣3朵红花（早读队外），未请假的每次扣5朵红花。 15、午休准时到，在午休期间，只能阅读、做作业、休息。否则每次扣1朵红花，并静 坐（下午休后）。 16、上课期间（含午休）要解手，每次扣1朵红花。 17、放学讲秩序排好队，不挑食、不浪费。否则每次扣1朵红花。 18、爱护公共财物，不在公物上写、刻、画，否则每次扣红花3朵。 19、每周对小组的上课表现考核，1-3名每人加5朵红花，4-6名加3朵红花，7-10加2朵 红花。每周公布，每周累加，总数进入前30名才能评优。 20、按要求佩戴少先队员标志、按要求穿校服，否则一次扣2朵红花。 21、认真、如实填写小组评价表，有弄虚作假者每次扣3朵红花且当周小组考核为0分 。 22、每次办黑板报最多3人，每人每次加2朵红花。 23、其他加减分项目，由大家表决确定。
失效分析基础课件
失效影响评估方法
采用定性和定量评估方法 ，如风险矩阵、故障树分 析等，对失效影响进行评 估。
失效模式与影响分析的实践方法
收集数据
收集产品或系统的使用数据、 维护数据、故障数据等。
分析失效原因
根据分析模型，分析失效的原 因和机理。
制定分析计划
明确分析目标、范围和时间计 划。
建立分析模型
根据实际情况建立适当的分析 模型，如故障树模型、事件树 模型等。
。
监控改进效果
对改进后的产品进行监控，确 保改进措施有效，持续改进产
品质量。
案例分析：失效分析在产品质量改进中的应用
案例一
某电子产品在生产过程中出现大量失效现象，通过失效分析发现是某元器件质量问题导致 的。针对这一问题，企业更换了该元器件供应商，并对生产线进行了优化，有效提高了产 品质量。
案例二
某机械产品在使用过程中频繁出现故障，通过失效分析发现是设计缺陷导致的。企业针对 这一问题对产品设计进行了改进，并加强了生产过程中的质量控制，有效减少了故障率。
常见失效原因及其应对措施
机械疲劳
磨损
由于长时间或高频率的机械应力作用导致 的失效。应对措施包括优化设计、减少应 力集中、提高材料强度等。
由于摩擦或侵蚀导致的失效。应对措施包 括选用耐磨材料、降低摩擦系数、定期维 护等。
腐蚀
老化
由于化学或电化学反应导致的失效。应对 措施包括选用耐腐蚀材料、控制环境湿度 、定期清理等。
多学科交叉
失效分析涉及多个学科领域，如材料科学、机械 工程、电子工程等，未来将更加注重多学科交叉 ，综合应用各领域知识。
在线监测和预测
实时在线监测技术将得到更广泛应用，实现对产 品失效的实时预警和预测，提前发现潜在问题。
相关主题
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7.1 铸造加工缺陷与失效
7.1.1常见铸造加工缺陷及形貌
鉴别夹杂物的方法有宏观的和微观的两大类：
宏观鉴别法：较为常用的有断口鉴别法、硫印、 酸侵和热蚀、超声波鉴定法等；
微观鉴别法：常用的有化学分析法、岩相法、金 相法、X-Ray衍射和电子显微镜观察等，可以确定夹 杂物的种类、形状、性质和分布，其中金相法的使用 最为广泛。
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7.1 铸造加工缺陷与失效
7.1.1常见铸造加工缺陷及形貌
气孔常呈大小不等的圆形、椭圆形及少数不规则形 状（如喇叭形），产生于钢锭边缘一带的气泡常垂直 于型壁。孔内一般无氧化和夹杂，气孔的断口形貌特 征为光滑、干净的内壁。但因空气卷入而引起的气泡， 则常因氧化而呈现暗蓝色或褐黑色。
气孔常出现在铸件最后凝固的厚大处或厚薄截面的 交接处。
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7.1 铸造加工缺陷与失效
7.1.1常见铸造加工缺陷及形貌
3、针孔 溶解于合金液中的气体在凝固过程中析出时，因某
种原因而残留在铸件中形成的针状孔洞，是小于或等 于1毫米的小气孔。针孔在铸件中呈狭长形，方向与 表面垂直、有一定深度，孔内表面光滑，一般在表面 处孔径较小，向内逐渐增大。
通常，针孔无规则地分布在铸件的各个部位，特别 是厚大截面处，内转角及冷却速度缓慢的部位。但在 有色金属内有时也在晶粒内呈规则的排列。
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7.1 铸造加工缺陷与失效
硫化物
MnS与FeS固溶体型夹杂物，球状或共晶状 ， 良好的塑性，抛光时不易剥落 ，明场中FeS为淡 黄色，MnS呈蓝灰色。随MnS含量的增加由带浅 蓝的灰色变为深灰色，然后再变得稍微透明而具 有黄绿色；暗场下不透明；偏光下各向异性，不 透明。易受10%铬酸、碱性苦味酸钠和20%氢氟 酸溶液的侵蚀。
液固共存区，由于收缩受阻而形成的裂纹。该裂纹常 常延伸到铸件表面，暴露于大气之中，受到严重氧化 和脱碳或发生其它大气反应。
显微形貌特征为呈连续或断续分布，有时呈网状或 半网状，裂纹短而宽，无尖尾，形状曲折，无金属光 泽(呈氧化色)。微观上为沿晶断裂，伴有严重的氧化 脱碳，有时有明显的偏析、疏松、杂质和孔洞等。
2Hale Waihona Puke 77.1 铸造加工缺陷与失效
7.1.1常见铸造加工缺陷及形貌
6、夹杂物 固态金属基体内的非金属物质。铸件中常见的夹杂
物包括耐火材料、熔渣、熔剂、脱氧产物及铸造金属 氧化物等的颗粒，一般又可分为硫化物、氧化物、氮 化物和硅酸盐等。绝大多数非金属夹杂物没有金属光 泽；不同的夹杂物具有不同的色泽与形状，其熔点和 性质亦各不相同。非金属夹杂物在反射光下的色泽， 随显微镜观察时所用的光源的性质不同而有改变；只 有在暗场或偏振光下才能看到夹杂物的固有色彩。
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7.1 铸造加工缺陷与失效
7.1.1常见铸造加工缺陷及形貌
9、冷裂纹 冷裂纹发生在金属凝固之后，由于冷却时所形成的
热应力、组织应力及搬运、清理、校正时的热振作用 而产生。冷裂纹不如热裂纹明显，裂纹细小，呈连续 直线状。微观上为穿晶扩展，基本上无氧化脱碳，两 侧组织和基体相差不大。
冷裂纹大多出现在铸件的最后凝固的部位，特别是 在应力集中的内尖角、缩孔、夹杂部位及结构复杂的 铸件上。
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7.1 铸造加工缺陷与失效
Al2O3夹杂物 无确定形状。硬脆，不易磨光，易剥落
，常在磨光面上留下曳尾。 明场中呈深灰带紫色；暗场中透明，呈
亮黄色；偏光下各向异性，但颗粒小时各向 异性不明显。
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7.1 铸造加工缺陷与失效
TiN夹杂物 立方晶系。呈有规则的几何形状，如正方
形或长方形等 。无可塑性，易剥落。受煮沸 的20%氢氟酸溶液侵蚀。明场中呈淡黄色；随 基体中含碳量的增加，其色彩依淡黄粉红 紫红而变动。暗场中不透明，周界为光亮的线 条所围绕；偏光下各向同性，不透明。
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7.1 铸造加工缺陷与失效
7.1.1常见铸造加工缺陷及形貌 4、缩孔
由于金属从液态至固态的凝固期间，产生的 收缩得不到充分补缩，使铸件在最后凝固部位 形成具有粗糙的或粗晶粒表面的孔洞，一般呈 倒锥形。
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7.1 铸造加工缺陷与失效
7.1.1常见铸造加工缺陷及形貌
5、疏松
铸件组织不致密，存在着细小且分散的孔穴称为 疏松（或缩松）。疏松产生的基本原因与缩孔相似。 在有色金属铸件内，有时会发现沿晶界分布的疏松， 也称为晶间疏松，黑色金属中很少见。通常，疏松细 小而分散，表面或内壁不光滑，常可见到明显的较粗 大的树枝状结晶，严重时可产生裂纹。一般情况下， 疏松区域的夹杂也比较集中。
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7.1 铸造加工缺陷与失效
SiO2夹杂物
石英（六方晶系）、磷石英（斜方晶系）、 方石英（属立方晶系，属四方晶系）。非晶 体SiO2 ，大小不同的典型小球 ，明场中呈深灰 色，常随其中所含的杂质不同而具有不同的色 彩，中心有亮点，边缘有亮环；暗场中无色透 明，鲜明地发亮；偏光下透明并有暗十字。
7 金属构件加工
缺陷与失效
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7.1 铸造加工缺陷与失效
7.1.1常见铸造加工缺陷及形貌
1、冷隔 冷隔是存在于铸件表面或表皮下的不连续组织，是
由两股未能相互融合的金属液流汇合所形成的不规则 线性缺陷。
冷隔多呈裂纹状或具有光滑边缘的水纹外貌。其显 微特征是金相组织比基体组织粗大，树枝状结晶明显， 周围常被氧化皮所包围，因而与基体组织有明显界线， 冷隔缺陷一般出现在铸件顶壁上，薄的水平面和垂直 面上，厚薄转接处及薄肋处等部位。
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7.1 铸造加工缺陷与失效
7.1.1常见铸造加工缺陷及形貌
2、气孔
金属在熔融状态溶解大量气体，在冷凝过程中，绝 大部分气体逸出，残余的少量气体则在金属构件内部 形成气孔或称为气泡。在砂型铸造时，砂中的水分与 液态金属发生作用，也可能形成气泡。此外，液态金 属在浇注和在铸型腔内流动的过程中，空气或铸型内 的特殊气氛可能被机械地卷入而引起气泡。
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7.1 铸造加工缺陷与失效
7.1.1常见铸造加工缺陷及形貌
7、偏析 合金在冷凝过程中，由于某些因素导致的化学成分
不一致称为偏析。
（1）区域偏析 （2）比重偏析 （3）枝晶偏析
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7.1 铸造加工缺陷与失效
7.1.1常见铸造加工缺陷及形貌
8、热裂纹 热裂纹发生在金属完全凝固之前，在固相线附近的